论文部分内容阅读
本论文从热力学分析、动力学实验和动力学模拟三个部分对浆态床二甲醚合成过程进行了深度研究,论文最后进行了二甲醚在角鲨烷中的溶解度的热力学计算,为进一步完善浆态相二甲醚合成过程的动力学研究和相关工程设计提供理论支持。文章结构如下:(1)二甲醚合成过程的热力学分析。详细考察了温度、压力和合成气组成对二甲醚合成过程的平衡转化率、平衡产率以及平衡尾气组成的影响。同时比较了CO加氢和CO2加氢生成二甲醚在热力学上的差异和二者之间的内在联系。最后通过考察原料气中CO2逐步取代CO的渐变过程,划定了CO加氢、CO2加氢以及并行加氢发生时的三种关键组分的CO、CO2和H2在热力学上的进气组成范围。(2)浆态床二甲醚合成动力学实验。在保证流量测定和尾气分析准确平行的基础上,进行了双功能催化剂的筛选、取样时间的确定、内外扩散传质控制的消除等多方面的预备试验。最后考察了不同原料气比例和温度条件下甲醇合成和二甲醚合成过程之间的渐变过程,详细分析了两个过程的区别和内在联系。(3)浆态床二甲醚合成本征动力学模拟。通过修正各个子反应过程的平衡常数的方法使得动力学模型更加接近子反应实际的反应环境。在此基础上根据动力学实验结果对国内外公开发表的子反应的动力学模型进行合理性检验。最后选定Graaf的甲醇合成动力学模型和Ng.K.L的脱水模型作为二甲醚合成过程的动力学模型。然后对Graaf基于不同的控制步骤而建立的两个甲醇动力学模型进行相应的参数优化。依据这一修正的甲醇合成动力学模型和Ng.K.L的脱水模型合理地描述了浆态床中二甲醚合成过程的本征动力学行为。(4)二甲醚在角鲨烷中溶解度的计算。采用Larsen和Fredenslund两种基团贡献法计算了二甲醚在角鲨烷中的溶解度,比较了基团贡献法和正规溶解度理论在预测温度和压力对溶解度的影响时的差别,并指出在溶解度计算过程中二者各自的适用范围。