环柱状催化剂内强放热复合反应──传质──传热耦合过程研究(Ⅱ)本征反应动力学及反应──传质──传热耦合过程数学模型

用等温积分反应器,在与工业生产相似的条件下,研究了银催化剂上乙烯氧化制环氧乙烷本征反应动力学,得到了能反映该系统反应特性的速率方程．建立了乙烯氧化制环氧乙烷环柱状银催化剂内复合反应-传质-传热耦合过程二维数学模型。     

环氧乙烷/乙二醇生产技术进展

综述了传统石油路线乙烯氧化制环氧乙烷/乙二醇的技术进展,分析了不同类型银催化剂的技术特点、工业应用情况和发展趋势;研究了环氧乙烷生产工艺技术的主要进展,包括高选择性银催化剂在运行初期和老化阶段的配套开车技术,简化环氧乙烷吸收和解析工段流程、提高环氧乙烷纯度、减轻设备腐蚀的技术,催化水合技术,乙二醇产品精制技术和新型乙烯氧化反应器。概述了煤经合成气制乙二醇的技术开发、工业应用情况和存在的问题,提出了我国环氧乙烷/乙二醇银催化剂开发、成套工艺技术开发和煤制乙二醇产业发展的建议。     

银催化乙烯制备环氧乙烷研究进展

综述了乙烯制备环氧乙烷所用银催化剂的Ag主催化组分、助催化组分、催化剂载体以及其它类型的乙烯氧化催化剂,指出了今后乙烯氧化反应所用催化剂的研究方向。     

环柱状催化剂内强放热复合反应──传质──传热耦合过程研究(Ⅰ)催化剂曲折因子、有效导热系数的测定

采用经典定态法和改进的单颗粒线反应器法（SPSRM)测定了环柱状环氧乙烷银催化剂的曲折因子,两种方法测定结果十分吻合。提出一种测定固体催化剂颗粒有效导热系数的新方法。该方法简单、方便且不改变催化剂原有的形状及物理结构,可以在催化剂允许使用的任何温度下进行测定,准确度较高。用本方法测定了环氧乙烷合成银催化剂颗粒的有效导热系数,并用于催化剂内部浓度、温度、选择性计算,计算与实验结果吻合良好。     

环柱状催化剂内强放热复合反应──传质──传热耦合过程研究(Ⅰ)催化剂曲折因子、有效导热系数的测定

采用经典定态法和改进的单颗粒线反应器法（SPSRM)测定了环柱状环氧乙烷银催化剂的曲折因子,两种方法测定结果十分吻合。提出一种测定固体催化剂颗粒有效导热系数的新方法。该方法简单、方便且不改变催化剂原有的形状及物理结构,可以在催化剂允许使用的任何温度下进行测定,准确度较高。用本方法测定了环氧乙烷合成银催化剂颗粒的有效导热系数,并用于催化剂内部浓度、温度、选择性计算,计算与实验结果吻合良好。     

扬子石化乙二醇装置应用高选择性银催化剂

正日前,由北京化工研究院研发、催化剂公司生产的YS-9010银催化剂,在扬子石化2号环氧乙烷/乙二醇装置上实现工业化应用。开车以来,环氧乙烷、乙二醇产品优级品率保持在100%,物耗大幅下降。银催化剂是乙烯氧化制环氧乙烷的唯一催化剂。采用选择性更高的银催化剂,意味着碳原子的有效利用率更高,二氧化碳排放更少,装置生产成本更低。     

废银催化剂的再生及回收利用

银系贵金属类,作催化剂用的场合不多,主要用于乙烯氧化制环氧乙烷、甲醇氧化制甲醛及乙二醇生产。 乙烯氧化制环氧乙烷用的银催化剂往往以氧化铝或富铝红柱石为载体,载银量约12～15%。国外主要生产厂有美国壳牌化学公司、道化学公司、联合碳化物公司、哈康公司和日本的触媒化学公司、德国的哈尔雷-赫尔斯催化剂公司。国内有上海石油化工研究院生产的SPI-Ⅱ型和燕山石油化学工业公司研究院生产的YSI-6     

银催化剂在乙烯环氧化反应中的优化控制

在乙烯氧化生成环氧乙烷的反应中,因原料乙烯中乙烷含量的波动,将造成循环气中乙烷含量波动,通过对银催化剂S865A长时间运行的数据进行分析,找出规律,优化EDC的加入量,保证催化剂选择性最优,同时确保了装置平稳优化运行。     

乙烯氧化反应器数学模拟

针对扬子石化公司乙烯氧化制环氧乙烷工业规模的壁冷式固定床反应器,在YS-6型银催化剂宏观动力学模型的基础上加以修正,获得了YS-7型银催化剂宏观动力学模型,建立了环氧乙烷合成固定床反应器的一维拟均相模型,通过模型计算值与工业生产实际值的比较,两者相差很小,验证了反应器模型和所用的宏观动力学模型的准确性,可用作扬子石化公司环氧乙烷合成反应器的模拟与操作优化。     

环氧乙烷合成反应器数学模拟

针对扬子石化公司乙烯氧化制环氧乙烷工业规模的壁冷式固定床反应器,在YS-6型银催化剂宏观动力学模型的基础上加以修正,获得了YS-7型银催化剂宏观动力学模型,建立了环氧乙烷合成固定床反应器的一维拟均相模型.通过模型计算值与工业生产实际值的比较,发现两者相差很小,从而验证了反应器模型和所用的宏观动力学模型的准确性,可用作扬子石化公司环氧乙烷合成反应器的模拟与操作优化.     

乙烯氧化制环氧乙烷银催化剂研究进展

综述了乙烯氧化制环氧乙烷银催化剂的重要研究进展。包括通过调整添加组分及配比、改进载体结构、控制载体中各种杂质含量等方法改进载体;通过各种共促进剂的使用、改进载体浸渍方法和催化剂活化过程,提高Ag-Re-Cs体系催化剂的性能;通过低浓度CO2进料、高温预处理、反应抑制剂控制、反应失控控制和使用微通道反应器等工艺方法改善催化剂的使用性能。     

银催化剂在乙烯氧化制环氧乙烷中的应用

在乙烯氧化制取环氧乙烷生产工艺中,银催化剂的性能是很关键的。对银催化剂的发展方向、影响银催化剂性能的毒物以及工业应用情况进行了分析、总结,以期充分认识、掌握银催化剂的性能,达到最佳应用效果。     

外齿轮形颗粒催化剂上乙烯催化氧化的反应工程计算

针对乙烯氧化制环氧乙烷反应体系,对外齿轮异形催化剂建立三维反应-传质-传热模型。有效扩散系数和有效热导率均为待求解浓度场和温度场的函数,使得偏微分方程组模型为强非线性。采用有限元算法求解,并对模型有效性进行验证,定量研究了催化剂几何比外表面积和内扩散效率因子的关系。计算结果表明,几何比外表面积为1862 m2·m-3的外齿轮催化剂内扩散效率因子为0.1804,而几何比外表面积为924 m2·m-3的圆柱形催化剂内扩散效率因子为0.0993。对单个催化剂颗粒反应-传递现象的研究能定量指导催化剂设计,并为耦合反应器流体力学和催化剂反应传递现象多尺度模拟计算奠定基础。     

乙烯环氧化助催化作用的研究──多晶银表面化学修饰法

根据多晶银（电解银）表面吸附态氧主要是吸附态原子氧和次表层溶解氧的特性，探索并证实了电解银表面具有乙烯环氧化反应活性，从而研究了Ｂａ和Ｃｓ化合物修饰电解银表面对乙烯氧化反应的助催化作用．Ｂａ增加了活性，Ｃｓ降低了活性，但增大了环氧乙烷的选择性．对比了负载银添加Ｂａ和Ｃｓ化合物后的助催化性能，获得了一致的结果．表明电解银表面化学修饰可作为选择和研究Ａｇ助催化剂的一种合理而简便的手段．     

乙烯氧化制环氧乙烷反应的热力学分析及工艺改进方向

本文从化学热力学角度讨论了乙烯氧化制环氧乙烷反应工艺参数的确定方法及工艺参数对反应的影响, 进而提出对当前工业应用工艺所存在缺陷进行改进的方向。     

外齿轮形颗粒催化剂上乙烯催化氧化的反应工程计算

针对乙烯氧化制环氧乙烷反应体系,对外齿轮异形催化剂建立三维反应-传质-传热模型。有效扩散系数和有效热导率均为待求解浓度场和温度场的函数,使得偏微分方程组模型为强非线性。采用有限元算法求解,并对模型有效性进行验证,定量研究了催化剂几何比外表面积和内扩散效率因子的关系。计算结果表明,几何比外表面积为1862 m²·m^-3的外齿轮催化剂内扩散效率因子为0.1804,而几何比外表面积为924 m²·m^-3的圆柱形催化剂内扩散效率因子为0.0993。对单个催化剂颗粒反应-传递现象的研究能定量指导催化剂设计,并为耦合反应器流体力学和催化剂反应传递现象多尺度模拟计算奠定基础。     

负载活性组分对载体孔结构的影响

采用BET法测定了负载不同量丙烷脱氢制丙烯铬基催化剂、贵金属系催化剂载体的比表面积、孔结构等数据;采用压汞法测定了负载不同量乙烯氧化制环氧乙烷银催化剂载体的比表面积、孔结构等数据。随着活性组分负载量增加,负载铬基催化剂载体的孔容、比表面积持续降低;负载贵金属系催化剂的载体,由于活性组分负载量较低,载体的孔结构等数据几乎没有变化;负载银催化剂的载体与未负载活性组分的载体相比,其孔容降低13%。     

银催化剂在乙烯环氧化反应中的应用研究进展

银催化剂因其优异的选择性、催化活性及热稳定性能在环氧乙烷工业中得到了广泛的应用。本文从银催化剂制备、银催化剂载体的发展两个方面概述银催化剂在乙烯环氧化反应中的应用,以期对银催化剂在乙烯环氧化反应中的应用有深入的了解。     

乙烯氧化固定床反应器温度场模拟研究

针对乙烯氧化制环氧乙烷固定床反应器,利用YS-7型银催化剂的宏观反应动力学模型和固定床反应器拟均相二维数学模型方法,建立了催化剂床层的质量、热量平衡方程组,并采用Crank-Nicholson差分法对该偏微分方程组进行了数值计算。在模拟计算中,通过改变反应器汽包温度、反应器入口原料气温度、空速以及反应器入口原料气中乙烯、氧气、1,2-二氯乙烷的摩尔分数等工艺条件,系统地研究了以上各工艺条件单因素变化时对整个银催化剂床层温度场的影响。结果表明:随着固定床反应器汽包温度、入口原料气中乙烯、氧气摩尔分数的升高,以及固定床反应器中空速、入口原料气的温度及1,2-二氯乙烷摩尔分数的降低,银催化剂床层温度均有所升高,特别是床层"热点"区域的温度升高较明显。     

载体孔结构对银基催化剂性能影响

乙烯氧化制环氧乙烷银催化剂所用载体为大孔惰性α-Al_2O_3。载体孔道结构对金属银的分布有调控作用,通过选择适宜的孔道结构,采用银胺溶液浸渍,热分解可以获得特定尺寸分布的负载银催化剂。以不同粒度和晶相的氧化铝复配,添加不同的扩孔剂,制备了孔结构不同的三种载体负载银制得银催化剂。对银催化剂进行TGA和SEM分析,并考察其催化性能。结果表明,选用平均孔径为(1～2)μm、多孔性α-Al_2O_3载体制得的催化剂具有较高活性和选择性。