本文關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)化催化劑催化燃燒丙烯腈尾氣的研究

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【摘要】：丙烯腈是一種重要的化工材料,主要生產(chǎn)方法是丙烯胺氧化法,但該生產(chǎn)工藝會產(chǎn)生大量副產(chǎn)物如CO,非甲烷烴類(如C3H6,C3H8),NOx與痕量的丙烯腈等,對環(huán)境有威脅巨大,尤其是丙烯腈是屬于ppm級劇毒物質(zhì)。如今,催化燃燒技術(shù)已廣泛用于VOCs(揮發(fā)性有機(jī)化合物),對于丙烯腈尾氣的催化燃燒Cu-ZSM-5-5wt％催化劑是一種高效催化劑。通過一系列表征手段(XRD.BET.SEM.ultrasonic tests)尋求最佳的結(jié)構(gòu)化成型方法,制備高效結(jié)構(gòu)化催化劑。采用數(shù)值模擬的方法,建立動力學(xué)方程,并將其應(yīng)用于結(jié)構(gòu)化催化劑(顆粒式、蜂窩式、泡沫式結(jié)構(gòu)化催化劑)的結(jié)構(gòu)特性(床層空隙率和特征長度)對反應(yīng)特性和傳遞特性的影響,將結(jié)構(gòu)化催化劑應(yīng)用于反應(yīng)器的研究。詳細(xì)的仿真步驟如下簡述：(1)建立CFD模型：基于實(shí)驗(yàn)條件建立3D數(shù)學(xué)模型。(2)模型檢驗(yàn)：首先,驗(yàn)證網(wǎng)格無關(guān)性；其次,通過對圓管的格雷茲檢驗(yàn),證明數(shù)學(xué)模型的可靠性；最后,根據(jù)冷模壓降實(shí)驗(yàn)與模擬結(jié)果的比對,驗(yàn)證不同孔道結(jié)構(gòu)的流體阻力模型的適用性。(3)完善模型參數(shù)：完善固體物性參數(shù)和動力學(xué)參數(shù)。(4)模擬計(jì)算：首先探討對于實(shí)驗(yàn)室微型固定床反應(yīng)器催化劑結(jié)構(gòu)特性對其反應(yīng)特性和流體力學(xué)、熱力學(xué)的影響；其次,根據(jù)吉化中試反應(yīng)器的實(shí)驗(yàn)條件,探討催化劑結(jié)構(gòu)、分布器等對反應(yīng)器內(nèi)濃度、溫度、壓力進(jìn)行分析,探討催化劑結(jié)構(gòu)、分布器等對反應(yīng)器影響；最后,對吉林石化反應(yīng)器催化床層分布影響進(jìn)行探討。
【關(guān)鍵詞】：催化燃燒 Cu-ZSM-5 結(jié)構(gòu)化催化劑 本征動力學(xué) 計(jì)算流體力學(xué)(CFD)
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X783;O643.36
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-15
• 符號說明15-18
• 第一章 緒論18-26
• 1.1 丙烯腈尾氣(VOCs)的危害18
• 1.2 VOCs的處理技術(shù)18-19
• 1.3 ZSM-5分子篩的制備與改性19-20
• 1.4 結(jié)構(gòu)化催化劑20-21
• 1.5 整體式催化劑21-23
• 1.5.1 整體式催化劑的背景21
• 1.5.2 整體式催化劑的組成21-22
• 1.5.3 整體式催化劑的制備22-23
• 1.6 數(shù)值模擬23-24
• 1.6.1 數(shù)值模擬研究背景23
• 1.6.2 數(shù)值模擬的求解方法和優(yōu)化23-24
• 1.7 本課題研究的意義及主要內(nèi)容24-26
• 第二章 實(shí)驗(yàn)裝置及分析方法26-34
• 2.1 催化劑的合成26-29
• 2.1.1 結(jié)構(gòu)化催化劑制備所需藥品及儀器26-27
• 2.1.2 結(jié)構(gòu)化催化劑制備所需材料和儀器27-28
• 2.1.3 不同結(jié)構(gòu)化催化劑或載體壓降實(shí)驗(yàn)材料與裝置28-29
• 2.2 結(jié)構(gòu)式催化劑的制備29-31
• 2.2.1 改性分子篩的制備29
• 2.2.2 不同結(jié)構(gòu)化催化劑的制備29-31
• 2.3 結(jié)構(gòu)化催化劑的活性評價(jià)31
• 2.4 催化劑的表征31-34
• 2.4.1 超聲波穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)31
• 2.4.2 X射線粉末衍射測定(XRD)31-32
• 2.4.3 掃描電子顯微鏡(SEM)32
• 2.4.4 比表面積測試(BET)32
• 2.4.5 H_2程序升溫還原(H_2-TPR)32-34
• 第三章 結(jié)構(gòu)化催化劑的表征34-40
• 3.1 掃描電鏡法(SEM)結(jié)果及分析34-35
• 3.2 比表面積(BET)測定結(jié)果及分析35
• 3.3 涂覆及超聲波穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析35-37
• 3.4 X射線衍射法(XRD)結(jié)果及分析37-38
• 3.5 本章小結(jié)38-40
• 第四章 Cu-ZSM-5催化燃燒丙烯腈尾氣的本征動力學(xué)研究40-44
• 4.1 催化燃燒反應(yīng)模型的選擇40-41
• 4.2 模型參數(shù)的獲取41-43
• 4.3 本章小結(jié)43-44
• 第五章 結(jié)構(gòu)化催化劑結(jié)構(gòu)特性對反應(yīng)特性和傳遞特性的影響44-56
• 5.1 模型的建立44-46
• 5.2 模型的檢驗(yàn)46-47
• 5.3 優(yōu)化CFD模擬參數(shù)47
• 5.4 模擬結(jié)果討論47-54
• 5.5 本章小結(jié)54-56
• 第六章 反應(yīng)器的數(shù)值模擬56-74
• 6.1 不同結(jié)構(gòu)化催化劑的放大研究56-61
• 6.2 吉化中試反應(yīng)器模擬61-67
• 6.2.1 反應(yīng)器模型61
• 6.2.2 反應(yīng)動力學(xué)61-63
• 6.2.3 顆粒式結(jié)構(gòu)化催化劑的研究63-64
• 6.2.4 蜂窩式結(jié)構(gòu)化催化劑的研究64-67
• 6.3 吉化反應(yīng)器模擬67-72
• 6.3.1 反應(yīng)器模型67-68
• 6.3.2 冷模條件模擬68-70
• 6.3.3 吉化操作條件模擬70-72
• 6.4 本章小結(jié)72-74
• 第七章 結(jié)論74-76
• 參考文獻(xiàn)76-82
• 致謝82-84
• 作者和導(dǎo)師簡介84-86
• 附件86-87

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：705989