合成气一步法制二甲醚催化剂的有效导热系数.pdf

天然气化工 2010年第 35卷 合成气一步法制二甲醚催化剂的有效导热系数 陈大胜 ，程程远 ，张海涛 ，应卫勇 ，房鼎业 (1．华东理工大学大型工业反应器工程教育部工程研究中心， 化学工程联合国家重点实验室，上海 200237；2．上海吴泾化工有限公司，上海 200241) 摘要：使用稳态热流法测量了220~C~260~C范围内XNC-98型甲醇合成催化剂及CNM．3型甲醇脱水催化剂的导热系数，实 验结果显示 ，在上述温度范围内两种催化剂的导热系数与温度成线性关系。提 出由两种催化剂均匀混合而成混合催化剂的并 联传热简化模型和导热系数的计算式，测量了甲醇合成催化剂和 甲醇脱水催化剂的质量 比分别为 1：1和 2：1时合成气一步法 制二甲醚的双功能催化剂的导热系数，计算值与实验值的最大误差不超过2％。实验结果表明该模型可以用于计算混合催化剂 的导热系数 。 关键词：合成气；二 甲醚；催化剂；导热系数 中图分类号：O643 文献标识码：A 文章编号：1001．9219(2010)06．34．04 二甲醚是一种重要 的有机原料和化工合成中 1 实验部分 间体，在制药、农药等化工领域有许多用途。二甲醚 XNC-98与 CNM-3两种催化剂均为活性组分 在作为发泡剂、制冷剂、民用燃料及柴油替代品方 均匀分布的工业催化剂。XNC一98为cI~5mmx5mm的 面有广阔的前景 【。 圆柱形催化剂，CNM一3为~3mmx(2~15)mm的圆柱 合成气一步法制二 甲醚是一种新型的二 甲醚 形催化剂 。 制备工艺，采用双功能催化剂通过 甲醇合成和甲醇 1．1 实验装置及测量原理 脱水实现翻。合成气一步法制二甲醚常用的催化剂 采用DRL-II型导热系数测试仪进行催化剂导 是由甲醇合成催化剂与甲醇脱水催化剂两者混合 热系数的测定，实验装置如图1所示。将催化剂试 而成的双功能催化剂。 样放入测量区域使其与热、冷极铜棒的上下表面紧 催化剂颗粒的有效导热系数是描述系统传热 密接触 ，测量区与外界隔开 ，减少径向热损失。热极 特性的重要参数。合成气一步法制二 甲醚反应是强 采用加热棒加热 ，冷极使用恒温循环水移热 ，控制 放热反应，为了研究催化剂颗粒的浓度、温度分布 加热棒和循环水的温度 。当系统温度稳定后记录 1、 及反应床层的内部传热等情况 ，研究催化剂的有效 2、3、4点处的热电偶温度tht2、t3、t。根据傅里叶定 导热系数有重要的意义。 律可推出催化剂试样导热系数的计算式[61： 固体催化剂颗粒有效导热系数的测量方法分 几：一 盟 —一 nf11l 为稳态法和动态法 。本文采用稳态平板热流法分 ： — — — L。(，2一，3)一厶 【(，l—r2)+(，3一，4)】 别