二氧化碳加氢制甲醇的轴向反应器模拟及工艺条件的优化
发布时间：2021-04-30 07:04
二氧化碳替代一氧化碳进行加氢反应制备甲醇是目前比较契合甲醇经济和节能减排的工艺技术。本文根据文献数据结合反应机理建立了动力学模型,建立了以Lurgi轴向列管式反应器为基础的反应器模拟系统,探究了二氧化碳加氢体系的实际操作性和稳定性,研究了反应条件变化和反应器设计对反应体系的影响,并对催化剂失活工况下的可操作性进行了探讨。对二氧化碳加氢制备甲醇反应的机理进行分析,建立了符合L-H-H-W理论的动力学模型并求解了动力学模型参数。对二氧化碳加氢反应进行分析,以二氧化碳和一氧化碳为关键组分进行物料衡算,建立了一维拟均相数学模型,采用Runge-Kutta法求解数学模型。对反应动力学模型中的各参数进行了修正拟合,通过Matlab软件计算了二氧化碳加氢反应器中的反应情况,并优化了反应器的操作参数,得到了较优的反应器操作条件:碳氢比为1:4,CO2:CO=10:1、进料温度为235℃、管外换热水温度230℃、单管进料量为2.1mol/s。在此条件下,二氧化碳的转化率为17.9%,目标产物甲醇的选择性为72.8%,单套生产能力为300kt/a,为工业化反应器设计提供了理论支持。考察了催化剂失活下的反应...
【文章来源】：华东理工大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 前言
1.1 研究背景
1.2 研究内容
第2章 文献综述
2.1 CO_2的再利用
2.1.1 矿化
2.1.2 生物路线
2.1.3 化工路线
2.1.3.1 有机羧化反应
2.1.3.2 与合成气转化有关的还原反应
2.2 甲醇的性质与用途
2.2.1 甲醇的性质
2.2.2 甲醇的用途
2.2.2.1 燃料用途
2.2.2.2 化工原料用途
2.3 甲醇合成工艺概述
2.4 CO_2加氢制甲醇的研究进展
2.4.1 加氢催化剂的研究
2.4.1.1 铜基催化剂
2.4.1.2 钯系催化剂
2.4.2 加氢机理的研究
2.4.2.1 热力学基础
2.4.2.2 反应机理
2.4.3 加氢动力学的研究
2.5 CO_2加氢制甲醇的反应器概述
2.5.1 主流低压甲醇反应器
2.5.2 反应器选择条件
第3章 二氧化碳加氢的热力学和动力学研究
3.1 热力学分析
3.2 动力学分析
3.2.1 动力学模型
3.2.2 参数估计和模型检验
3.3 本章小结
第4章 二氧化碳加氢制甲醇的轴向反应器模型建立和模拟
4.1 二氧化碳加氢制甲醇工艺
4.2 轴向反应器一维拟均相模型的建立
4.2.1 物料衡算
4.2.2 热量衡算
4.2.3 动量衡算
4.3 相关参数的计算
4.3.1 比热容
4.3.2 相关参数的计算
4.3.2.1 床层对壁总传热系数
4.3.2.2 反应物的混合气体导热系数
4.3.2.3 反应物的混合气体黏度
4.3.2.4 管壁导热系数
4.3.3 转化率和选择性的计算
4.4 模型的求解
4.5 模拟计算条件
4.6 本章小结
第5章 二氧化碳加氢制甲醇的轴向反应器工艺条件优化
5.1 概述
5.2 初始模拟结果
5.3 进料温度的影响
5.4 管外沸腾水温度的影响
5.5 操作压力的影响
5.6 原料气进料量的影响
5.7 轴向反应管管径的影响
5.8 原料气碳氢比的影响
5.9 原料气CO/CO_2的影响
5.10 轴向反应器的优化结果
5.11 小结
第6章 催化剂失活下的反应器模拟
6.1 催化剂失活下的模拟结果
6.2 升温改善催化剂失活下的反应体系性能
6.3 加压改善催化剂失活下的反应体系性能
6.4 小结
第7章 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
符号说明
参考文献
硕士学习期间发表论文情况
致谢
本文编号：3169049
【文章来源】：华东理工大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 前言
1.1 研究背景
1.2 研究内容
第2章 文献综述
2.1 CO_2的再利用
2.1.1 矿化
2.1.2 生物路线
2.1.3 化工路线
2.1.3.1 有机羧化反应
2.1.3.2 与合成气转化有关的还原反应
2.2 甲醇的性质与用途
2.2.1 甲醇的性质
2.2.2 甲醇的用途
2.2.2.1 燃料用途
2.2.2.2 化工原料用途
2.3 甲醇合成工艺概述
2.4 CO_2加氢制甲醇的研究进展
2.4.1 加氢催化剂的研究
2.4.1.1 铜基催化剂
2.4.1.2 钯系催化剂
2.4.2 加氢机理的研究
2.4.2.1 热力学基础
2.4.2.2 反应机理
2.4.3 加氢动力学的研究
2.5 CO_2加氢制甲醇的反应器概述
2.5.1 主流低压甲醇反应器
2.5.2 反应器选择条件
第3章 二氧化碳加氢的热力学和动力学研究
3.1 热力学分析
3.2 动力学分析
3.2.1 动力学模型
3.2.2 参数估计和模型检验
3.3 本章小结
第4章 二氧化碳加氢制甲醇的轴向反应器模型建立和模拟
4.1 二氧化碳加氢制甲醇工艺
4.2 轴向反应器一维拟均相模型的建立
4.2.1 物料衡算
4.2.2 热量衡算
4.2.3 动量衡算
4.3 相关参数的计算
4.3.1 比热容
4.3.2 相关参数的计算
4.3.2.1 床层对壁总传热系数
4.3.2.2 反应物的混合气体导热系数
4.3.2.3 反应物的混合气体黏度
4.3.2.4 管壁导热系数
4.3.3 转化率和选择性的计算
4.4 模型的求解
4.5 模拟计算条件
4.6 本章小结
第5章 二氧化碳加氢制甲醇的轴向反应器工艺条件优化
5.1 概述
5.2 初始模拟结果
5.3 进料温度的影响
5.4 管外沸腾水温度的影响
5.5 操作压力的影响
5.6 原料气进料量的影响
5.7 轴向反应管管径的影响
5.8 原料气碳氢比的影响
5.9 原料气CO/CO_2的影响
5.10 轴向反应器的优化结果
5.11 小结
第6章 催化剂失活下的反应器模拟
6.1 催化剂失活下的模拟结果
6.2 升温改善催化剂失活下的反应体系性能
6.3 加压改善催化剂失活下的反应体系性能
6.4 小结
第7章 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
符号说明
参考文献
硕士学习期间发表论文情况
致谢
本文编号：3169049
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/3169049.html
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