费托合成浆态床反应器数值模拟研究进展

模型化研究可为费托合成浆态床反应器的放大和设计提供理论支持,文中总结了现有的费托合成浆态床反应器模型,认为双泡模型比单泡模型增加了更多的物理背景且更加合理地预测反应物和产物及温度的变化等,但通过不同实验方法获得的经验关联式使用范围较窄,因此建立从机理角度出发的模型是必要的;计算流体力学(CFD)可以预测速度和浓度的分布以及内构件周围的流场,但大型反应器需要大量的网格,造成计算时间增加,建立考虑介尺度或者细网格结构关联粗网格的多尺度曳力和湍流黏度模型进行粗网格模拟是必要的;鉴于二者的优缺点提出了二者协调的模型框架。     

费托合成钴基催化剂助剂研究进展

针对助剂对钴基催化剂的促进作用,介绍了近年来钴基催化剂助剂的研究进展。综述了助剂添加方式、助剂功能和助剂作用、详细分析了助剂对钴基催化剂的还原度、分散度、稳定性和费托反应性能的影响、重点讨论了助剂的结构作用、电子作用和协同作用,并对今后催化剂的研究提出了一些建议。     

乙烯氧化合成环氧乙烷管式反应器的模拟

针对装填乙烯氧化合成环氧乙烷银催化剂的管式固定床反应器,建立一维拟均相数学模型．通过模型计算值和工业实际操作数据的比较,证明所建立的一维拟均相数学模型的可靠性。以银催化剂的宏观动力学为基准,运用多目标优化反算出活性校正系数的值．探讨了活性校正系数随时间的变化关系,为今后的实际生产提供一定的理论依据、     

合成异丙苯固定床鼓泡反应器模拟

建立了分子筛催化剂上合成异丙苯固定床鼓泡反应器的双区数学模型，经实际运转数据验证，说明该模型是适宜的。以此模型考察了进料方式、外循环以及进料苯烯比的影响，给出了反应器内的温度分布，并提出了固定床鼓泡反应器的改进方案。     

高选择性钴基费托合成催化剂的研究进展

费托合成反应催化剂的开发是费托合成技术研究和产业化的关键,钴基费托合成催化剂是制备长链烃类的较理想的催化剂之一,具有良好的工业应用前景。对催化剂预处理方法、载体、助剂及制备方法等方面进行了介绍,分析了钴基催化剂在费托合成反应中提高反应活性及选择性的作用,并指出选择适宜的钴基催化剂制备方法可以较好地提高费托合成反应转化率、选择性及稳定性。     

固定床反应器中错流流动的数值模拟

为了了解内置有传热管列而被强化的固定床床层内的错流流动, 在考虑对流项和扩散项对流场的作用情况下,基于Ergun方程建立了该种固定床反应器多孔介质的数学模型,模拟了床层的压力分布, 然后在管子按不同的三角形和正方形排列方式情况下,研究了床层内气体在多圆管管间及周边的速度分布.由于管道的阻挡,沿主体流动方向的速度分量v在圆管正前、后方近壁处,v显著下降,随着离开圆管距离的增大,其影响减弱,影响范围≤1.0Dt;气体在圆管前后流速下降,管间流速呈现增大的波形曲线,其波峰和波幅的大小以及波形曲线的形状,不仅与管间距离和入口速度有关,而且与圆管的排列方式有关.计算结果与实验值比较表明模型能正确描述床层的压力分布;采用三角形排列方式,与采用正方形排列方式相比,强化了床层内的对流传热,使得床层内温度分布更趋于均匀.     

对二甲苯合成中管式反应器模拟优化设计

在对二甲苯合成中,通过Aspen化工流程模拟软件,采用动力学方程对以甲苯、甲醇合成对二甲苯进行了反应器模拟。从合成温度、合成压力、物质的量配比等方面对合成反应器进行了操作条件和尺寸的优化设计。结果表明,最佳反应温度640K,最佳合成压力75k Pa、两反应器流股中甲醇最佳物质的量配比13∶7、最优管长1.4m,最适管径0.5m,在最优条件下反应转化率99.2%,对二甲苯选择性96.7%。研究结果为对二甲苯的合成具有一定的指导意义。     

费托合成反应器的进展

基于费托合成的天然气制合成油技术(GTL)是目前天然气开发利用的主流,Sasol、Shell、syntrolem等公司都开发了自己的工艺技术,Sasol公司固定流化床(SAS)和浆态床(SSPD)工艺都是较先进的工艺.较系统阐述了费托合成发展的阶段及各种主流反应器的使用状况,对各种反应器的优劣进行了比较并对反应器的选型提出了建议.     

管式搅拌反应器停留时间分布的数值模拟

对一种新型管式搅拌反应器的停留时间分布(RTD)进行了实验研究,运用商业计算流体力学(CFD)软件FLUENT进行流场模拟及RTD计算,证实管式搅拌反应器的停留时间分布受搅拌转速及入口流量等因素影响,带搅拌装置的管式反应器适当增加转速能使RTD曲线变窄,改善流型和抑制返混;转速过大会使RTD曲线变宽,导致死区的产生,不利于反应器的混合.RTD曲线的数值模拟计算结果与实验结果基本稳合.     

固定床费托(FT)合成单颗粒催化剂模拟

对费托合成复杂反应体系的单颗粒催化剂进行了基于详细动力学的模型化和模拟。在模型建立中,用状态方程关联了多组分气相主体在催化剂孔道中蜡的溶解平衡,同时探讨了在被蜡填充的催化剂颗粒的孔道中的主要反应行为,初步考察了颗粒内扩散－反应在不同操作温度和压力下的匹配规律。     

费托合成制低碳烯烃钴基催化剂研究进展

概述了费托合成制低碳烯烃的背景和发展趋势,综述了费托合成制低碳烯烃反应机理和钴基催化剂的研究进展,重点评述了钴基催化剂活性相、助剂和载体等关键因素,探讨了活性相、助剂和载体对合成气制低碳烯烃的影响,并对费托合成制烯烃的研究提出了展望和建议。     

费托合成钴基催化剂稀土助剂改性研究进展

综述了近几年费托合成钴基催化剂稀土助剂改性方面的研究进展。针对稀土氧化物助剂对钴基催化剂的促进作用,重点分析了稀土氧化物对钴基催化剂的还原度、分散度和费托反应性能的影响,最后对钴基催化剂今后的发展趋势进行了展望。     

费托合成钴基催化剂稀土助剂改性研究进展

综述了近几年费托合成钴基催化剂稀土助剂改性方面的研究进展。针对稀土氧化物助剂对钴基催化剂的促进作用,重点分析了稀土氧化物对钴基催化剂的还原度、分散度和费托反应性能的影响,最后对钴基催化剂今后的发展趋势进行了展望。     

工业费托合成浆态床反应器的模拟

作为煤间接液化工业装置的核心设备,费托合成反应器的性能对装置的经济性有着举足轻重的影响。基于双气泡的轴向扩散模型耦合尾气循环开发了浆态床反应器模拟软件,对神华宁煤4×10~6 t/a的煤间接液化工业装置的费托合成反应器进行了计算分析,得到了合成气转化率、产物选择性等数据。计算结果和运转数据相一致,验证了反应器模型的合理性。在此基础上,利用模型对新鲜合成气氢碳比的影响进行研究,结果表明,随氢碳比的增加,CO的总转化率的变化不显著,H_2的总转化率明显下降,CO_2的选择性下降,CH_4选择性上升,单位合成气产油率下降,说明氢碳比的提高,在抑制水煤气变换反应发生的同时会造成产品的轻质化。     

合成气完全甲烷化固定床反应器数值模拟

以煤制天然气为背景,研究了反应器高径比、进料温度、操作压力、空速、原料气组成对高温甲烷化反应器内部温度和浓度分布的影响。通过建立固定床反应器拟均相二维模型,模拟合成气完全甲烷化过程,采用MATLAB进行数值求解,并与工业侧线试验数据进行对比。结果表明,高径比为2~3时有助于减小热损,可以控制床层热点温度在700℃以下;进料温度升高到400℃,加快了反应速率,导致热点温度过高,接近800℃;操作压力不适宜,直接影响CO的加氢效果;空速由4000提高到16000 h?1时,床层热点显著向反应器出口移动;原料气氢碳比(H2/(3CO+4CO2))增大到2,促进CO转化,而水气比由0.19增加到0.4,可以有效控制床层温升,热点温度在650℃左右。相关研究结果为反应器设计和工艺参数的优化提供了依据。     

费托合成浆态床反应器的CFD模拟

利用基于多流体模型框架的瞬态计算流体力学(CFD)预测了流场、浓度分布、压力变化及放大效应等流体力学特征,结果显示:集液杯起到很好的脱气作用,改变了周围流场和反应器压降;不含内构件的区域,浆液在中心处向上、边壁处向下流动;对于三维模拟,小直径反应器的集液杯顶端下方出现气含率增加的现象,放大后此效应消失,集液杯上的压降随着集液杯距离中心增加而减小,而受力则先增加后减小,为其合理设计提供了理论依据。     

钴基费托合成催化剂硫中毒热力学分析

基于热力学基础数据和HSC Chemistry计算软件对473—623 K温度范围内钴基费托合成催化剂硫中毒反应的焓变、吉布斯自由能以及平衡常数等热力学数据进行了计算,分析了不同反应步骤的热力平衡与限度,对钴基催化剂硫中毒反应的热力学可能性与生成顺序进行了判断。结果表明:从热力学角度,钴基催化剂硫中毒均是放热反应,均能够自发进行;对于不同反应,其平衡常数差异很大,对应硫中毒反应发生时,所需H_2S和COS的质量分数也不同,对COS的要求更为严格,并获得了H_2S和COS的中毒极限,即原料气中的硫化物质量分数应低于10~(-9)级;所获得的热力学基础数据可为抗硫性钴基费托合成催化剂的改性开发提供一定的数据依据和理论指导。     

新型钴基费托合成催化剂的制备与表征

用CoC l3.6H2O和K2S iO3水玻璃共沉淀法制备出了一种蒙脱土结构的新型催化剂。用XRD、SEM和氮气的低温吸附脱附等方法对催化剂的物相结构进行测定,确认该催化剂具有层状结构并有较高的比表面积。经过催化剂的前处理,FT合成在浆态床反应器中进行。反应条件为270℃,0.5 MPa,H2/CO=2,反应时间为6 h。产物分析得知C9~C25烃类的选择性达到了90%以上。     

费托合成钴基催化剂制备方法进展的研究

为了认识催化剂制备方法与费托合成反应性关系,介绍了钴基催化剂传统与新制备方法进展,评述了各方法制备催化剂特点以及对催化剂活性影响,结果表明:传统制备方法中,浸渍法活性组分迁移复杂,沉淀法存在钴物种被包埋在体相以及钴物种与载体发生反应生成难还原物种的情况,沉积沉淀法能降低载体和催化剂活性组分结合成化合物的可能性,溶胶凝胶...     

氧化物助剂对费托合成钴基催化剂的促进作用

氧化物助剂促进的钴基催化剂具有费托合成反应活性和长链烃选择性高等特点,是高选择性地获得馏分油的关键,具有良好的应用和研究价值。本文针对氧化物助剂对钴基催化剂的促进作用,综述了氧化物助剂对钴基催化剂的结构、稳定性以及费托合成反应性能的影响,详细分析了氧化物助剂对钴基催化剂的还原性能和分散度的影响, 同时介绍了影响氧化物助剂促进作用的因素,重点讨论了氧化物助剂的促进作用机理。并对如何更好地发挥氧化物助剂在钴基催化剂中的促进作用进行了展望：应加强氧化物助剂对钴基催化剂促进作用机理的基础研究,并且重视影响氧化物助剂促进作用的因素。