脱硫、换热、合成甲醇三功能集成反应器的研究
| 摘要 | 第1-5页 |
| ABSTRACT | 第5-12页 |
| 第一章 概述 | 第12-14页 |
| 第二章 文献综述 | 第14-36页 |
| 1 化学反应器人为非定态操作 | 第14-18页 |
| ·周期性改变操作参数 | 第14-16页 |
| ·操作参数正弦变化 | 第14-15页 |
| ·进料组成周期性阶式变化 | 第15-16页 |
| ·原料组成呈周期性锯齿形变化 | 第16页 |
| ·催化剂周期运动 | 第16页 |
| ·流向变换 | 第16-18页 |
| ·SO_2催化氧化 | 第17页 |
| ·VOCs催化燃烧 | 第17-18页 |
| ·NOx的脱除 | 第18页 |
| 2 流向变换合成甲醇 | 第18-21页 |
| ·实验研究 | 第18-19页 |
| ·模型化研究 | 第19-21页 |
| ·拟均相模型 | 第19-20页 |
| ·非均相模型 | 第20-21页 |
| (1) 平推流模型 | 第20页 |
| (2) 反应扩散模型 | 第20-21页 |
| 3 合成甲醇的反应化学 | 第21-31页 |
| ·化学计量学 | 第21页 |
| ·平衡常数 | 第21-22页 |
| ·反应机理和反应动力学 | 第22-29页 |
| ·催化剂的活性中心 | 第22-24页 |
| (1) 高度分散的Cu~0 | 第22-23页 |
| (2) Cu~+-ZnO晶格缺陷固溶体 | 第23页 |
| (3) ZnO-CuO氧空位是活性中心 | 第23-24页 |
| (4) Cu~+-Cu~0二维结构是活性中心 | 第24页 |
| ·相关物种的吸附 | 第24-25页 |
| ·合成甲醇反应网络 | 第25-29页 |
| (1) CO加氢 | 第25-26页 |
| (2) CO_2加氢 | 第26-27页 |
| (3) 综合反应网络 | 第27-28页 |
| (4) H_2O、CH_3OH对反应速率的影响 | 第28-29页 |
| ·合成甲醇反应动力学 | 第29-31页 |
| 4 本文研究内容及工作设想 | 第31-32页 |
| 参考文献 | 第32-36页 |
| 第三章 脱硫剂脱除H_2S的反应动力学研究 | 第36-54页 |
| 1 合成甲醇原料气脱硫技术现状 | 第36-39页 |
| ·合成甲醇原料气 | 第36-37页 |
| ·合成甲醇原料气脱硫技术 | 第37-39页 |
| ·概况 | 第37页 |
| ·氧化锌脱硫剂 | 第37-38页 |
| ·氧化锌脱硫反应平衡常数 | 第38-39页 |
| 2 气固非催化反应的动力学模型 | 第39-42页 |
| ·氧化锌脱硫动力学的前人研究 | 第39-40页 |
| ·本征动力学 | 第39页 |
| ·宏观动力学 | 第39-40页 |
| ·动力学模型 | 第40-42页 |
| ·收缩核模型 | 第40-41页 |
| ·体积反应模型 | 第41页 |
| ·粒子模型 | 第41-42页 |
| 3 T306脱除H_2S的动力学实验 | 第42-47页 |
| ·实验目的 | 第42-43页 |
| ·实验材料 | 第43页 |
| ·实验流程 | 第43页 |
| ·预备实验 | 第43-45页 |
| ·确定适宜的Zn(Ac)_2浓度 | 第43-44页 |
| ·分析操作的空白实验 | 第44页 |
| ·管路吸硫空白实验 | 第44-45页 |
| ·实验条件 | 第45页 |
| ·实验数据 | 第45-47页 |
| 4 数学模型的建立与求解 | 第47-49页 |
| ·气固非催化固定床积分反应器数学模型 | 第47-48页 |
| ·数值解法 | 第48-49页 |
| ·离散化方法 | 第48-49页 |
| ·模型参数最优估计方法 | 第49页 |
| 5 结果分析 | 第49-52页 |
| 6 结论 | 第52-53页 |
| 参考文献 | 第53-54页 |
| 第四章 流向变换合成甲醇的实验研究 | 第54-94页 |
| 1 实验流程 | 第54-57页 |
| ·供气系统 | 第54-55页 |
| ·反应控制系统 | 第55-56页 |
| ·流程 | 第55-56页 |
| ·控制 | 第56页 |
| ·尾气分析系统 | 第56-57页 |
| 2 实验条件 | 第57-59页 |
| ·原料气的组成 | 第57-58页 |
| ·流向变换周期 | 第58页 |
| ·实验条件汇总 | 第58-59页 |
| 3 实验设备安装与调试 | 第59-64页 |
| ·实验用反应器 | 第59-60页 |
| ·反应器的外形结构 | 第59页 |
| ·床层的装填 | 第59-60页 |
| ·加热与保温 | 第60页 |
| ·温度采集与显示 | 第60-61页 |
| ·数据采集卡和数模转换板的调试 | 第60-61页 |
| ·热电偶的校正 | 第61页 |
| ·色谱分析仪的调试 | 第61-63页 |
| ·气相分析 | 第61页 |
| ·液相分析 | 第61-62页 |
| ·样品分析 | 第62-63页 |
| (1) 气样分析 | 第62-63页 |
| (2) 液样分析 | 第63页 |
| ·实验流程整体调试 | 第63-64页 |
| 4 流向变换合成甲醇性能的实验研究 | 第64-81页 |
| ·预备工作 | 第64-65页 |
| ·实验工作 | 第65页 |
| ·实验结果及分析 | 第65-77页 |
| ·周期操作循环定态的形成 | 第65-67页 |
| ·操作周期对反应器性能的影响 | 第67-69页 |
| ·流量对反应器性能的影响 | 第69-72页 |
| ·原料气浓度对反应器性能的影响 | 第72-76页 |
| ·催化剂装量对反应器性能的影响 | 第76-77页 |
| ·流向变换操作特征分析 | 第77-81页 |
| ·热波峰值 | 第79页 |
| ·热波移动速度 | 第79-80页 |
| ·CO时均转化率 | 第80-81页 |
| ·CO_2出口浓度 | 第81页 |
| ·结论 | 第81页 |
| 5 与传统定态操作性能的对比 | 第81-85页 |
| ·实验步骤 | 第82-83页 |
| ·实验结果及分析 | 第83-84页 |
| ·定态操作的温度分布 | 第83-84页 |
| ·定态操作的其它性能指标 | 第84页 |
| ·定态、非定态操作的转化率对比 | 第84页 |
| ·结论 | 第84-85页 |
| 6 最低自热浓度的实验研究 | 第85-89页 |
| ·实验步骤 | 第85-86页 |
| ·实验结果分析 | 第86-88页 |
| ·结论 | 第88-89页 |
| 7 飞温现象的实验研究 | 第89-93页 |
| ·实验步骤 | 第89-90页 |
| ·实验结果及分析 | 第90-92页 |
| ·正常流向变换实验条件 | 第90页 |
| ·提高反应初始温度 | 第90-91页 |
| ·提高催化剂装量 | 第91-92页 |
| ·提高原料气的流量 | 第92页 |
| ·结论 | 第92-93页 |
| 参考文献 | 第93-94页 |
| 第五章 流向变换合成甲醇固定床催化反应器数学模型 | 第94-122页 |
| 1 瞬态非均相数学模型 | 第94-99页 |
| ·建立模型的假设 | 第94-95页 |
| ·模型的建立 | 第95-99页 |
| ·催化剂床层能量守恒微分方程 | 第95-96页 |
| ·催化剂床层质量守恒微分方程 | 第96页 |
| ·脱硫剂床层的守恒方程 | 第96-98页 |
| (1) 能量守恒微分方程 | 第97页 |
| (2) 质量守恒方程 | 第97-98页 |
| ·初始与边界条件 | 第98-99页 |
| 2 数值解法 | 第99-105页 |
| ·离散化方法 | 第99-100页 |
| ·离散数学模型 | 第100-105页 |
| ·k+1+j=2n偶数 | 第101-102页 |
| (1) 0≤z≤L1及L2≤z≤L段 | 第101页 |
| (2) L1≤z≤L2段 | 第101-102页 |
| ·k+1+j=2n+1奇数 | 第102-103页 |
| (1) 0≤z≤L1及L2≤z≤L段 | 第102页 |
| (2) L1≤z≤L2段 | 第102-103页 |
| ·初始与边界条件的离散化 | 第103页 |
| ·数值计算方法 | 第103-105页 |
| ·模型参数优化估值方法 | 第105页 |
| 3 模型参数 | 第105-113页 |
| ·反应器、催化剂几何及物性参数 | 第105-107页 |
| ·反应物系的物性参数 | 第107-110页 |
| ·反应体系各物种的等压热容 | 第107-108页 |
| ·反应体系各物种的逸度系数 | 第108页 |
| ·混合气体的粘度和导热系数 | 第108-109页 |
| ·混合气体的扩散系数 | 第109-110页 |
| ·标准反应焓 | 第110页 |
| ·反应平衡常数 | 第110-111页 |
| ·反应动力学参数 | 第111页 |
| ·床层传递参数 | 第111-112页 |
| ·模型参数的计算 | 第112-113页 |
| 4 流向变换合成甲醇反应器性能模拟 | 第113-120页 |
| ·模型计算调整 | 第113-115页 |
| ·反应器热损失估算 | 第113-114页 |
| ·逸度系数的调整 | 第114-115页 |
| ·模型参数的评估 | 第115-116页 |
| ·反应器性能模拟 | 第116-120页 |
| ·开工期间瞬时浓度分布 | 第116-117页 |
| ·循环定态时操作周期对浓度分布的影响 | 第117页 |
| ·循环定态时流量对浓度分布的影响 | 第117-118页 |
| ·开工期间温度的瞬时分布 | 第118-119页 |
| ·反应器的脱硫性能 | 第119-120页 |
| ·结论 | 第120页 |
| 参考文献 | 第120-122页 |
| 第六章 结论 | 第122-125页 |
| 附录 | 第125-131页 |
| 附录A 碘量分析法 | 第125-127页 |
| 附录B 毛细管流量计的标定 | 第127页 |
| 附录C 热电偶的校正 | 第127-129页 |
| 附录D 质量流量计校正 | 第129-130页 |
| 附录E 发表和待发表的论文 | 第130-131页 |
| 符号说明 | 第131-134页 |
| 致谢 | 第134页 |
