三相床中合成气制二甲醚宏观动力学研究

在三相高压搅拌釜中,使用XR型复合催化剂,在温度为220℃～260℃,空速为0·75L·g-1·h-1～1·35L·g-1·h-1,压力为3MPa～7MPa,反应进口yH2/yCO为4·01～4·59的范围内,搅拌转速为900r·min-1的条件下,研究了合成气一步法制二甲醚宏观动力学,考察了温度、空速、压力条件的变化对反应性能的影响。选取langmuir双曲型动力学模型,采用遗传算法和单纯形法对宏观动力学模型进行了参数估值,获得动力学模型的参数,统计检验和残差分析证实模型是适宜的。     

固定床反应器合成二甲醚的模拟分析

通过对合成气一步法制二甲醚反应特点的研究 ,对固定床反应器用一维模型进行了数学模拟计算 ,得出了反应器轴向上的反应参数分布 ,并模拟分析了各类反应条件对催化床热点温度、CO的转化率 ,二甲醚时空产率和选择性的影响 ,从而为开发该类反应器提供了设计依据     

固定床合成气一步合成二甲醚复合催化剂失活现象的研究

在5MPa,255℃～285℃和空速1500h-1的反应条件下考察了合成气一步合成二甲醚Cu-Zn-Al/HZSM-5复合催化剂的稳定性及失活现象,并采用X射线衍射、热重分析、比表面积分析等方法对新鲜催化剂和使用1250h后的催化剂进行了表征。结果表明,在实验条件下,随着反应时间的延长,催化剂铜晶粒长大,比表面积减小是导致催化剂失活的主要原因。     

固定床反应器内构件-喷射型分配器的结构优化

采用欧拉两相流模型和标准的k-ε湍流模型,对一种喷射型分配器进行了数值模拟,在此基础上探讨了气相入口结构、液相入口数量、出口喷嘴直径等对分配器不均匀度和压力降等性能的影响,进而优化了分配器结构.研究结果表明,改进型分配器气相入口形式为朝向同侧的2孔,液相入口个数为4个,出口喷嘴直径为12 mm,分配器下方200 mm的...     

浆态床CO加氢制二甲醚的工艺条件研究

在反应温度为２６０～３００℃，反应压力为３．０～５．０ＭＰａ，进料空速为４０００～７０００ｍｌ／（ｇ．ｈ）范围内，研究了浆态床ＣＯ加氢制二甲醚过程中工艺条件对双功能催化剂的性能的影响。在２６０～２８０℃温度范围内，ＣＯ、Ｈ２转化率、二甲醚生成速率及其选择性均随反应温度的升高而增加，２８０℃达到最高值。在进料空速为４０００～６０００ｍｌ／（ｇ．ｈ）范围内，提高进料空速可提高二甲醚和甲醇当量生成速率，但ＣＯ单程转化率降低，继续提高进料空速，二甲醚生成速率反而降低，而甲醇生成速率几乎不受空速的影响。随着反应压力的增加，ＣＯ转化率、二甲醚生成速率以及甲醇生成速率均增加。     

二甲醚部分氧化重整反应器的数值模拟与分析

为研究二甲醚部分氧化重整反应器内不同气体组分的分布情况,建立了描述反应器内复杂物理化学过程的二维数学模型。利用流体计算软件STAR-CD对模型进行了稳态计算,得到了反应器内不同混合气体组分体积含量的分布情况。为了验证模型的可靠性,在自行设计的试验台上测试了反应器内气体体积含量,经比较计算值与试验值吻合良好,因此模型能够较准确地预测反应器内气体组分的分布。应用数学模型研究了进气流速与燃空比对重整反应的影响,结果表明随流速的增加,重整气中二甲醚与空气的含量增加,氢气与一氧化碳的含量减少;在空气不足的情况下,随燃空比的增加,重整气中氢气与一氧化碳含量减少。     

Cu-Zn-Al-Zr浆状催化剂二甲醚合成宏观动力学

在压力3MPa～7MPa,温度220℃～260℃,空速0.4 L.g-1.h-1～1.2 L.g-1.h-1,气体摩尔分率yH20.75～0.65,yCO 0.14～0.20,yCO2 0.04～0.08,搅拌转速1000 r.min-1的反应条件下,于500mL高压搅拌釜中进行了合成气在Cu-Zn-Al-Zr浆状催化剂上一步法合成二甲醚工艺过程的宏观动力学研究。基于CO加氢合成甲醇、CO2加氢合成甲醇及甲醇脱水为二甲醚三个独立反应,建立了Langmuir-Hinshelwood型宏观动力学模型。采用通用遗传算法和Levenberg-Marquardt优化算法相结合的方法对实验数据进行拟合、参数寻优,获得模型参数估值,经统计检验和残差分析证实了模型的可靠性。     

Combustion of petroleum residue in a batch type fixed bed reactor

Combustion is a highly efficient technology for energy conversion of biomass materials, municipal wastes, and fossil fuels. In this study, combustion tests of two petroleum residues (P1, P2) in a batch type fixed-bed reactor were presented for different operating conditions. The effects of air flow rate (50–70 L/min) on the combustion parameters (gas temperature and carbon conversion) were performed. Additionally, the influence of fuel flow rate on the environmental characteristics (NO_x emissions) was evaluated. The experimental results demonstrated that air flow rate is the most important factor in the process; a higher air fuel rate contributed to higher NO_x emissions and gas temperature. It also was found that the NO_x emissions increase dramatically when the air flow rate increases.     

CFD simulation of bubbling and collapsing characteristics in a gas-solid fluidized bed

Computational Fluid Dynamics （CFD） has become an alternative method to experiments for understanding the fluid dynamics of multiphase flow. A two-fluid model, which contains additional terms in both the gas- and solid-phase momentum equations, is used to investigate the fluidization quality in a fluidized bed. A case study for quartz sand with a density of 2,660 kg/m^3 and a diameter of 500 μm, whose physical property is similar to a new kind of catalyst for producing clean fuels through the residue fluid catalytic cracking process, is simulated in a two-dimensional fluidized bed with 0.57 m width and 1.00 m height. Transient bubbling and collapsing characteristics are numerically investigated in the platform of CFX 4.4 by integrating user-defined Fortran subroutines. The results show that the fluidization and collapse process is in fair agreement with the classical theory of Geldart B classification, but the collapse time is affected by bubbles at the interface between the dense phase and freeboard.     

浆态床一体化低温合成甲醇的研究进展

综述了浆态床一体化低温甲醇合成的研究进展。重点讨论了该方法的催化体系、反应机理及动力学方程。指出今后需开展的工作。     

合成气一步法制二甲醚双功能催化剂中甲醇脱水组分对催化性能的影响

采用并流共沉淀法制备的甲醇合成CuO-ZnO-Al2O3催化剂与不同甲醇脱水组分混合制成合成气一步法制二甲醚双功能催化剂,并在高压固定床反应器评价其催化性能。发现以西南化工研究设计院自主研制的甲醇脱水制二甲醚催化剂(改性的γ-Al2O3)为脱水组分时表现出最佳的催化性能。NH3-TPD研究表明改性后的γ-Al2O3表面酸量和酸强度都有所增加,且在双功能催化剂表面同时存在着弱酸中心和中等强度的酸中心。     

三相搅拌釜反应器中二氧化碳加氢合成二甲醚

在反应温度 2 3 0～ 2 80℃、压力 2～ 5MPa下 ,采用V(CO2 ) /V(H2 ) =1 :3与 1 :4的原料气 ,以液态医用石蜡为惰性液相介质 ,使用C3 0 2铜基催化剂和CM 3 1改性分子筛组成复合催化剂 ,在搅拌釜反应器中研究CO2 加H2 合成二甲醚 (DME) ,得到不同反应条件下的CO2 转化率、二甲醚与甲醇的选择性。结果表明两种催化剂的配比对反应结果有影响 ,CM 3 1催化剂用量多时 ,反应转化率提高 ,二甲醚选择性提高。     

合成气制备甲醇、二甲醚的反应机理及其动力学研究进展

论述了甲醇合成机理,按甲醇合成的碳源将甲醇合成机理分为CO+H2合成机理、CO2+H2合成机理以及CO2+CO+H2合成机理,按照原料气的不同对甲醇合成机理的相关研究进行了分类总结。根据对CO2+H2合成甲醇机理的普遍认同,详细阐述了基于该机理的动力学研究。同时对甲醇脱水生成二甲醚的机理及动力学研究进行了总结,并提出新的反应机理和动力学。最后展望了合成气制二甲醚机理研究工作的发展方向。     

催化剂比例与温度对浆态床合成气制二甲醚的影响

采用甲醇合成催化剂和甲醇脱水催化剂组成的双功能催化剂，在两者比例１～１０和反应温度２６０～３００℃范围内，研究了浆态床合成气制二甲醚双功能催化剂的性能，发现催化剂比例对催化活性影响显著。在催化剂比例１～３范围内，ＣＯ、Ｈ２转化率和二甲醚生成速率随催化剂比例的增大而很快升高，在催化剂比例３～７时达最高值，而后缓慢下降；双功能催化剂间存在协同作用，可显著提高二甲醚与甲醇当量生成速率；温度对二甲醚选择性影响显著，随着温度升高，烃类选择性增加，二甲醚选择性相应降低。最佳催化剂比例为３～５，与此匹配的反应温度为２８０～２９０℃     

异丁烷/丁烯固体酸烷基化固定床反应器模型研究

针对异丁烷/丁烯固体酸烷基化固定床工艺过程,建立了一维动态传质模型,并对点活性与有效扩散系数的关联式进行了修正。模型计算结果与实验数据吻合良好,验证了模型的准确性。考察了反应器内烯烃和点活性的时空分布情况,并确定了固体酸催化剂失活的主要原因：反应器入口处,活性位覆盖是催化剂失活的主要原因;随着反应器床层高度增加,孔道堵塞逐渐成为催化剂失活的主要原因。     

醋酸乙烯新型合成反应器结构开发研究

通过单管侧流试验和冷模试验,研究影响反应产物质量的反应器主要设计参数、操作参数和列管间流体流动状况,确定新型反应器结构,并通过工业化试验来验证改进效果。     

二氧化碳和甲醇直接合成碳酸二甲酯研究进展

综述了近年来二氧化碳和甲醇直接合成碳酸二甲酯的研究开发最新进展。阐述了耦合反应、超临界二氧化碳技术、室温离子液体、微波加热、催化助剂、脱水剂及膜反应器等新技术在碳酸二甲酯直接合成反应中的应用。     

The direct,one-step process for synthesis of dimethyl ether from syngas. III. DME as a chemical feedstock

In Parts I & II of this Series, we illustrated the process research studies on a new, trendsetting indirect syngas conversion process, the direct, one-step LPDME^tm process, which is now a shining example of “dual catalysis” or “cooperative/adaptive” catalysis and also of thermodynamic/kinetic coupling in series-parallel reactions.

In this part III, we take a look at several processes on the research and pilot scale that employ methanol and DME as chemical feedstocks for further conversion to value-added chemicals. A most rational and cogent argument for the use of DME as a feedstock is that the unit production cost of DME from the direct, one-step DME processes, most notably the LPDME^tm process, can be lower than methanol (from LPMeOH^tm), on a methanol-equivalent basis. DME also has inherently more benign physical and chemical properties, contains 1 less mole of water, and results in a substantially similar product distribution, as methanol, for the methanol-to-gasoline (MTG) and methanol-to-olefins (MTO) process. DME can also be converted to several other important chemicals; some of these include dimethoxymethane, dimethoxyethane, methylal, formaldehyde, acetic acid, methyl acetate, and polyoxymethylene ethers. In this report, we offer a critical assessment of the current status of these processes and a projected path to commercialization. Considering the trendsetting and impactful nature of DME as a chemical entity and as a chemical feedstock, along with its “free” cost, we are of the opinion that the future of DME, and of its chemical conversions, as so-called “DME economy”, is very bright.     

JWΦ2000均温型合成塔在8万吨甲醇装置中的应用

总结了JWΦ2 0 0 0型低压均温甲醇合成塔在哈尔滨气化厂 8万t/a甲醇合成装置的应用情况。结果表明 ,该塔具有生产能力大、传热性好、结构简单易操作易检修以及容积有效系数大 (～ 70 % )等特点     

Modeling of Fischer-Tropsch synthesis product over an industrial fe-mn catalyst in a spinning basket reactor

Terms of process conditions such as H₂/CO ratio, space velocity, pressure, and temperature and their effects on the Fischer-Tropsch product model were studied using a statistical approach. The effect of the operating parameters and the interaction between them and, the product models, were investigated. The models that can predict the reaction's product were determined. Through these models, the optimal conditions can be adjusted so that the most optimal product can be obtained. The maximum optimal product for oil, wax and water are 16.473(g), 33.572(g) and 40.285(g), respectively. Also, the most effective interactions for products are H₂/CO ratio and space velocity.