基于双尺度耦合模拟的甲烷化催化剂多级孔结构探究

摘要

以固定床甲烷化反应器中的催化剂颗粒为研究对象,建立了床层-颗粒双尺度耦合模型。针对甲烷化过程反应迅速、催化剂颗粒中内扩散影响显著的特点,探讨了颗粒大孔平均孔径、介孔平均孔径、大孔孔隙率和介孔孔隙率对甲烷化反应结果的影响,提出了多级孔结构催化剂的优化设计,以实现甲烷化过程的强化。模拟结果表明:双尺度耦合模型能较好地在床层尺度下探讨催化剂颗粒的微观孔隙结构对反应结果的影响规律;针对直径为5.4 mm的球形颗粒,在模拟的生产条件下,反应结果对大孔孔隙率和平均介孔直径较为敏感;采用具有大孔和介孔的双模态催化剂颗粒可获得较高的甲烷产率。