在分子筛催化剂上苯和多乙苯液相烷基交换反应的数学模型研究

研究了３种层次不同的苯和多乙苯烷基交换反应数学模型，包括两种动力学模型和一种可计算在不同条件下多乙苯转化率的经验数学模型。结果表明，二级反应动力学模型虽可给出正向及逆向反应速率常数ｋ值，但计算精度低；类二级反应动力学模型既可给出正向及逆向反应ｋ值，还能使多乙苯转化率的计算平均相对误差降到５％以下。经验数学模型可给出多乙苯转化率与过程变量关系的等值线图。     

在分子筛催化剂上苯和多乙苯液相烷基变换反应的数学模型研究

研究了３种层次不同的苯和多乙苯烷基交换反应数学模型，包括两种动力学模型和一种可计算在不同条件下多乙苯转化率的经验数学模型，结果表明二级反应动力学模型虽可给出正向及逆向反应速率常数ｋ值，但计算精度低；类二级反应动力学模型既可给出了正向及逆同反应ｋ值，还能使多乙苯转化率的计算平均相对误差降到５％以下，经验数学模型可给出多乙苯转化率与过程变量关系的等值线图。     

汽油催化裂解制丙烯集总动力学模型Ⅱ.动力学模型分析

采用小型固定流化床实验装置,分别考察了反应温度、剂/油质量比和质量空速对FCC汽油催化裂解反应产物分布的影响,并以实验数据对汽油催化裂解制丙烯动力学模型进行了验证。结果表明,反应温度是影响转化率和产物分布的主要因素,提高反应温度有利于汽油裂解和丙烯生成;增大剂/油质量比、降低质量空速均有利于提高转化率,反应温度大于600℃时,剂/油质量比和质量空速对转化率和产物分布的影响减弱。所建立的动力学模型与实验数据吻合较好,丙烯的产物分布预测计算误差绝对值小于5%。     

桥式四氢双环戊二烯异构化反应的研究

采用无水AlCl3作为催化剂进行桥式四氢双环戊二烯(endo-THDCPD)的异构化反应,采用气相色谱对反应原料、产物及杂质进行定量分析,考察催化剂含量、反应温度对反应速率、反应转化率、收率、选择性及杂质生成量的影响。实验结果表明,最佳反应条件为:催化剂用量(质量分数)为3%、反应温度80℃、反应100min时,转化率为94 67%,收率为92 26%,选择性为97 36%。以原料endo-THDCPD为对象考察反应动力学,测定了反应动力学方程。     

负载型磷化镍催化剂上乙酸加氢制乙醇反应宏观动力学

通过等体积浸渍和N2流中热处理过程制备了Ni2P/SiO2催化剂,采用固定床反应装置进行乙酸加氢反应,取得不同条件下的乙酸转化率、乙醇等产物产率实验结果,进行了乙酸加氢制乙醇反应动力学研究。在确定乙酸加氢反应流体为气体、分析反应气体变化的基础上,经过推导,确定了乙酸转化及乙醇等产物生成动力学模型方程。利用反应实验数据,确定了各反应的速率常数和表观活化能。统计检验结果显示,乙酸加氢和乙醇生成反应动力学模型均具有较高的模拟计算精度。模型预测分析结果表明,随着反应温度升高、反应压力提高、质量空速减小、氢/酸摩尔比减小,乙酸转化率和乙醇产率均持续增大,在反应温度375℃、反应压力25 MPa、质量空速10 h-1、氢/酸摩尔比10的反应条件下,乙酸转化率和乙醇产率分别达到9992%和9479%。     

LH 375催化剂乙苯脱氢动力学模型

采用绝热固定床反应器,在负压条件下,研究了乙苯脱氢在催化剂LH375上的反应规律,并在此基础上建立了反应动力学模型。结果表明:由动力学方程计算的反应结果与实验结果基本吻合,转化率的最大相对误差为2.8%,平均相对误差为1.1%;选择性的最大相对误差为1.6%,平均相对误差为0.64%。并采用所建模型考察了温度、空速、水油比、出口压力等工艺条件对反应转化率和选择性的影响,发现模型模拟规律完全符合工业生产中乙苯脱氢的反应规律。     

苯与长链烯烃烷基化固体酸催化剂失活动力学研究

将催化剂活性和扩散系数与进料时间进行关联,建立了考虑内扩散和结焦失活影响的烷基化反应动力学模型方程,利用反应实验数据和稳态时的反应动力学参数,进行参数估值,建立了烷基化催化剂失活动力学模型,研究结果表明,1级失活动力学模型具有较强的拟合实验数据能力,其统计检验的可信度高, 该模型预测表明,烯烃转化率随着进料时间延长不断降低,催化剂粒径越大,烯烃转化率随进料时间延长先快速下降,然后缓慢下降;反应温度越高,烯烃转化率下降的速度越大。     

离子液体催化CO2与环氧丙烷合成碳酸丙烯酯反应动力学研究

利用自制烷基功能化催化剂催化环氧丙烷(PO)与CO₂环加成生成碳酸丙烯酯(PC),对催化剂用量,反应温度,反应压力及反应时间进行优化,推导了该催化剂催化PC合成的反应机理并建立了动力学方程,讨论了不同温度下PO转化率和PC生成速率随时间变化的规律。实验结果表明,当催化剂用量为0.8%(w)、反应温度140℃、反应压力4.0 MPa、反应时间2.0 h时,PO转化率可达99.61%,PC收率达99.25%。PC合成反应速率与PO的浓度呈线性关系,并遵循一级反应动力学规律。     

W-Mn/SiO_2催化剂上甲烷/乙烷共进料反应的计算机模拟

Ｗ Ｍｎ／ Ｓｉ Ｏ２ 催化剂上甲烷／ 乙烷共进料反应可用集总动力学反应模型来描述。计算机模拟结果与实验结果很吻合。模型的解析解表明, 甲烷反应的选择性与转化率之间的关 系不受加入乙烷的影响, 共进料反应可以看作是甲烷反应和乙烷反应的简单相加。共进料反应的 深度, 即甲烷 反应的转化率或乙烷反应 的转化率, 是由原料中的氧气进料量决定的。     

乙烯氧氯化反应技术的研究Ⅲ．小型流化床热模研究

在建立催化剂的小型流化床热模试验装置的基础上，考察了原料气配比及反应温度对主、副反应效果的影响。结果表明，提高原料气中Ｃ＿２Ｈ＿４和Ｏ＿２的配比均能提高反应的ＨＣｌ转化率。而增加原料气中ＨＣｌ的配比能有效地抑制乙烯的燃烧副反应；反应温度的升高也能促进ＨＣｌ转化率升高。反应过程动力学的计算与分析表明，本反应体系在ＨＣｌ转化率达到较高（＞９０％）时，将转为传质控制；同时还验证了前文Ⅰ中所得的本征动力学速率方程是可靠的。     

影响甲醇氧化转化制氢过程的敏感因素

在甲醇氧化转化自供热体系中 ,基于过程的物料平衡、能量平衡、反应平衡 ,从热力学角度分析各工艺条件对制氢能量效率的影响。结果表明 ,氧醇摩尔比、水醇摩尔比及由它们决定的转化温度是过程的敏感因素 ;压力在转化反应温度较低时是敏感因素 ,但在高温时为非敏感因素 ;蒸发器中产品气与反应物料之间的换热效率是过程的敏感因素。相反产品气出口温度或状态、系统的散热量对制氢能量效率的影响较小 ,为过程的非敏感因素。     

固定化脂肪酶催化制备生物柴油

利用自制的酶柱反应器,通过改变反应液流量、溶剂的种类、反应时间以及水含量等参数,考察了大豆油和甲醇在固定化脂肪酶(Cand ida sp.99-125)催化下进行酯交换反应制备生物柴油的工艺条件,并用气相色谱对产物进行了分析。实验结果表明,反应液流量和水含量对转化率影响比较大,转化率随反应液流量的增加出现先增后减的趋势,采用正己烷为溶剂要优于其它溶剂。当以固定化的脂肪酶为催化剂、正己烷为溶剂、n(大豆油)∶n(甲醇)=1∶3、m(大豆油)∶m(水)=5∶1、反应时间为24h、反应液流量1.2mL/m in时,产物中主要脂肪酸甲酯的质量分数可以达到91.87%。     

大牛地气田DK27井水合物预测与防治研究

在天然气开采及储运过程中，水合物会导致井筒堵塞、气井停产、管道停输等严重事故。针对大牛地气田DK27井在水合物防治方面存在的问题，结合实际注醇量和水合物生成条件模型，分析了地面环境温度为12 ℃和-25 ℃两种情况下井筒中水合物的生成情况。分析发现DK27井所在地区气温较高时，甲醇大量浪费；但温度较低时注醇量又不够，从而导致了水合物堵塞情况的发生。认为一年四季采用相同的注醇量是不科学的，应结合四季和昼夜气温变化来调整甲醇的加入量。进而对一年中各个月份防治水合物所需注醇量进行了相应计算和改进，为现场实践提供技术指导。     

负载型金属催化剂上甲醇液相重整制氢研究

研究了Pt,Ru,Ni为活性金属的负载型催化剂上甲醇质量分数为5%的水溶液的液相重整反应。在合适的温度、体积空速下，Pt基催化剂表现出较好的反应性能，甲醇转化率可达99%，H2选择性达98%以上，产物中CO体积分数小于0.01%。Ni/Al2O3催化剂可使甲醇转化率最高达到98%以上，H2选择性随转化率升高而下降，但不低于80%。Ru/Al2O3催化剂上甲醇的转化率最高，可达到98%以上，但其H2选择性随着转化率的升高，从68%快速下降至20%，明显与Pt、Ni基催化剂上的反应机理不同。根据反应条件和产物组成变化，进一步探讨甲醇反应路径，当产物中H2与CH4选择性比值高于2/3时，反应路径以重整制氢为主；当比值低于2/3时，反应路径以甲烷化为主。     

STUDY OF KINETICS OF LIQUID PHASE DIMETHYL ETHER SYNTHESIS FROM SYNTHESIS GAS

The kinetics of liquid phase dimethyl ether synthesis from synthesis gas had been studied when catalyst concentration varied in the range from 10 to 30 grams of dual catalyst in 300 mL of liquid paraffin. DHE productivity and methanol equivalent productivity decreased with increasing catalyst concentration, and as reaction temperature was increased, the two productivities reached their peaks at 280 °C. Unlike above productivities, methanol productivity decreased with both catalyst concentration and reaction temperature. A lump reaction rate expression was developed for the methanol equivalent productivity in terms of CO partial pressure. Both the prequency factors and activation energies are functions of catalyst concentration, increasing with catalyst concentration increasing.     

负载型金属催化剂上甲醇液相重整制氢研究

研究了Pt,Ru,Ni为活性金属的负载型催化剂上甲醇质量分数为5%的水溶液的液相重整反应。在合适的温度、体积空速下,Pt基催化剂表现出较好的反应性能,甲醇转化率可达99%,H2选择性达98%以上,产物中CO体积分数小于0.01%。Ni/Al2O3催化剂可使甲醇转化率最高达到98%以上,H2选择性随转化率升高而下降,但不低于80%。Ru/Al2O3催化剂上甲醇的转化率最高,可达到98%以上,但其H2选择性随着转化率的升高,从68%快速下降至20%,明显与Pt、Ni基催化剂上的反应机理不同。根据反应条件和产物组成变化,进一步探讨甲醇反应路径,当产物中H2与CH4选择性比值高于2/3时,反应路径以重整制氢为主;当比值低于2/3时,反应路径以甲烷化为主。     

余热裂解甲醇制H_2和CO反应系统的设计及特性研究

设计了一套利用柴油发动机排气余热进行甲醇裂解的反应系统,反应器分蒸发裂解区、裂解主反应区、缓冲区3个部分,相应填入粒径为3.5mm的Cu-Cr/SiO2催化剂与SiO2混合颗粒、粒径为2.5mm的改性Cu-Cr-Mn/SiO2催化剂、粒径为3.5mm的Cu-Cr/SiO2催化剂;采用脉冲信号控制的快速电磁阀进行加压喷射进料。电加热实验结果表明,适宜的反应条件为反应温度310℃、甲醇加料速率127.5L/h。利用柴油发动机排气余热裂解甲醇的实验结果表明,在甲醇加料速率为127.5L/h、柴油发动机在中高负荷稳定运行的条件下,反应温度接近310℃,平均甲醇裂解率达84.58%,裂解气中CO和H2的含量较高。该反应系统简单稳定,适合实际应用。     

STATISTICAL MODEL FOR SLURRY PHASE METHANOL SYNTHESIS PROCESS IN AN ENTRAINED REACTOR

The process feasibility analysis on the liquid phase methanol synthesis (LPMeOH) process was performed in an entrained slurry reactor system. In this three phase mini-pilot plant system, finely powdered catalyst is slurried in the inert oil phase and this catalyst-oil slurry is continuously recirculated through the entrained reactor, where it is contacted with the cocurrent flow of syngas to form the product methanol

The effect of various operating conditions which included the reactor temperature, the reactor pressure, the flow rate of catalyst-oil slurry, the flow rate of syngas, the slurry holdup tank pressure, the syngas composition, and the catalyst loadings in slurry, on the productivity of methanol in the reactor was studied. Using the operating conditions, a statistical reaction rate model not based on the kinetic mechanism, was developed to predict the productivity of methanol in an entrained reactor. The rate of production of methanol predicted by this model agreed well with the experimental results. This statistical model assists in the development, scale-up, and commercialization of the methanol synthesis process in an entrained slurry reactor.     

甲烷气相均相选择氧化合成甲醇

在特殊设计的不同尺寸的微型反应器和模试反应器中考察了反应温度、气体流速、压力、CH4/O2体积比、反应器恒温段长度以及运行时间等因素对CH4气相均相选择氧化合成CH3OH的影响。结果表明:430～470℃、较高的反应压力、较高的V(CH4)/V(O2),较大的反应气体流量的条件下,甲烷转化率为10%～13%,甲醇选择性为55%～65%,收率为7%～8%。反应尾气中还含有相当量的CO和H2,CO2选择性可以被控制在较低水平(≤5%)。提出了以管道天然气为原料一次通过直接氧化法合成CH3OH的新构想。     

METHANOL PRODUCTIVITY COMPARISON BETWEEN AN AGITATED SLURRY REACTOR AND AN ENTRAINED REACTOR

The effect of various operating conditions including the catalyst loading in slurry, on the productivity of methanol in an agitated slurry reactor were studied. The modeling of the mechanically agitated slurry reactor was performed with the aid of the reaction rate expression and the gas-liquid mass transfer correlation that were developed, to predict the rate of methanol production for any inlet condition

The equilibrium limitation encountered in the liquid phase methanol synthesis process in an agitated slurry reactor can be alleviated by conducting this process in an entrained reactor, where the product methanol formed is continuously flashed out of the system. After developing a kinetic rate expression and a gas-liquid mass transfer correlation, the modeling of the entrained reactor was performed to predict the reactor productivity for any process condition. The rate of methanol production predicted for nominally identical operating conditions in an entrained reactor and in a mechanically agitated slurry reactor are compared with the aid of the computer models developed