二甲醚固定床合成反应器模拟

摘要

近年来，二甲醚作为一种新型清洁能源，引起了人们的关注，对二甲醚生产工艺的研究已成为世界各国的研究热点。 传统的二甲醚生产工艺是由合成气合成甲醇，再由甲醇脱水生成二甲醚，受甲醇合成反应平衡的限制，合成气的转化率很低，若两步反应在同一反应器内进行，则打破了反应平衡的制约，可提高合成气的利用率。合成气一步法制二甲醚对天然气化工的发展具有重要意义，该技术的核心是催化剂、反应器及工艺的开发。 目前合成气一步法制备二甲醚研发工艺采用固定床和淤浆床两大类反应器。固定床反应技术工艺技术成熟易于开发，利用已有的合成二甲醚的动力学方程，根据反应器的模型，然后进行反应器的模拟，确定了各种生产条件对二甲醚产率的影响，从而为实际的生产提供理论参考。模拟结果表明：在25700h-1空速下，反应器内温度分布较均匀，甲醇合成催化剂活性较低，而甲醇脱水反应进行程度相对较高；在保证反应器热点温度不超过催化剂使用温度范围时，可以通过增大反应管的管径、提高反应压力、降低空速和提高反应气进口温度来促进DME产物生成；反应进口气中应避免含有CO2和H2O，氢碳比小于4时，提高氢碳比对DME生成有利；提高甲醇合成剂在催化剂中的比例，还可进一步提高催化剂活性；各影响条件对反应结果的影响大小依次为反应压力、空速、催化剂组成、氢碳比、原料气进口温度、CO2和HzO的浓度。反应压力对DME产率影响较大，空速对反应器热点温度和CO转化率影响较大，催化剂配比对DME选择性影响较大，而氢碳比主要影响CO的转化率。原料气进口温度、CO2和HzO的浓度对反应结果影响不大。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章二甲醚性质和生产工艺研究

1.1引言

1.2二甲醚的性质和用途

1.3生产工艺研究现状

1.4分析与结语

第二章合成气制二甲醚的热力学和动力学研究

2.1一步法制二甲醚的反应体系

2.2有关热力学数据

2.3逸度及平衡常数的计算

2.4合成气制二甲醚的热力学计算

2.5合成气制二甲醚的本征动力学研究

第三章固定床合成二甲醚的催化剂研究

3.1实验方法

3.2实验结果与分析

3.3结论

第四章固定床合成二甲醚的反应器模型

4.1模型建立

4.2动力学方程及参数

4.3微分方程的解法

第五章固定床反应器合成气一步法制备二甲醚的模拟

5.1模拟条件

5.2计算结果与分析

结论

参考文献

攻读学位期间的研究成果

致谢