二氧化碳替代一氧化碳進(jìn)行加氫反應(yīng)制備甲醇是目前比較契合甲醇經(jīng)濟(jì)和節(jié)能減排的工藝技術(shù)。本文根據(jù)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)合反應(yīng)機(jī)理建立了動力學(xué)模型,建立了以Lurgi軸向列管式反應(yīng)器為基礎(chǔ)的反應(yīng)器模擬系統(tǒng),探究了二氧化碳加氫體系的實(shí)際操作性和穩(wěn)定性,研究了反應(yīng)條件變化和反應(yīng)器設(shè)計對反應(yīng)體系的影響,并對催化劑失活工況下的可操作性進(jìn)行了探討。對二氧化碳加氫制備甲醇反應(yīng)的機(jī)理進(jìn)行分析,建立了符合L-H-H-W理論的動力學(xué)模型并求解了動力學(xué)模型參數(shù)。對二氧化碳加氫反應(yīng)進(jìn)行分析,以二氧化碳和一氧化碳為關(guān)鍵組分進(jìn)行物料衡算,建立了一維擬均相數(shù)學(xué)模型,采用Runge-Kutta法求解數(shù)學(xué)模型。對反應(yīng)動力學(xué)模型中的各參數(shù)進(jìn)行了修正擬合,通過Matlab軟件計算了二氧化碳加氫反應(yīng)器中的反應(yīng)情況,并優(yōu)化了反應(yīng)器的操作參數(shù),得到了較優(yōu)的反應(yīng)器操作條件:碳?xì)浔葹?:4,CO2:CO=10:1、進(jìn)料溫度為235℃、管外換熱水溫度230℃、單管進(jìn)料量為2.1mol/s。在此條件下,二氧化碳的轉(zhuǎn)化率為17.9%,目標(biāo)產(chǎn)物甲醇的選擇性為72.8%,單套生產(chǎn)能力為300kt/a,為工業(yè)化反應(yīng)器設(shè)計提供了理論支持�？疾炝舜呋瘎┦Щ钕碌姆磻�(yīng)... 

【文章來源】：華東理工大學(xué)上海市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 前言
    1.1 研究背景
    1.2 研究內(nèi)容
第2章 文獻(xiàn)綜述
    2.1 CO_2的再利用
        2.1.1 礦化
        2.1.2 生物路線
        2.1.3 化工路線
            2.1.3.1 有機(jī)羧化反應(yīng)
            2.1.3.2 與合成氣轉(zhuǎn)化有關(guān)的還原反應(yīng)
    2.2 甲醇的性質(zhì)與用途
        2.2.1 甲醇的性質(zhì)
        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 甲醇合成工藝概述
    2.4 CO_2加氫制甲醇的研究進(jìn)展
        2.4.1 加氫催化劑的研究
            2.4.1.1 銅基催化劑
            2.4.1.2 鈀系催化劑
        2.4.2 加氫機(jī)理的研究
            2.4.2.1 熱力學(xué)基礎(chǔ)
            2.4.2.2 反應(yīng)機(jī)理
        2.4.3 加氫動力學(xué)的研究
    2.5 CO_2加氫制甲醇的反應(yīng)器概述
        2.5.1 主流低壓甲醇反應(yīng)器
        2.5.2 反應(yīng)器選擇條件
第3章 二氧化碳加氫的熱力學(xué)和動力學(xué)研究
    3.1 熱力學(xué)分析
    3.2 動力學(xué)分析
        3.2.1 動力學(xué)模型
        3.2.2 參數(shù)估計和模型檢驗
    3.3 本章小結(jié)
第4章 二氧化碳加氫制甲醇的軸向反應(yīng)器模型建立和模擬
    4.1 二氧化碳加氫制甲醇工藝
    4.2 軸向反應(yīng)器一維擬均相模型的建立
        4.2.1 物料衡算
        4.2.2 熱量衡算
        4.2.3 動量衡算
    4.3 相關(guān)參數(shù)的計算
        4.3.1 比熱容
        4.3.2 相關(guān)參數(shù)的計算
            4.3.2.1 床層對壁總傳熱系數(shù)
            4.3.2.2 反應(yīng)物的混合氣體導(dǎo)熱系數(shù)
            4.3.2.3 反應(yīng)物的混合氣體黏度
            4.3.2.4 管壁導(dǎo)熱系數(shù)
        4.3.3 轉(zhuǎn)化率和選擇性的計算
    4.4 模型的求解
    4.5 模擬計算條件
    4.6 本章小結(jié)
第5章 二氧化碳加氫制甲醇的軸向反應(yīng)器工藝條件優(yōu)化
    5.1 概述
    5.2 初始模擬結(jié)果
    5.3 進(jìn)料溫度的影響
    5.4 管外沸騰水溫度的影響
    5.5 操作壓力的影響
    5.6 原料氣進(jìn)料量的影響
    5.7 軸向反應(yīng)管管徑的影響
    5.8 原料氣碳?xì)浔鹊挠绊?br>    5.9 原料氣CO/CO_2的影響
    5.10 軸向反應(yīng)器的優(yōu)化結(jié)果
    5.11 小結(jié)
第6章 催化劑失活下的反應(yīng)器模擬
    6.1 催化劑失活下的模擬結(jié)果
    6.2 升溫改善催化劑失活下的反應(yīng)體系性能
    6.3 加壓改善催化劑失活下的反應(yīng)體系性能
    6.4 小結(jié)
第7章 結(jié)論與展望
    7.1 結(jié)論
    7.2 展望
符號說明
參考文獻(xiàn)
碩士學(xué)習(xí)期間發(fā)表論文情況
致謝



本文編號：3169049