探析国产c302铜基低压甲醇合成催化剂颗粒的物理设计

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1、北京化工大学硕士学位论文国产C302铜基低压甲醇合成催化剂颗粒的物理设计姓名：郭靖申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：李成岳;李建伟2000.5.1北京化S-大学硕士学位论丈-rCi；f4-．2口2-1及22≥、{2＼摘要fJ．、lkq{醇合成过程存神：着内扩散阻止作用，而内扩散又取决于催化剂颗粒的孔结构。IXl此，刘’合成甲醇催化剂进行合理的颗粒结构设计是非常必要的。L一本文选取国产C302铜基甲醇合成催化剂为研究对象，以颗粒成型压强作为一、，控制方法，制得具有不同孔结构参数的六种催化剂。采用内循环无梯度反应器，对

2、不同催化剂的宏观动力学特性进行了实验研究，考察了不同反应条件下，催化剂的宏观反应速率随压片强度的变化趋势。实验结果表明，对于C302催化剂存在着较为适宜的催化剂压片强度(约40KN／cm2)，此条件下压制的催化剂颗粒具有最大的宏观活性。利用稳念法测定了六种催化剂颗粒的曲节因子，选择CO和CO，竞争加氢合成甲醇为化学汁量独立反应，通过正交配置法对不同工业生产条件下的C302催化剂上的甲醇合成宏观反应速率和效率因子进行了模拟计算。所得结果与实验值的对比表明，从曲节因子出发，用反应一扩散模型结合平行交联孔模型，可以有效地模拟和预

3、测C302催化剂上所发生的粒内反应一扩散耦合行为。关键词：铜基催化剂、甲醇合成、颗粒结构设计、宏观动力学、止交配置北京化I大学硕士学位论文ABSTRACT’Fhecatalystporestl’ucturehastheconsiderableinfluenceontheintraparticlediffusion，whichlargelyafli：ctstheglobalreactionratesofmethanolsynthesis．Thus，thereasonabledesignforthecatalystporest

4、ructureisnecessaryTakingthedomesticC302Cu—basedcatalystformethanolsynthesisastheresearchingobject，sixkindsofcatalystpelletswithdifferentporestructureswereextrudedbychangingthepelletingpressure．AseriesofglobalreactionexperimentshavebeencarriedoutusingCSTRinordertoe

5、stablishtherelmionbetweenthecatalystpelletingpressureanditsglobalproperties．Theexperimentaldataindicatesthattheproperpelletingpressureexists，andthecatalystpelletextrudedunderthispressurehasthemaximumglobalreactionrate．Bymeansofthesteadystateexperimentalmethod，thet

6、ortuosityfactorsofsixkindsofcatalystpelletsaredeterminedrespectively．ConsideringCOandCqcompetitivehydrogenationtoformmethanolastheindependentstoichiometricreactions，thebehaviorofthesinglecatalystpelletunderdifferentindustrialconditionsissimulatedviatheorthogonalco

7、llocationmethod．Numericalsolutionsoftheglobalreactionratesandeffectivenessfactorsformethanolsynthesisareobtained．Comparisonsbetweenexperimentaldataandmodelcalculatedvaluesindicatethatthissimulationmethodisfeasibletodescribeandpredicttheintraparticlediffusion-react

8、ionprocessofmethanolsynthesisoverC302catalyst．Keywords：Cu。basedcatalyst，methanolsynthesis，catalystpelletsdesign，globalkinetics，orthogonalcollocationii北京