关于Deckwer模型中某些参数的修正

一、前言F-T 合成是由煤制取合成燃料和化工原料的重要工艺。鉴于鼓泡浆态反应器适宜于慢反应和能使用富 CO 合成气的优点,液相 F-T 合成一般均采用鼓泡浆态反应器,为了合理设计和放大鼓泡浆态反应器,建立反应器数学摸型摸拟试验各种参数对反应器性能的影响是十分必要的。许多作者对 F—T 合成鼓泡浆态反应器提出了各自的数学摸型,其中以 Deck-wer 的扩散摸型较合理地描述了大型 F—T 合成鼓泡浆态反应器的行为。但是,Deckwer 在参数的选取方面不够严密。例如,Deckwer 假定反应实际消耗的CO/H_2的比等于原科气中的 CO/H_2比。由化学计量可知,这是得到最佳产率的理想条     

国内外甲醇合成工艺评述

介绍了近年来国内外甲醇技术的发展历史和工业化生产中的一些技术问题,通过对传统甲醇合成工艺、催化剂和反应器类型优缺点的比较,重点评述了浆态床反应器低温液相两步法合成甲醇的新工艺和尚需解决的关键问题,并对今后的研究方向作了展望。     

撞击流气液吸收特性及用于甲醇合成应用研究

在二氧化碳.水系统中,采用了压力式喷嘴对撞击流吸收特性进行了研究,结果表明压力式喷嘴压差增大和液体流量增加都能增加气液吸收速率,同时利用增强因子证明了撞击流能够有效地起到增强气液相间吸收速率的作用.对撞击流反应器用于甲醇合成反应进行分析,通过与具有液相合成工业运行实例的浆态鼓泡床进行对比,发现固含率(催化剂含率)低时(<20%),采用浆态鼓泡床或撞击流用于甲醇合成,反应速率为控制步骤;而高固含率时(40%),浆态鼓泡床其控制步骤已经逐渐转变为传质和反应共同控制,甚至为传质控制,而采用撞击流形式化学反应速率仍为其控制步骤.在撞击流反应器内进行甲醇合成反应,从热模实验的角度证实了催化剂浆料多股撞击对甲醇合成催化剂时空产率带来的增强作用.     

浆态床鼓泡反应器(SBCR)的研究进展

文章综述了浆态床鼓泡反应器的研究进展。主要介绍了浆态床鼓泡反应器中流型、相含率、气泡动力学等流体力学特性以及操作条件对流体力学特性的影响,并对浆态床鼓泡反应器的发展提出展望。     

国内文献摘要

正由甲醇合成聚甲醛二甲醚的工艺方法本发明涉及合成聚甲醛二甲醚的工艺方法,解决聚甲醛二甲醚合成成本高收率低的问题,采用由甲醇合成聚甲醛二甲醚的工艺方法,该工艺分为反应区和分离区;反应区包括甲醇储槽、预热器、固定床反应器和鼓泡反应器;反应区工艺步骤为甲醇经预热汽化与空气混合后进入固定床反应器,经甲醛合成催化剂催化氧化生成甲醛,进入鼓泡反应器,在     

用于多联产的浆态床液相法甲醇合成模拟研究

能直接使用煤基合成气作为原料的浆态床液相法甲醇合成技术是多联产系统的关键技术之一，是耦合动力、化工过程的桥梁．从多联产的角度对浆态床液相法甲醇合成技术进行了模拟研究和经济分析，明确了浆态床反应器适合直接使用富CO的煤基合成气作为原料，采用一次通过工艺与发电构成多联产系统．     

三相环流反应器流体力学行为

气升式三相环流反应器综合了鼓泡塔和机械搅拌釜的优良性能,具有结构简单、无机械传动部件、易密封、造价低、容易实现工业放大等优点,在石油、化工、电化学和生物化工等领域得到了广泛应用．随着能源形势的日趋紧张,环流反应器在液相法合成甲醇、浆态床一步法合成二甲醚、煤液化等过程中的应用得到许多研究人员的重视,并取得了重要的研究进展．由于目前对其内部流动行为尚缺乏系统的认识,进行工业设计和操作过程中仍显理论指导不足     

三相床甲醇合成新工艺

介绍三相床甲醇合成技术。作者通过冷态和热态试验，筛选出了ＴＰＭ－１甲醇合成催化剂及惰性液相热载体。实验室条件下，该催化剂使反应器出口气体甲醇含量达１１％～１２％。研究了淤浆床反应器的冷态特性，探讨了反应条件对三相床甲醇合成的影响。     

低温低压液相催化制甲醇,甲酸甲酯

甲醇是大宗化工产品,甲酸甲酯(MF)是新一代C_1化工产品的基础中间体之一。本文介绍以合成气为原料,低温低压液相催化联产甲醇和MF的新工艺,该工艺反应温度低,利用浆态床反应器。与ICI公司的通用合成甲醇工艺及甲醇羰化法制造甲酸甲酯工艺相比,均显示了操作条件温和、成本低等优点,在国际上亦处于领先地位,这一新工艺的开发将会提升我国有关产品的国际竞争能力。     

射流鼓泡反应器的研究进展

射流鼓泡反应器通过耦合射流与鼓泡两种作用机制实现了气液理想混合,避免了甲醇羰基化制醋酸工艺中搅拌内构件的腐蚀。射流、鼓泡的耦合加剧了混合过程的复杂性,阻碍了对该反应器气液流动、传质、混合的认识。文章分别综述了均相体系射流混合、鼓泡反应器流动规律及喷射式气液反应器流动规律。结果表明,混合时间、气泡直径及气含率分别用于表征射流和鼓泡混合效果,气液顺流喷射反应器性能需同时考虑液相体积传质系数。因此,射流鼓泡反应器的研究需以上述所有参数作为特征参数,通过实验和模拟剖析反应器内部气液传质及射流与鼓泡的协同机制。     

浆态床中二氧化碳加氢合成甲醇

研究了浆态床中自行开发的LP201甲醇合成催化剂上二氧化碳加氢合成甲醇的过程。探讨了不同操作条件,如温度、压力、气体空速、原料气配比等对反应的影响;考察了该催化剂在浆态床二氧化碳加氢合成甲醇过程中的稳定性。实验结果表明,浆态床二氧化碳加氢合成甲醇过程中主要产物为甲醇、CO和水;随温度的增加,CO2的转化率和甲醇产率呈现上升的趋势,但甲醇的选择性明显下降;压力的升高有利于CO2的转化率、甲醇产率以及甲醇的选择性提高;原料气空速的提高会增大甲醇产率,但同时降低CO2的转化率以及甲醇的选择性;CO2的转化率、甲醇收率以及甲醇的选择性在氢碳摩尔比4～5获得极大值。LP201催化剂的寿命考察结果表明,该催化剂具有较好的催化活性和稳定性。     

撞击流反应器用于甲醇合成反应

撞击流反应器用于气液固三相甲醇合成反应可以充分发挥其优良的传热、传质性能。在撞击流反应器内,催化剂浆料经喷嘴雾化后成微米尺度的液滴,气液相间接触面积远大于其他三相合成反应器。考察了温度、压力、气体流量、浆料循环量以及喷嘴个数对甲醇合成反应的影响,结果表明,当压力从3.8 MPa上升到5 MPa时,反应器的时空产率增长了近1倍,气体流量达22.4 L·min^-1后时空产率几乎不再变化,增加浆料循环量以及在同一循环量下采用多喷嘴对置都可以增加催化剂时空产率。同时,与固定床、搅拌釜和浆态鼓泡床甲醇合成进行了对比,结果表明,在低空速下撞击流反应器与其他反应器时空产率相当,而在高空速下要优于其他反应器。     

鼓泡淤浆床甲醇合成(Ⅱ)工业装置的工程分析

利用经热模试验验证的鼓泡淤浆床甲醇合成的数学模型 ,讨论了不同参数 ,如表观气速、反应器直径、床层高度等对床层颗粒轴向分布的影响规律 ,确定了万吨级三相床甲醇合成工业示范装置的主要结构参数和操作参数范围 .对两种不同工业原料气分别进行了模拟计算 .模拟结果表明 ,在三相床甲醇合成过程中 ,压力的影响最为显著 ,反应器内床层高度亦是较为重要的可调节参数 .在本文的操作条件下 ,当甲醇产量达到 1× 10 4t·a^-1时 ,在较广的温度和压力范围内 ,对两种原料气 ,出口甲醇摩尔分数在 7%～ 10 % ,CO转化率为 40 %～5 0 %     

Modelling-based Optimisation of the Direct Synthesis of Dimethyl Ether from Syngas in a Commercial Slurry Reactor

In the present study, we developed a multi-component one-dimensional mathematical model for simulation and optimisation of a commercial catalytic slurry reactor for the direct synthesis of dimethyl ether (DME) from syngas and CO₂, operating in a churn-turbulent regime. DME productivity and CO conversion were optimised by tuning operating conditions, such as superficial gas velocity, catalyst concentration, catalyst mass over molar gas flow rate (W/F), syngas composition, pressure and temperature. Reactor modelling was accomplished utilising mass balance, global kinetic models and heterogeneous hydrodynamics. In the heterogeneous flow regime, gas was distributed into two bubble phases: small and large. Simulation results were validated using data obtained from a pilot plant. The developed model is also applicable for the design of large-scale slurry reactors.     

Study of the Characteristics of Methanol Synthesis in a Recirculation Slurry Reactor – A Novel Three‐Phase Synthesis Reactor

A process feasibility analysis on the liquid phase methanol synthesis (LPMeOH^TM) process was performed in a recirculation slurry reactor (RSR). In the three‐phase RSR system, a fine catalyst is slurried in the paraffin and this catalyst slurry is continuously recirculated through the nozzle from the slurry sector to the entrained sector by a pump. The syngas is fed concurrently with the downward flow of slurry to form the methanol product. A laboratory scale mini‐pilot plant version of a recirculation slurry reactor system was successfully designed and built to carry out process engineering research, and in addition, an identical cold model was built to measure the mass transfer coefficient in the recirculation slurry reactor. The effects of operating conditions, including temperature, pressure, gas flow rate and catalyst slurry recirculation flow rate on the productivity of methanol were studied. This experimental data helps the scale‐up and commercialization of the methanol synthesis process in recirculation slurry reactors.     

三相鼓泡淤浆床环氧乙烷合成反应器数学模拟及工程分析

建立了加压三相鼓泡淤浆床环氧乙烷合成反应器的数学模型 ,计入了催化剂颗粒在床层中沉降形成沿床高浓度分布对反应的影响以及由于惰性液相载体部分返混对传递的影响 ,进一步利用经实验验证的上述数学模型模拟不同表观气速、床高、反应器直径 (扣除传热元件截面积 )、进口乙烯摩尔分数等参数对床层中催化剂浓度随床高的分布、出口环氧乙烷摩尔分数、环氧乙烷选择率以及单位质量催化剂环氧乙烷年产量的影响 .通过模拟分析预示了工业三相床环氧乙烷反应器的合理尺寸、表观气速、环氧乙烷选择率以及时空产率 ,为工业化提供必要的设计依据     

费托合成浆态床速度分布和浓度分布的模拟及其影响规律

提出了浆态床速度分布的一维流体力学模型和合成气液相浓度分布的二维扩散模型,用于描述浆态床液相返混对费托合成反应的影响。模型计算结果与示范工厂数据符合良好。计算表明,液相返混状态对合成气转化率有显著影响。利用模型考察了空塔气速对合成气转化率和空时产率的影响规律,随气速增加,合成气转化率单调下降,空时产率先增大后缓慢降低;塔径放大后,中心液速和液相循环流率都增大,浆料返混加剧,费托合成反应转化率降低。     

Low-temperature methanol synthesis in a circulating slurry bubble reactor

A circulating slurry bubble reactor was developed to synthesise methanol via methyl formate from the gas mixture of carbon monoxide and hydrogen at low temperature. The strategy for designing and scaling up the bubble reactor involved a preliminary understanding of fluid dynamics in a cold model, continuous operations under industrial conditions and a parallel experiment in an autoclave. Per-pass syngas conversion was investigated during 100-h operations. The axial profile of solid catalyst concentration was measured just before the shutdown and the composition of liquid product was analysed after the shutdown. These results show that the circulating slurry bubble column will become a potential reactor for the commercial process of low-temperature methanol synthesis after the catalyst system has been improved.     

合成气制二甲醚三相淤浆床反应器的数学模型研究

A mathematical model for a bubble column slurry reactor is presented for dimethyl ether synthesis from syngas. Methanol synthesis from carbon monoxide and carbon dioxide by hydrogenation and the methanol dehydration are considered as independent reactions, in which methanol, dimethyl ether and carbon dioxide are the key components. In this model, the gas phase is considered to be in plug flow and the liquid phase to be in partly back mixing with axial distribution of solid catalyst. The simulation results show that the axial dispersion of solid catalysts, the operational height of the slurry phase in the bubble column slurry reactor, and the reaction results are influenced by the reaction temperature and pressure, which are the basic data for the scale-up of reactor.     

对撞流反应器甲醇合成实验研究

液相法甲醇合成由于有惰性液体介质的存在,气液相间传质对反应起到了一定的阻碍作用,对撞流反应器使用喷嘴将催化剂浆料雾化从而强化了气液相间传质。文中在对撞流反应器内对甲醇合成温度、合成气比例、气流量、浆料循环量以及喷嘴个数进行了考察,结果表明,温度控制在230℃左右操作比较适宜,二氧化碳参与反应对甲醇合成较为有利,合成气流量在22.4 L/min以后时空产率几乎不再增加,增加浆料循环量和采用对置式二喷嘴或四喷嘴比单喷嘴时空产率和出口甲醇体积分数都有所增加。由结果可知,利用喷嘴雾化和液体对撞可以显著地增强气液传质从而达到增加液相甲醇合成时空产率的目的。