甲醇反应器的模拟与优化

利用Aspen Plus化工流程模拟软件,对锦西天然气化工有限公司甲醇反应器进行了模拟。结合甲醇合成反应催化剂动力学方程选择了合适的甲醇反应器模型,将模拟结果与工厂的实际数据进行了比较与分析。通过考察温度和压力对甲醇含量的影响,确定了适宜的温度和压力,实现了对甲醇反应器优化的目的。

大型列管式甲醇反应器制造工艺

通过对甲醇反应器结构的分析,从制造工艺风险、质量控制难度方面出发,确定了一系列制造重点难点,并对其分析论证,制订工艺方案,顺利完成设备制造。

一种新型甲醇反应器的开发和应用

针对管壳式甲醇反应器环焊缝易受热应力拉裂的问题,开发了一种新型浮头管壳式甲醇反应器。管束可以通过填料函在壳程中自由伸缩,消除了管程和壳程之间由于温差和线膨胀系数不同而产生的热应力,提高了设备安全性。按此设计制造的浮头管壳式甲醇反应器,在某公司甲醇装置上使用6个月证明,该反应器结构可靠,性能优良。

绝热管壳外冷复合型甲醇反应器的应用

介绍了鲁南化肥厂年产 100 kt绝热管壳外冷复合型甲醇反应器，该反应器具有生产强度大，温度分布合理，控温灵敏，反应热利用好，产品质量高，易制造等特点。

Lurgi式甲醇反应器关键工序制造工艺与质量控制

本文以为某化工厂制造的φ3200mm甲醇合成反应器为例,介绍了Lurgi式甲醇合成反应器在生产制造过程中,从工艺角度出发采取的质量控制手段。尤其是重点阐述了针对质量、精度要求特别高的管板及其相关部件的控制手段。

PtRu/氮掺杂碳电催化甲醇氧化及电解水析氢性能

将三聚氰胺、RuCl_(3)及炭黑以一定的比例分散于乙醇中,采用旋转蒸干及高温热处理合成了一种氮掺杂碳(NC)负载Ru的Ru/NC催化剂。采用硼氢化钠液相化学还原法合成了不同Pt、Ru负载量的PtRu/NC催化剂,并用于电催化甲醇氧化反应(MOR)及电催化分解水析氢反应(HER)。结果表明,合成的催化剂中Pt_(1)Ru/NC(Pt、Ru的实际负载量分别为1.14%、0.54%)表现出最优的MOR性能,质量活性达4.96 A·mg^(-1)_(PtRu),且经10000 s稳定性测试后质量活性保持在测试前的91.1%。同时,当电流密度为100mA·cm^(-2)时,Pt_(1)Ru/NC在HER中表现出最低的过电位(103 mV)和最小的Tafel斜率(15.29 mV·dec^(-1))。通过X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)、扫描透射电子显微镜(STEM)、电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)、STEM-能谱(STEM-EDS)技术表征了PtRu/NC双金属催化剂,其具有优异催化性能的原因如下:(1)PtRu双金属纳米颗粒高度分散于NC上;(2)Pt以纳米团簇或单原子形式负载于Ru上,后负载于NC,形成了Pt-Ru相分离结构;(3)Pt、Ru与N之间存在协同效应。

单纳米粒子表面的甲醇电催化氧化过程

由于全球资源短缺和环境污染等问题日益加剧,开发利用洁净高效的新能源已成为当今社会研究热点.其中,直接甲醇燃料电池(DMFC)具有低温启动、无需重整制氢、洁净环保和体积小巧等特性,展现出较好的应用前景.DMFC的阳极反应为甲醇氧化反应,甲醇的完全氧化涉及到复杂的六步电子转移反应过程.揭示甲醇氧化的反应路径与机理,阐明催化剂的真实活性中心以及毒化效应,对于高效催化剂的设计和制备至关重要.随着纳米技术的发展,在单颗粒水平对纳米催化剂进行表征受到了越来越多的关注.因此,亟需发展具有高灵敏度的原位界面表征方法,实现纳米尺度的精准测量,排除催化剂平均效应,获取纳米表界面真实的催化反应信息.本文结合纳米等离子共振散射光谱与电化学技术,获得了单个纳米催化剂的同步光电响应信号,实现单颗粒水平纳米粒子表面化学、电化学反应过程(如电荷转移、分子吸附等)的高灵敏监测,揭示纳米尺度表界面催化反应机制.利用这一技术,动态监测了单个金/铂包金纳米颗粒表面的甲醇氧化过程.结果表明,在金纳米颗粒表面,甲醇氧化主要通过HCOOH路径,生成产物为HCOOH或CO_(2).其中,反应中间体与羟基离子的竞争性吸附起到重要作用,反应决速步为Au-OH和Au-CHO的共吸附.而铂催化甲醇氧化主要经过CO路径,决速步为Pt-OH和Pt-CO氧化生成Pt-COOH过程.此外,观测到金和铂氢氧化物为催化反应的活性物种,进一步证实了金属氧化物对于催化活性的钝化作用.结合密度泛函理论模拟,明确了甲醇氧化反应中间体吸附与金属氢氧化物演变之间的内在联系.综上,本文利用纳米等离子共振散射光谱,原位监测了单个纳米粒子表面的甲醇电催化氧化过程,实现了催化剂真实活性物种演变与失活过程的直接观测,揭示了不同催化剂表面的决速步骤,为提高催化反应效率提供了更加准确的反应信息.本文将有益于纳米等离子共振散射光谱在电催化反应高灵敏监测方面的广泛应用,并为高效甲醇催化剂的制备提供参考.

甲醇制丙烯反应器现场组焊方案

根据甲醇制丙烯反应器的结构特点和要求,提出该设备在项目现场进行分片组焊的方案。介绍分段塔体的制造、反应床支撑梁的安装、温度计管的安装、氮气管与反应床支撑的焊接及冷进料分布器吊架的安装。

甲醇重整制氢反应器内部微流道模拟研究

本文利用COMSOL软件对矩形板式微反应器的直流道以及正弦波形流道两种流道结构进行建模,并在两种流道内部进行甲醇重整制氢反应的模拟仿真,在两种流道结构内对比分析重整反应的结果,包括流速、压力分布及甲醇转化率等,并利用引入的表征传热性能、传质性能与流动性能的参数对在两种流道结构内的甲醇重整制氢性能进行综合评价。

骨架富含Si(4Al)结构的SAPO-34分子筛的合成及其对甲醇制烯烃反应的催化性能

通过在初始凝胶中加入HF合成了骨架富含Si（4AI）配位结构的SAPO-34分子筛。使用X射线衍射、扫描电镜、X射线荧光和核磁共振等表征手段研究了初始凝胶中HF的加入对合成SAPO-34分子筛的晶体结构、晶体形貌、元素组成以及骨架硅配位环境的影响结果表明，在初始凝胶中加入F离子后，合成的SAPO-34分子筛的晶体结构更加规整；随着初始凝胶中F离子含量的提高，合成的SAPO-34分子筛晶体骨架中Si（4AI）配位结构的数量增多，Si（n／AI）（n=3～0）配位结构的数量减少。将合成的SAPO-34分子筛催化剂用于甲醇制烯烃反应，结果显示，SAPO-34分子筛骨架中富含Si（4AI）配位结构可以有效提高反应产物中乙烯的选择性，同时能够延长催化剂的寿命。

溶液中甲醇和二氯亚砜的化学反应

用B3LYP方法和SCIPCM模型(模拟溶剂效应)研究了甲醇和二氯亚砜在两种非极性(ε<15)和两种极性(ε>15)溶剂中的反应(最终产物为氯代甲烷和二氧化硫).反应过程由反应(1)和反应(2)组成,CH3OS(O)Cl是反应(1)的主要产物和反应(2)的反应物.反应(2)有“前面取代”(经过渡态TS3f)和“背后取代”(先经CH3OS(O)Cl的电离,再经过渡态TS3b)两种机理.计算表明,在气相和四种溶剂中反应(1)和(2)都是放热反应,反应(1)具有相同的反应途径(经过渡态→中间体→过渡态),溶剂的极性对反应(2)有很大的影响.在气相和非极性溶剂中,TS3f的能量比(CH3OSO++Cl-)离子对(中间体IM2)的能量低,反应(2)应为前面取代机理;在极性溶剂中,IM2和TS3b的能量都比TS3f低,反应(2)应为背后取代机理.

铂银合金的制备及其对甲醇电氧化反应的催化性能

采用一种无需使用任何有机表面活性剂或溶剂的方法,在熔融盐体系中制备了铂银纳米合金颗粒,考察了合金中元素银对碱性电解质中甲醇电氧化反应(MOR)的催化作用。透射电子显微镜表征结果显示,当前躯体铂银物质的量比为1时,可以得到组成为Pt52Ag48的合金纳米管。甲醇电氧化反应测试结果表明,具有干净表面的Pt52Ag48纳米管比常规的Pt黑具有更好的催化性能。Pt52Ag48合金纳米管的催化活性与其最大正扫电位密切相关,正扫电位从-1.0到0.5 V(vs.SCE),MOR峰值电流达到1.61 mA/μg Pt,是从-1.0到0.1V(vs.SCE)正扫电位的1.92倍。铂银合金表面层中的Ag元素主要通过在电化学循环中发生氧化还原反应来促进合金的MOR活性。研究结果可以为铂银合金在直接甲醇燃料电池(DMFC)中的应用提供理论支持。

Pt与PtRu催化剂上甲醇氧化反应的红外光谱

采用热分解方法,利用氯铂酸和三氯化钌为原材料在特定条件下制作了直接甲醇燃料电池(DMFC)阳极PtRu催化剂,这种催化剂被制作成薄膜型均匀附着在特制的圆形钛金属反射电极上,为PtRu/Ti电极。为了与该新型电极作比较性研究,同样采用了热分解方法利用氯铂酸为原材料使用同样的制作条件制作了Pt催化剂,这种催化剂也被制作成薄膜型均匀附着在特制的圆形钛金属反射电极上,为Pt/Ti电极。利用在线傅里叶变换红外(FTIR)光谱对Pt和PtRu催化剂上甲醇氧化的反应机理作了研究。结果表明该PtRu催化剂对甲醇氧化生成CO2起着显著的促进作用,并随反应温度的升高而加速。

新型Pd/HZSM-5-N催化剂的制备及其在苯甲醇氧化反应中的应用

以分子筛HZSM-5为前驱体,氨气为氮源,直接高温氮化制得掺氮分子筛HZSM-5-N(1);以Pd(OAc)_2为钯源,1为载体,采用溶胶-固载法制备了一系列不同钯负载量(α)的新型Pd~α/1催化剂,其结构和性质经SEM,FT-IR,元素分析,XRD,N_2-BET和ICP表征。以苯甲醇氧化成苯甲醛反应为探针反应,研究了α,Pd~α/1用量,反应时间和反应温度对Pd~α/1催化性能的影响。结果表明:在最优反应条件(Pd^2/1 40 mg,于120℃反应180min)下,苯甲醇转化率为66.7%,苯甲醛选择性为92.9%。Pd^2/1重复使用性能较好,循环使用5次,催化活性保持不变。

RBF-LVLS方法用于甲醇合成反应器的软测量建模

及时、准确地测定化工过程变量,对确保生产过程稳定、有效控制产品质量具有重要意义。RBF-LVLS是在分析RBF-PLS的基础上提出的新方法,它保留了RBF-PLS的优点,采用非线性的神经网络结构,又用数学方法直接求解,免去了ANN冗长的训练过程和其他诸多欠缺,同时,它所集成的LVLS方法将PLS的多个目标函数整合为因变量成分拟合误差一个,以此循环迭代求解自变量和因变量的成分及它们间的回归系数,从而使建立的模型既具有很高的预报精度和良好的稳定性,又有简洁的解析形式,便于优化等进一步的计算和处理。RBF-LVLS方法成功应用于甲醇合成反应器的软测量建模。

甲醇合成反应器制造工艺

通过甲醇合成反应器制造过程的介绍,阐述制造过程中的封头成形、管板堆焊、装配和钻孔、总装及热处理等关键工序和制造难点控制。

活化晶种调节SAPO-34的性质及其对甲醇制烯烃反应催化寿命的增强

无溶剂法合成沸石法在多个方面优于常规水热合成法,近年来引起广泛关注,但是采用该方法合成的微孔SAPO-34沸石催化剂的催化寿命较短,无法满足甲醇制烯烃工业应用的要求。本研究中开发了一种改良的无溶剂法,使用该法合成了具有优异甲醇制烯烃反应性能的SAPO-34催化剂。该法在合成体系中引入酸活化晶种,通过调节沸石晶化动力学来调控催化剂的物理化学性质。采用不同技术对无溶剂法合成的系列SAPO-34催化剂的结构性质进行了分析表征。结果表明:与未引入晶种合成的父代样品相比,添加晶种得到的子代SAPO-34样品具有更高的结晶度、比表面积及低的强酸中心密度,对甲醇制烯烃反应的催化寿命可延长到480 min,远远优于对应的父代样品(40 min)。这一结果证实了无溶剂合成中晶种的使用可有效调节沸石的性质,可见该方法在提高沸石催化性能方面具有巨大潜力。

管径变化对Lurgi型甲醇合成反应器性能的影响

以固定床反应器二维非均相数学模型为基础 ,针对国产C30 2低压铜基甲醇合成催化剂 ,考察了反应管管径变化对Lurgi型甲醇合成反应器性能的影响。对于同等体积催化剂装填量 ,随反应管管径的增加 ,催化剂床层的热点温度升高 ,热点位置后移 ,径向温差加大 ,反应器单炉生产能力略呈降低趋势 ,但所需的反应管根数则迅速减少。而反应管管径由于受到催化剂使用温度的限制 ,存在一个上限尺寸 ,对于装填C30 2催化剂的Lurgi炉 ,上限尺寸约为 6 0mm。