超细粒子Fe-Mn工业催化剂F-T合成集总机理动力学(Ⅱ)参数估算与模型筛选

为获得真实、准确的动力学参数,设计和安排了动力学实验,在参数估算过程中建立了CO转化率和CO₂选择性两个目标函数.用传统的Levenberg-Maquardt方法,通过对文（Ⅰ）建立的超细Fe-Mn工业催化剂F-T合成集总机理动力学模型参数的优化,得到最终的估算值.依据参数的物理意义、拟合程度和统计检验对建立的动力学模型进行模型筛选,最终获得的动力学模型可较好地描述CO转化率和CO₂选择性,估算值与实验值相对残差一般小于25%.同时,所得模型可较好地解释催化剂反应性能.     

喷雾干燥铁催化剂F-T合成反应的研究

采用转环式无梯度反应器对沉淀 -喷雾干燥技术相结合制备的 Fe- Cu- K- Si O2 催化剂在反应温度 2 5 0℃～ 2 80℃ ,压力 0 .5 MPa～ 1 .5 MPa,H2 /CO比 0 .1 9～ 1 .35和原料气空速 1 0 0 0h-1～ 2 5 0 0 h-1的条件下对 Fisher- Tropsch合成反应性能进行了考察 .结果表明 ,该催化剂具有较高的 F- T反应活性和水煤气交换 ( WGS)反应活性 ,产物烃分布显示出高的烯烃选择性 ,说明该条件有利于初级烯烃的脱附和低碳烃的生成 ,一定程度上减少了烯烃再吸附的链增长反应 .还考察了各种反应条件对产物碳数分布的影响 ,并观察到了运行过程中催化剂较低的失活速率 .     

超细粒子Fe-Mn工业催化剂F-T合成集总机理动力学(Ⅰ)反应机理与动力学模型描述式

为获得超细粒子Fe-Mn工业催化剂在F-T合成中CO转化的动力学模型描述式,为其工业放大过程中反应器设计提供依据,将F-T合成这样一个包括数百个反应的体系集总为F-T烃生成反应和水煤气转换（WGS）反应.这样,反应物CO的转化速率可近似地用烃生成速率与CO₂生成速率之和来表示.在碳化物机理基础上建立烃生成基元反应步骤,以决定烃“结构单元”CH^*₂生成的步骤为速控步骤建立动力学模型.同时,在甲酸盐机理基础上建立CO₂生成的基元反应步骤,以甲酸盐物种的生成步骤为速控步骤建立动力学模型.将二者组合,获得同时包括F-T烃生成反应和WGS反应的F-T合成集总动力学模型.     

F-T合成反应器汽包换热系统动态响应研究

建立了1个考虑自蒸发作用的汽包动态模型,引入自蒸发速度计算公式,将该汽包模型作为费托合成反应器的换热系统在Aspen Dynamics中进行动态模拟。考察了当存在反应器入口液相温度变化、反应器设定温度变化及新鲜气流量变化等扰动时系统的动态响应。结果表明使用"Flash"汽包模型对反应器温度波动的计算结果要比使用自蒸发汽包模型时偏小;与用固定温度冷却水移热相比,使用汽包换热更加有利于对反应器温度的控制。水蒸发压力差变化的补偿作用使得汽包蒸发面积对汽包自蒸发速率的影响很小。随着汽包-换热管体系中水体积以及水蒸气体积的增加,反应器温度的最大波动值变大;但随着传热温差的减小,水蒸气的体积变化对温度波动的作用减弱。     

走向分子水平的催化剂设计:科学与工程

针对催化剂设计中的科学与工程问题,对已有的工作进行了回顾,并对未来走向分子水平的催化剂设计的科学与工程方法、特别是催化动力学方法及相关的发展前景进行了探讨和展望．     

添加CO_2对Fischer-Tropsch合成反应的影响

采用无梯度反应器,在Fe-Mn催化剂、不同氢碳比和反应温度下,考察了反应体系中添加CO2对Fischer-Tropsch合成反应的影响。实验结果表明,添加CO2可加快水煤气逆变换反应的速率,CO2的选择性降低。当反应体系总压不变时,在不同氢碳比和反应温度下,添加CO2降低了合成气的分压,CO转化率降低,含氧化合物的生成速率也呈下降趋势。添加CO2降低了表面氢物种的浓度,低碳烃的烯烷比增大。乙烯的再吸附及二次反应性能强于丙烯、丁烯等的再吸附及二次反应性能;随氢碳比的增大,乙烯二次加氢反应显著增强。无论添加CO2与否,乙烯选择性均随氢碳比的增大而降低,而其他轻质烃的选择性则随氢碳比的增大而增加。在本实验条件范围内,水煤气变换反应仍远离平衡。     

以Shell气化为气头的二甲醚-电多联产系统分析

设计了以Shell气化为气头的两步法生产二甲醚(DME)、联合循环发电的多联产系统,并对带尾气循环和一次通过的2个案例进行了模拟计算.结果表明,带尾气循环使煤化学能的60.87%用以生产DME,具有较高的热效率,但发电量低,不能满足系统自身的用电需求;一次通过以发电为主,煤化学能的24.93%转化为电能,DME产量低,热效率较带尾气循环的方案低5.24%.可以通过调节尾气循环比在生产DME和发电之间取得平衡.2种方案可捕获CO2 1682.26 t/h,占进入系统总碳量的57.82%.     

用Aspen Plus软件模拟热钾碱脱碳过程

介绍了传统热钾碱脱碳工艺及低供热源的变压再生热钾碱脱碳工艺,并用Aspen Plus分别建立了两种工艺的过程模型,并模拟分析了两种工艺的异同点.计算结果表明,低供热源的变压再生热钾碱脱碳工艺由于采用变压再生工艺,可利用过程的低品位热量,提高过程能量利用效率.     

费托合成产物谱图计算机辅助识别

费托合成产物包含大量的正构烃、异构烃和含氧化合物,人工识别其产物谱图费时费力,而且容易出错。基于Excel软件平台和其内置的VBA编程语言,针对费托合成产物的特点,开发了一套谱图自动识别程序。该程序采取分段识别的策略,将计算机识别与人工判断有机结合,可快速准确地识别所有产物谱图并给出详细的产物分析结果和产物分布图,显著地提高了产物分析过程的效率和准确性。     

弱还原性气氛条件下CaO对高灰熔点煤灰熔融性影响的研究

选取CaO为助熔剂,分别与2种煤灰样进行不同比例的混合,在弱还原性气氛条件下对煤灰熔融性进行研究.结果表明,CaO作为助熔剂可有效降低煤灰熔融温度.这是由于助熔剂的加入改变了煤灰化学成分中的酸性氧化物与碱性氧化物的比例,以及煤中矿物质在高温下与CaO发生反应最终形成低熔点共熔物,从而使得煤灰熔融温度下降.