B112催化剂上一氧化碳变换反应工业过程动力学研究

采用“沿程积分拟合法”,在某小合成氨厂变换工段引出的支线上,利用绝热固定床反应器,对B112催化剂上一氧化碳变换反应进行了常压及加压工业过程的动力学研究。通过对不同操作条件下的床层轴向温度分布进行积分拟合,得到了适用于工业条件的过程动力学方程。一氧化碳变换反应 CO+H_2~O(?)CO_2+H_2 是石油化工和煤化工重要的化学反应。国内外学者对许多种铁系催化剂上的该反应进行了动力学研究,推荐了各自的本征或宏观动力学方程。本文采用“沿程积分拟合法”对国产B112催化剂上的一氧化碳变换反应进行工业过程动力学研究。按照该法的要求,实验中需采用与工业实际反应器(绝热固定床反应器)型式相同的小型反应器,在工业条件下,测定不同进口条件的反应器轴向温度分布及出口浓度,通过积分拟合获得工业过程动力学方程。     

不同形状催化剂的F—T合成宏观动力学

采用绝热固定床积分反应器，在工业条件下，对条形及片形Ｆｅ－Ｃｕ－Ｋ工业催化剂进行了Ｆ－Ｔ合成反应性及宏观动力学考查。在稳态下，用集总的方法，保持一定的轴向温度分布，求出不同形状催化剂的宏观动力学方程，与实验数据符合较好。     

沉淀铁挤条F-T合成催化剂WGS反应考察

采用固定床积分反应器， 在工业条件下 （５００ ｈ－ １， １ ＭＰａ～２．６ ＭＰａ）， 对挤条Ｆｅ－Ｃｕ－Ｋ工业催化剂进行了水煤气变换反应性和ＦＴ反应产物分布链增长几率的考察． 在稳态下， 保持一定的轴向温度分布， 求得宏观动力学方程， 与实验数据符合较好．     

CO在成型催化剂上脱除NOx的反应动力学模型

采用实验和模拟相结合的方法研究了NO_x在固定床反应器中的吸附还原过程。选取商业常用的堇青石和TiO₂为主要的成型催化剂基体材料，以铜铁铈复合型金属氧化物为活性成分，制备了蜂窝成型催化剂，对蜂窝催化剂的吸附性能和脱硝还原活性进行测定。建立了固定床反应器中CO脱除NO_x的反应动力学模型，由于CO法脱硝反应的解耦分解，脱硝反应模型也由吸附模型和还原模型组成。吸附模型由固相和气相的微分质量平衡方程建立，还原模型由一组微分方程组成。通过固定床NO_x吸附曲线和不同温度下NO_x的转化率对模型中的关键参数进行了拟合，得到了CO在成型催化剂上脱除NO_x的反应动力学模型，该模型与实验数据吻合较好。在此基础上，模拟了其他条件下吸附过程的穿透曲线和还原反应的转化率。此模型能较好地揭示CO在蜂窝催化剂上还原NO_x的反应动力学，为CO法成型催化剂脱除NO_x的实验或者工程提供理论指导。     

丙烯水合制异丙醇反应器的放大设计与投产

一、前言丙烯直接水合异丙醇的试验研究工作,由中国科学院山东化学研究所及化工部大连制碱研究所进行,他们对固相磷酸体系催化剂的制备以及反应条件作了详细实验,但未推荐该催化剂在丙烯水合过程的动力学方程。随着石油化工产品需求量日益增长,决定建设万吨级绝热固定床丙烯水合异丙醇装置,该装置设计的重点是反应器。由于绝热固定床沿着轴向床层不同断面的空速及其参与反应物组成均为一变值,所以,如果物料单纯按照反应器进口状态及其空速进行整个床层设计,显然不够严密。而采用动力学放大则比较可靠,     

乙炔法气相合成醋酸乙烯工业固定床反应器优化操作的研究

用非等温固定反应器，参照工业生产条件，对新型Ｚｎ（Ａｃ）２一活性炭催化剂上合成醋酸乙烯的宏观动力学进行了实验研究。对实验数据进行计算机模拟的结果表明，在实际条件范围内乙炔与醋酸在新鲜催化剂上的反应速率仅与乙炔的分压有关，并且假设该反应为１级反应时，实验数据的拟合精度能充分满足要求。由此导出了相应的宏观反应动力学方程，为进一步研究该反应的失活动力学和建立工业固定床反应器模型提供了有关的基础方程和数据     

乙炔法气相合成醋酸乙烯工业固定床反应器优化操作的研究（Ⅰ）乙炔、醋酸在Zn（Ac）2—活性炭催化剂上合成醋酸乙烯反应的宏观动力学

用非等温固定床反应器，参照工业生产条件（反应温度为１６０～２１０℃、进口乙炔气与醋酸的摩尔比为５～９），对新型Ｚｎ（Ａｃ）２—活性炭催化剂上合成醋酸乙烯的宏观动力学进行了实验研究。对实验数据进行计算机模拟的结果表明，在实验条件范围内乙炔与醋酸在新鲜催化剂上的反应速率仅与乙炔的分压有关，并且假设该反应为１级反应时，实验数据的拟合精度能充分满足要求。由此导出了相应的宏观反应动力学方程，为进一步研究该反应的失活动力学和建立工业固定床反应器模型提供了有关的基础方程和数据。     

绝热固定床反应器的乙醇脱水制乙烯反应工艺

为开发新型生物质乙醇脱水制乙烯反应工艺,采用了上海石油化工研究院开发的氧化铝催化剂,在绝热床反应器中进行了工艺实验优化研究。考察了不同水醇质量比、空速和反应器进口温度等对乙醇转化率和乙烯选择性的影响,应用该实验数据,结合前期建立的该催化剂上的乙醇脱水催化反应本征动力学,对该催化剂上的乙醇脱水催化反应本征动力学方程系数进行校正,计算出关于关键组分的该催化剂的效率因子,建立了更适宜于工业应用的宏观动力学模型,模型计算结果与实验数据吻合较好。相对于等温固定床反应工艺或单段绝热床反应工艺,所研发的氧化铝催化剂上四段绝热床反应工艺的能耗降低,乙醇转化率提高,乙烯选择性得到很大的提高,为工业反应器的优化设计以及放大提供必须的工艺设计数据。     

乙烯在银催化剂上氧化本征动力学的研究

采用固定床恒温积分反应器，对YS-6型银催化剂进行乙烯氧化本征动力学研究。选择与工业应用接近的条件进行动力学实验，根据建立的动力学模型。用动力学试验数据采用双响应Marquardt法，以转化率，选择性为目标函数进行待定参数估值。确定待定参数，得到本征动力学方程，根据数学统计检验，文中所建立的模型残差分布合理。参数回归显著，能够反映YS-6型催化剂的反应特性。     

高浓度CO变换制氢催化剂本征动力学

采用石英玻璃管式反应器,考察B112型高温变换催化剂在高浓度CO(体积分率高于75%)氛围下的本征动力学特性,拟合实验数据并建立动力学模型,对幂函数动力学模型进行检验。结果表明:与传统铁系高温变换催化剂相比,该高温变换催化剂上变换反应活化能较低,其低温活性较好;该催化剂上CO对反应速率的影响偏小,是由反应组分中较高浓度的CO所导致;H_2O对反应速率的影响相对较大;CO_2对变换反应速率的抑制作用很大,因此为提高变换反应速率,应当减小CO_2的不利影响;H_2组分对反应速率的影响很小,实际应用中可以忽略。     

沸腾床催化剂上SO2氧化工艺过程动力学的研究

本文采用内循环无梯度反应器和工业生产中所用的沸腾床原颗粒钒催化剂,按“沿程设计”的方法设计实验条件,得到SO_2在此种钒催化剂上沸腾床氧化动力学方程。此方程可用于工业沸腾床反应器的设计与优化操作。     

用非等温固定床反应器研究多相催化反应宏观动力学

以工业银催化剂上乙烯环氧化反应为模型反应,探讨了用非等温固定床反应器研究多相催化反应宏观动力学的方法。根据不同条件下测得的床层轴向温度分布及反应器出口转化率和收率,用广义高斯—牛顿法对常微分方程组中的动力学参数进行估值,得到了较满意的结果。     

C301铜基催化剂甲醇合成反应动力学(Ⅱ)宏观动力学模型

本文以工业应用为目的,采用内循环无梯度反应器,在工业甲醇合成操作条件下研究了工业粒度C301型铜基催化剂上一氧化碳、二氧化碳与氢合成甲醇的宏观动力学.选择以下二个反应:CO+2H_2(?)CH_3OH CO_2+3H_2(?)CH_3OH+H_2O为系统的独立反应,获得了可供实用的宏观动力学方程,并讨论了反应条件对甲醇合成效率因子的影响.     

径向流固定床反应器的流动特性研究及结构参数的合理选择

径向流固定床反应器的操作状态和反应效果在很大程度上取决于反应器内穿越催化剂床层径向气流沿反应器轴向分布的均匀程度，亦即床层内催化剂负荷的均布程度。本文对此类反应器内的流动特性进行了研究，对立了描述反应器内流动规律的基本运动方程。研究结果表明，径向气流的轴向分布情况与反应器的流动结构型式、反应器内分流流道与合流流道截面积的比值、催化剂床层的阻力系数以及反应器的高径比等参数有关。并提出了如何合理选择反     

微结构反应器中CuZnAlZr催化剂CO变换反应动力学研究

在基于泡沫金属材料的微结构反应器中进行CO变换反应，考察CuZnAlZr催化剂的CO变换反应动力学。对实验数据进行最小二乘非线性回归，所得反应速率方程与实验数据吻合。利用所得到的动力学方程，针对典型醇类重整气组成，分析了为燃料电池提供氢源的CO变换反应器的体积功率密度，结果表明，CuZnAlZr微结构反应器是为小型燃料电池提供氢源的有效方案。     

Lurgi型甲醇合成反应器的模型化(Ⅰ)MK-101型催化剂上合成甲醇的宏观动力学

在接近工业操作的条件下,采用内循环无梯度反应器,对在原粒度MK-101催化剂上由CO/CO_2/H_2合成甲醇的宏观动力学进行了实验研究,获得了可供实用的宏观动力学方程.研究表明,合成甲醇与变换反应的循环偶合是这一复杂反应体系最显著的动力学特征.     

Lurgi型甲醇合成反应器的模型化(Ⅰ)MK-101型催化剂上合成甲醇的宏观动力学

在接近工业操作的条件下,采用内循环无梯度反应器,对在原粒度MK-101催化剂上由CO/CO_2/H_2合成甲醇的宏观动力学进行了实验研究,获得了可供实用的宏观动力学方程.研究表明,合成甲醇与变换反应的循环偶合是这一复杂反应体系最显著的动力学特征.     

富氢气氛下CO优先甲烷化微观动力学

采用管式固定床反应器研究了富氢气氛下Ni～ZrO_2/SiO_2催化剂上CO优先甲烷化反应的微观动力学;提出了幂指函数动力学方程模型;从研究结果看,提出的动力学模型具有一定的实用性,可用于反应器的模拟、放大、操作工况优化及开展催化剂工程设计。     

BX 型中温变换催化剂上CO 变换反应本征动力学研究

采用常压等温直流积分反应器, 研究了在BX 型中温变换催化剂上CO 变换反应的本征动力学。应用正交实验设计方法, 模拟生产条件进行测试, 用非线性最小二乘法优化参数估值, 获得本征动力学模型, 并经F 检验、相关指数检验及运用此数学模型进行某工厂变换炉催化剂用量的计算, 证明了实验数据及数学模型的准确性。     

苯与乙烯在ZSM－5上的烷基化反应（Ⅲ）固定床反应器行为的化较

给出了低浓度乙烯和苯在ＺＳＭ－５型分子筛催化剂上的宏观动力学方程。建立了中试固定床反应器模型。模型值与中试结果相一致。化较了单段绝热床、等温床和多段绝热床反应器行为。结果表明：在达到乙烯９５％转化率时，苯生成乙苯和乙烯生成乙苯的选择性为等温床要化单段绝热床好；四段绝热床可达到与等温床相当的指标。考虑到绝热床投资少，操作简单，可变性强，四段绝热床反应器应该是首选的反应装置。