利用高通量技术研究钴基费托催化剂的宏观动力学

利用高通量技术设计并运行了16路平行动力学固定床反应器,用于测量不同接触时间下的稳态反应物消耗速率和产物生成速率,研究了钴基费托催化剂的宏观动力学,包括C1～C4烷烃与烯烃的稳态反应速率及其随床层的分布,以及它们与反应器温度的关系.在等温固定床非扩散限制的反应条件下,除C1和C2烃类外,Cn的生成速率及CO/H2的消耗速率均随接触时间的增加先上升后下降,且烯烃生成速率的最高点较烷烃更靠近反应器入口;反应温度对速率的影响与转化率有关;生成烷烃的表观活化能大于烯烃.高通量动力学反应器可用于生成宏观动力学数据库,以预测催化剂在工业固定床反应器中的行为.

DMC-MeOH的气液平衡及其共沸体系的分离研究

气液平衡数据是精馏分离的理论基础。本文介绍了文献报道的碳酸二甲酯-甲醇体系气液平衡数据的测定结果,选用最完整的常压和加压下的气液平衡数据,采用NRTL和Wilson两种热力学方法对其关联,回归得到了不同压力下的热力学模型参数。应用NRTL模型,对变压精馏分离流程模拟,进行了回流比和塔板数的灵敏度分析,得出了最佳的分离工艺条件。碳酸二甲酯-甲醇体系热力学模型的建立及变压分离流程的优化模拟结果可以为工业设计与生产改造提供理论指导。

应用PRO/Ⅱ软件研究碳酸二甲酯-甲醇体系和氨-甲醇体系的汽液平衡

采用化工流程模拟软件PRO/Ⅱ对常压下碳酸二甲酯(DMC)-甲醇汽液平衡数据进行关联,考虑最低共沸点和甲醇沸点间汽液平衡数据的权重关系,回归得到了NRTL模型的二元交互参数,模型的计算值与实验值吻合较好,甲醇气相组成的平均相对偏差为0.13%,温度的平均相对偏差为0.04%。提出了氨-甲醇体系汽液平衡的研究在尿素醇解法制备DMC分离工艺中的重要性,对文献报道的氨-甲醇汽液平衡数据进行关联,得到了Wilson模型的二元交互作用参数,所得参数可在较宽温度和压力范围内使用。对碳酸二甲酯-甲醇体系、氨-甲醇体系所建立的模型可靠,可为工业生产提供理论指导。

费托反应本征动力学中合成气分压对反应速率的影响

利用高通量动力学反应器测量了本征条件下钴基费托催化剂上反应物消耗速率rCO和产物生成速率rCH4随固定床床层的分布,并考察了它们在不同入口分压(p0CO,p0H2)条件下的变化.结果表明,入口氢碳比(H/C)0=p0H2/p0CO为影响速率的敏感外部变量,反应速率随(H/C)0的增加而加快;而合成气总压p0H2+CO则为不敏感量.由床层各点在不同(p0H2,p0CO)条件下的本征反应速率可以建立适用于催化剂颗粒的反应速率公式.结果显示,利用简单的原料气分压(pH2,pCO)作为表象空间,所建立的费托反应动力学参数与床层内转化率有关.提出了由测量本征速率建立反应器模型的方法.

利用PRO/Ⅱ软件进行费托合成油品的蒸馏模拟计算

利用PRO/Ⅱ软件模拟费托合成油品蒸馏装置,获得分馏塔各侧线产品的温度、流量、馏程等关键参数,所得特种溶剂油产品馏程与ExxonMobil溶剂油报道数据吻合良好。分析了塔板温度和气液相流量沿塔板的分布。费托合成油品的蒸馏模拟结果可以作为指导设计和生产实践的基础。

高通量技术研制开发甲醇制丙烯催化剂

采用高通量催化剂评价技术,筛选开发了具有高活性高选择性的甲醇制丙烯反应(MTP)催化剂.分别以商品和自制ZSM-5沸石为对象,详细研究了沸石硅铝比,晶粒大小对丙烯收率和选择性的影响,并对ZSM-5沸石进行了酸改性和孔道结构改性等优化处理,得到了性能优异的MTP催化剂.研究表明,复合改性后催化剂的甲醇转化率为100%,丙烯收率最高可以达到42%以上;在470℃,WHSV=2 h^(-1),甲醇浓度为60%时,催化剂寿命超过700 h.