CO氧化偶联反应器模拟与优化

CO与亚硝酸甲酯(MN)氧化偶联制草酸二甲酯(DMO)是合成气制乙二醇过程的关键步骤,现有工业装置存在效率低的问题。采用包括副反应(生成碳酸二甲酯和甲酸甲酯)动力学的动力学模型和二维两相反应器模型,对CO氧化偶联的移热式固定床反应器进行建模,研究了换热方式及操作条件对反应器性能和安全性的影响。结果表明,以温度的二阶导数作为飞温的判据是灵敏和可靠的。与常规的逆流和恒温移热方式相比,并流移热使反应器形成更为均匀的温度分布,有利于提高反应器产能。增加入口MN含量会升高反应器MN转化率和热点温度;但是,由于CO、NO和反应物MN之间存在竞争吸附,增加入口CO和NO含量会导致MN转化率和热点温度降低,所以增加入口压力导致MN转化率降低。且热点温度对MN和NO的含量更为敏感,应严格控制入口MN和NO的含量。采用遗传算法进行反应器工况寻优,确定了最优的反应条件,可提高单台反应器对应的乙二醇(EG)年产能至12万吨。

铁钼法甲醇制甲醛催化动力学研究及反应器模拟

铁钼催化剂催化氧化甲醇制甲醛具有反应温度低和选择性高的特点,可靠的动力学模型是反应器设计和优化控制的基础。采用工业铁钼催化剂,在消除内外扩散影响后测定了动力学数据,建立了主、副反应的动力学模型,统计检验表明所建模型是可信的。进一步建立了列管式反应器的二维拟均相模型,使用COMSOL Multiphysics软件进行了反应器模拟,考察了进料甲醇含量(物质的量分数)、温度、空速和压力等工艺条件对反应器性能的影响,所得结果可为工业反应器的设计优化提供依据。

CO与亚硝酸甲酯氧化偶联制草酸二甲酯及其副反应的研究

合成气制乙二醇路线的重要步骤为CO与亚硝酸甲酯(MN)偶联生成草酸二甲酯(DMO)中间体,同时副产碳酸二甲酯(DMC)和甲酸甲酯(MF)。在管式固定床反应器中采用商用Pd/α-Al_(2)O_(3)催化剂,考察了原料气体积分数、配比、温度、空速(SV)和NO体积分数对主、副反应的影响。结果表明,在130℃、10000~20000 mL/(h·g)条件下,MN转化率85%~90%,DMO选择性大于95%;高温、低空速、低反应物体积分数和低V(CO)/V(MN)比有利于DMC的生成,当CO与MN进料体积分数均为2.5%,空速20000 m L/(h·g)时,DMC选择性可达8.6%。进一步根据实验数据提出了反应动力学模型,模型表明CO、MN和NO具有较明显的阻尼吸附作用,与实验结果相符。