甲醇合成工艺驰放气位置优化研究

利用Aspen HYSYS流程模拟软件对英国DAVY公司串并联甲醇合成工艺进行稳态工艺过程模拟。采用平衡反应器,引入平衡温距表示反应过程与达到平衡的差距,对比驰放气释放的不同位置,对甲醇合成反应器进出口物流组成、粗甲醇质量流量、粗甲醇质量分数和循环气质量流量的影响。对比结果表明,优化驰放气的排放位置以后可以在保证粗甲醇产量的基础上降低循环气的质量流量,进而降低循环气压缩机功耗,改善甲醇合成系统的操作弹性,对实际生产过程起到指导作用,同时可以为后续新流程新工艺设计提供参考。     

硅酸钠催化合成生物柴油

以硅酸钠(Na2SiO3)为催化剂,以餐饮废油和甲醇为原料合成生物柴油脂肪酸甲酯.通过实验考察了原料配比、催化剂用量、反应时间等因素对反应过程的影响.得到了较佳反应工艺条件:n(甲醇):n(废油酯)=6:1,Na2SiO3催化剂用量为餐饮废油和甲醇总质量的5%,反应温度<90℃,反应时间为6.0h,在该条件下餐饮废油的转化率达到97.8%.     

富CO合成气三相床甲醇合成过程研究

研究了在富CO合成气条件下、于机械搅拌反应釜中主要反应条件对三相床甲醇合成过程的影响,分析并讨论了传质过程对总反应过程的作用.实验结果表明：在本文的实验范围内,随温度、压力增加,甲醇生成速率及CO转化率均增加;随合成气质量空速增加,甲醇生成速率增加,而CO转化率降低.为便于分析传质过程的影响,本文提出了三相床甲醇合成过程的准本征动力学的概念.将本文所得到的准本征动力学与气固两相本征动力学比较,发现：温度（或压力）对三相甲醇过程的影响程度低于气固相,且随压力（或温度）增加,影响程度的差异愈大.     

富CO合成气三相床甲醇合成过程研究

研究了在富CO合成气条件下,于机械搅拌反应釜中主要反应条件对三相床甲醇合成过程的影响,分析并讨论了传质过程对总反应过程的作用,实验结果表明,在本文的实验范围内,随温度,压力增加,甲醇生成速率及CO转化率均增加,随合成气质量空速增加,甲醇生成速率增加,而CO转化率降低,为便于分析传质过程的影响,本文提出了三相床甲醇合成过程的准本征动力学的概念,将本文所得到的准本征动力学与气－固两相本征动力学比较,发现：温度（或压力）对三相甲醇过程的影响程度低于气－固相,且随压力（或温度）增加,影响程度的差异愈大。     

浆态床低压甲醇合成反应器的数模分析与设计(II)——主要参数对反应过程的影响及设计要素

在前文的基础上进一步分析了主要操作参数对甲醇合成过程的影响.结果表明,温度对合成过程的影响较为复杂,它除了影响反应动力学外,还会对各组分在液相中的溶解度,特别是氢碳比产生影响,此外,温度的作用规律还与合成压力有关.压力及质量空速对合成过程的作用遵循液相反应过程的一般规律.文中还分析了浆态床反应器的设计要素,并着重讨论了反应器高径比确定原则.     

浆态床低压甲醇合成反应器的数模分析与设计（Ⅱ）—主要参数对反应过程的影响及设计要素

在前文的基础上进一步分析了主要操作参数对甲醇合成过程的影响,结果表明,温度对合成过程的蚊蝇衅为复杂,它除了影响反应动力学外,还会对各组分在液相中的溶解度,特别是氢碳比产生影响,此外,温度的作用规律还与合成压力有关,压力及质量空速对合成过程的作用遵循液相反应过程的一般规律,文中还分析了浆态床反应器的设计要素,并着重讨论了反应器高径比确定原则。     

无溶剂法CuSO4和ZnO混合催化氧化苯甲醇合成苯甲酸

在无溶剂条件下,以CuSO4和ZnO混合物为催化剂,空气中的氧气为氧化剂,催化氧化苯甲醇合成苯甲酸.考察了催化剂不同摩尔比、催化剂用量、氢氧化钠用量、反应时间与苯甲酸产率的关系,并对两种催化剂的反应机理进行了探讨.实验结果表明:在n苯甲醇∶nNaOH∶n催化剂=20∶25∶3,催化剂摩尔比nCuSO4∶nZnO=0.6,反应时间为90min的条件下,苯甲酸的产率可达到97.42%.反应过程中无废物排放,属环境友好型反应.     

二茂铁系金属有机三阶非线性光学材料的合成

金属有机三阶非线性光学材料是功能材料研究的热点.以二茂铁,2,3-二氯-1,4-萘醌,四氯苯醌,苯甲醛,对苯二甲醛等为原料,分子设计并合成了五个具有大π共轭体系,含二茂铁电子供体,苯醌、萘醌等电子受体的金属有机三阶非线性光学材料化合物,分析合成反应过程并优化了条件,合成化合物Ⅰ和Ⅱ过程中使用二氯甲烷代替甲醇可显著提高收率,在进行Wittig反应时钠氢要明显优于叔丁醇钾.所有化合物均由核磁共振、红外和紫外等表征了结构,收率为41%~83%,方法简单、可行.     

促进剂法H-SSZ-13分子筛的合成及其对MTO反应性能的影响

以N,N,N-三甲基-1-金刚烷基氢氧化铵为模板剂,在添加促进剂的条件下,采用水热合成法合成了SSZ-13分子筛催化剂,发现促进剂的加入明显降低了模板剂的用量并且使分子筛的合成周期缩短为2 d.通过XRD、SEM、NH_3-TPD手段对催化剂进行了相关表征.以降低SSZ-13分子筛在甲醇制烯烃(MTO)反应过程中的主要副产物丙烷的选择性为目标,考察了反应条件对SSZ-13分子筛在MTO反应中催化性能的影响.结果表明:温度的升高、空速的增加、醇水比的降低均可明显降低丙烯氢转移反应速率,从而明显降低丙烷生成,提高低碳烯烃选择性.当反应温度为400℃、空速为20 h~(-1)、m(甲醇)∶m(水)=50∶50时,反应初期低碳烯烃选择性可提高至85.08%,平均低碳烯烃的选择性高达86.93%,甲醇处理量可达到5.28 g.通过与商品化DMTO催化剂的对比发现,在适当的MTO工艺条件下,所合成的SSZ-13催化剂可以达到商品化催化剂的性能.     

β沸石催化合成TAME的宏观动力学

为了生产有利于环境友好的新配方汽油,以适应环境保护的更高要求,为β沸石分子筛催化剂的开发和反应器的设计提供数据,对异戊烯和甲醇在β沸石分子筛催化剂作用下合成TAME液相醚化反应的宏观动力学进行了研究。采用双组分改性的β沸石分子筛(磷的质量分数为1%,钼的质量分数为3%)作催化剂,在考察并消除了内外扩散影响的条件下,温度为60~90℃,在间歇式反应釜内保持压力为1.0 MPa,甲醇与异戊烯合成TAME,得到动力学实验数据。根据Arrehenius方程,采用非线性拟合方法处理实验数据,得到了宏观动力学方程。通过对模型的验证表明,得到的叔碳烯烃醚化反应宏观动力学方程及动力学参数能较好的描述醚化反应过程。     

Treatment of methanol wastewater with two-stage and two-phase anaerobic process

The two-stage and two-phase anaerobic process (TSTP) composed of hydrolytic acidification reactor,first-order and second-order external circulation anaerobic reactors (EC) was taken to treat methanol wastewater. Test results show that TSTP process is quick start-up in 51 d, and the maximum VFA of hydrolytic acidification reactor effluent reaches 876 mg/L. Under the condition of volume loading of 6.56 kgCOD/m3·d, COD removal rate of the first-order EC reactor is about 85%, and under the condition of volume loading of 1.02 kgCOD/m3·d, COD removal rate of the second-order EC reactor is about 50%. When the inflow COD of TSTP process is between 7000-11000 mg/L, its effluent COD is lower than 600 mg/L. In the biological conversion process of methanol into methane,the production of acetic acids as an intermediate product can be ignored and the direct production of methane from methanol is predominant.     

甲烷制备高纯度氢气的实验研究

对甲烷制备可供质子交换膜燃料电池(PEMFC)用的高纯度氢气进行了实验研究，得出了不同蒸汽／碳比值时甲烷的转化率、不同过量空气系数对制备气体成分的影响、不同压差时氢气在选择性膜中的渗透率以及不同系统压力对氢气反应焓的影响规律．研究结果表明，在蒸汽与甲烷中的碳比例一定时，蒸汽重整反应器内的反应速率和它出口处CO的浓度，随甲烷的流量的增加而提高．提高甲烷蒸汽重整系统的工作温度和压力，可以提高甲烷的转化率，在S／C比值不变的情况下，仅提高温度可提高甲烷的转化率约10％；而将工作压力由0．1MPa提高到0．6MPa，甲烷的转化率提高约21％．甲烷的理论转化率为84．6％，本文实验研究中的最大实际转化率为78．03％，实验研究系统的系统完善度为92．23％，说明该系统还有待完善之处，还可以进一步提高甲烷的转化率．增大PEMFC中选择性膜两侧的压差或提高氢气的纯度，均利于提高氢气混合物的渗透率．该研究为制备符合PEMFC使用条件的氢气提供了可靠依据，同时为综合利用煤层气提供了新的途径。     

甲醇对噻吩在La-HZSM-5分子筛上转化反应的影响

在固定床微型反应器中,探讨了甲醇对噻吩在La-HZSM-5(硅铝物质的量比为25)分子筛催化剂上的催化脱硫转化反应规律的影响。结果表明,合适的反应条件为:反应温度为623K,氧化镧质量分数为1.0%的La-HZSM-5分子筛催化剂,剂油比为0.5,甲醇与溶剂苯的体积比为1∶2,质量空速为14h-1,此时噻吩的转化率和硫化氢的产率分别达到了51.3%、18.1%,比未加甲醇时分别提高了20.7%、9.9%;同样的甲醇浓度,在HZSM-5分子筛催化剂上噻吩的转化率和硫化氢的产率分别达到了32.4%、9.5%,比未加甲醇时分别提高了11.6%、5.4%。     

甲烷无机膜催化水蒸汽重整制氢的数学模拟

无机膜反应器不受化学热力学平衡转化率的限制，将其应用于甲烷水蒸汽重整法制氢，可以放宽反应条件，提高转化率。主要针对在无机膜反应器上进行的甲烷－水蒸汽的重整反应进行了理论分析，并就反应参数的变化可能对反应产生的影响进行了数学模拟，考察了Damkohler准数、水碳比、吹扫比和分离因子对甲烷转化率的影响，并对甲烷水蒸汽无机膜反应器的优化操作提出了改进建议。     

平板微反应器内甲烷-湿空气催化重整的数值分析研究

建立了二维稳态多组分传输反应的模型,对平板微反应器中Rh催化剂涂层上甲烷-干、湿空气催化重整制合成气进行了数值计算,并分析了采用湿空气时反应通道长度和高度对重整性能的影响.结果表明：进口速度低于2 m/s时,采用湿空气可提高甲烷转化率和产氢率,反应器出口的温度降低以及减少积碳的发生;采用湿空气时,反应通道长度增大,甲烷的转化率提高,出口氢气含量增大,出口温度相应地降低;反应通道高度增大,甲烷的转化率降低,出口氢气的含量减少,出口温度升高.     

β沸石分子筛的改性及其醚化性能

分别用钼、银对Hβ沸石分子筛进行改性,在小型固定床反应装置上进行了催化裂化轻汽油醚化试验。研究改性催化剂的催化活性和稳定性,考察了改性催化剂制备条件和反应温度、醇烯摩尔比、空速对醚化反应的影响。实验结果表明,银和钼负载量不同,制备的改性催化剂醚化活性不同,其中改性沸石负载钼的质量分数为3%时醚化活性最高,总叔碳烯烃转化率为57.47%,比Hβ沸石原粉的高出6个百分点。最佳反应条件为:温度70～80℃、空速为1.0h-1和醇烯摩尔比为1.05。经过改性的Hβ沸石催化剂的稳定性有所提高,载钼的质量分数为3%时改性的Hβ沸石催化剂的稳定性最好,经过400h的反应,反应物中活性烯烃的转化率由57 87%下降到55 39%,具有一定工业开发价值。     

HZSM-5催化甲醇制丙烯反应动力学

在等温固定床反应器中考察了HZSM-5分子筛催化剂催化甲醇制丙烯（MTP）反应产物分布随空时（05～12 min）和反应温度（400～500 ℃）的变化规律.根据实验结果,提出新的产物集总方法.将反应产物集总为甲烷、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷、C4、C5+等物质|结合HZSM-5催化剂上MTP反应的特点,在平行反应网络的基础上加入了高碳烃类与低碳烯烃间的转化步骤,以Runge-Kutta法求解动力学方程,用非线性最小二乘曲线拟合得到模型参数,建立考虑产物间相互转化的HZSM-5催化甲醇制丙烯反应动力学模型,通过统计检验验证了所建模型以及估值结果的可靠性.模拟值与实验结果的对比表明:该模型能够准确地反映MTP反应主要产物分布随温度和空时的变化规律,并能体现产物间的相互转化.     

浆态床低压甲醇合成反应器的数模分析与设计(I)——催化剂颗粒床层轴向分布

本文对热模条件下的浆态床低压甲醇合成反应器进行了数模分析 ,通过模拟计算 ,重点讨论了温度、表观气速、颗粒直径、床层高度、催化剂浓度等主要参数与反应器内催化剂颗粒轴向分布的相互关系以及颗粒轴向分布对甲醇合成过程的影响 .模拟结果表明 ,颗粒直径、床层高度、催化剂浓度对催化剂的轴向分布影响较为显著 ;改善催化剂的轴向分布可明显提高甲醇合成速率