Cu-Zn-Al-Zr浆状催化剂二甲醚合成宏观动力学.pdfVIP

第6期 陈振等：Cu—zn—m—Zr浆状催化剂二甲醚合成宏观动力学 Cu．Zn—AI．Zr浆状催化剂二甲醚合成宏观动力学 陈 振12，张海涛1，应卫勇1，房鼎业1 (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．山东轻工业学院化学与制药工程学院，山东济南250353) 摘要：在压力3MPa一7MPa，温度220℃～260℃’空速0．4L·g．1·h．1～1．2 y眦0．04—0．08，搅拌转速1000 法合成二甲醚工艺过程的宏观动力学研究。基于CO加氢合成甲醇、C0z加氢合成甲醇及甲醇脱水为二甲醚三个独立反应， 据进行拟合、参数寻优，获得模型参数估值，经统计检验和残差分析证实了模型的可靠性。 关键词：二甲醚；合成气；浆状催化剂；宏观动力学；遗传算法 中图分类号：’脚032．4l 文献标识码：A 文章编号：1001．9219(2011)06m1—07 二甲醚(DME)作为重要的化工原料和有机合的浆态床反应器设计提供基础数据。 成中间体，用途十分广泛，特别是可以替代汽车柴 1 实验部分 油和液化石油气作为清洁燃料，近年来备受关注。 对于合成气一步法制二甲醚工艺，由于双功能催化 1．1催化剂与原料气 剂的协同效．应【”，减少了合成气合成甲醇的热力学 实验使用的是山西太原理工大学的Cu—Zn—A1． 平衡限制，提高了CO的单程转化率，正在成为国内 Zr浆状催化剂，其制备方法参见参考文献【11】，催化 外竞相研究开发的热点∞。 浆态床合成气制二甲醚工艺采用热容大的惰 按照还原程序进行，以5℃·IIlinJ的速度由室温升温 性液体介质，有利于热量传递，易于实现恒温操作。 目前普遍应用的双功能催化剂是将甲醇合成的Cu— 合成气进行合成反应。 Zn—A1．催化剂与甲醇脱水的y-A1203或H—zSM一5固 体酸催化剂研磨机械混合而成，再分散于惰性介质 例配制入原料气钢瓶，放置一周使气体混合均匀， 中。国内外对在双功能催化剂上的工艺研究很多， 用气相色谱分析其组成。 并建立了多种机理型动力学模型嗍，但是双功能催 1．2实验流程及主要设备 化剂在液相中的稳定性差、容易失活，从而影响浆 实验装置见图l。原料气经减压阀减压，微调阀 态床合成二甲醚工艺的工业化进展。 调整后再经质量流量计控制流量，气体经过脱氧器 进入浆态床反应器底部(反应器为500mL自吸式磁 采用完全液相法制备的新型Cu—Zn-m—Zr浆状 催化剂【螂，是在有机介质中直接形成的具有固体催 力搅拌高压反应釜)，通过搅拌在医用液体石蜡中 化剂相结构和孔结构的浆状催化剂，具有稳定性 均匀分散，经过传质在浆态催化剂颗粒表面进行催 化反应，反应后气体经过保温带保温，保证未反应 好，分散度高，耐磨性强等特点。研究Cu．Zn．m．Zr 浆状催化剂动力学，为合成气直接合成二甲醚工艺 气体和产物全部以气态的形式分别通入两台气相 色谱进行尾气组成分析，不分析时转换到冷凝管冷 收稿日期：2011舶-13；基金项目：国家973计戈!Imo． 凝，不凝气由皂膜流量计计量后放空。 2005CB221205)，国家科技支撑计划课题(No． 实验采用并联的两台气相色谱仪对反应气体 2006BAE02802)；作者简介：陈振(1976-)，男，博士生，研究方 向为催化反应工程，电邮cheludlensd@126．com；通讯联系进行分析，原料气及反应后气体中的H：、N：、CO、 人：应卫勇，电邮wying@ecuBt．edu．cn。 万方数据 2