Учет нестационарности при описании кинетики и прогнозировании работы катализатора синтеза метанола с использованием компьютерных методов

• Автор: Иволгин, Дмитрий Валерьевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 232 с.

СОДЕРЖАНИЕ

ФИЗИКОХИМИЧЕСКИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СИНТЕЗА МЕТАНОЛА.

Механизм синтеза.

Кинетика процесса.

Катализаторы синтеза метанола.

Нестационарные кинетические модели.

Перспективы развития технологии синтеза метанола.

КИНЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПРОЦЕССА СИНТЕЗА МЕТАНОЛА НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫЙ КАТАЛИЗАТОР

Дискриминация кинетических моделей.

Компьютерный анализ результатов лабораторных исследований низкотемпературных катализаторов синтеза метанола на примере катализатора II 2. Методология экспериментального исследования технологических свойств катализаторов синтеза метанола. Определение параметров кинетической модели синтеза.

ФОРМИРОВАНИЕ НЕСТАЦИОНАРНОЙ КИНЕТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ СИНТЕЗА МЕТАНОЛА НА КАТАЛИЗАТОРАХ.

Определение параметров модели дезактивации при длительной эксплуатации катализатора.
Компьютерный анализ результатов лабораторного исследования термостабильности и определение параметров модели термической дезактивации.
Модельный анализ синтеза метанола с учтом дезактивации катализатора.
Модельный анализ термической дезактивации катализатора промышленного синтеза метанола.
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ
4.2.
МОДИФИЦИРОВАННЫХ СХЕМ СИНТЕЗА И НОВЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ.
Расчт двухстадийной схемы синтеза.
Определение параметров кинетической модели для
модифицированных низкотемпературных катализаторов синтеза метанола.
ЛИТЕРАТУРА


Это не только отражается на качестве продукта, но и значительно ухудшает и показатели процесса, осложняя схему выделения метаноларектификата и увеличивая расход газового сырья и энергетические затраты. Установлено, что в синтетическом метанолесырце содержится более пятидесяти органических соединений. Это простые и сложные эфиры, альдегиды, кетоны, формалин, ацетали, высшие спирты, карбоновые кислоты, амины. Общее содержание их в пересчете на органические соединения колеблется от 0. Содержание и состав микропримесей в метанолесырце разных производств зависит от качества сырья и его подготовки, от содержания диоксида углерода в газе, поступающем на синтез, от материала аппаратуры, качества и срока службы катализатора и, наконец, от технологического режима синтеза. Установлено, что качество метаноласырца находится в прямой зависимости от технологических параметров процесса отношения Н2СО в циркулярном газе, объемной скорости газа, состава катализатора и температуры. Повышение температуры процесса синтеза, как на цинкхромовом, так и на медьсодержащих катализаторах ухудшает качество метаноласырца увеличивается содержание спиртов С2С6, альдегидов, некоторых эфиров и др. Закономерности влияния условий ведения синтеза на состав и выход различных побочных продуктов достаточно полно изложены в . Увеличение соотношения Н2СО в циркуляционном газе сопровождается снижением примесей в метанолесырце эфиров, кислот, альдегидов, непредельных соединений. Весьма значительное влияние на содержание побочных продуктов оказывает объемная скорость газа. При ее увеличении уменьшении времени контакта содержание примесей резко снижается. Влияние на содержание примесей, в частности спиртов С2 С6 оказывает температура. При ее повышении резко увеличивается содержание в метанолесырце пропанола1, пентанола3, 2метилпропаиола1. Эти закономерности в основном совпадают для синтеза метанола на всех типах катализаторов, используемых в промышленности . Низкотемпературный синтез метанола на Си2пА1 катализаторах наиболее селективен и качество получаемого метанола лучше по сравнению с высокотемпературным и среднетемпературным синтезами. В кинетической области определены характер изменения относительной селективности процесса от времени контакта . Образование парафинов в процессе синтеза метанола, как отмечено выше, может проходить по двум маршрутам 8. Если реализуется параллельный механизм образования парафинов и метанола стадии а и Ь, то относительная селективность при т 0 должна быть отличной от нуля. Экспериментально было установлено , что относительная селективность синтеза парафинов при времени контакта, стремящемся к нулю, обращается в нуль. Отсюда авторы делают вывод о последовательном механизме синтеза парафинов по пути Ь непосредственно из метанола, а не из оксидов углерода и водорода. Согласно этой работе к образованию побочных продуктов, в частности парафинов, приводит адсорбция СО на восстановленных центрах катализатора. Механизм синтеза углеводородов и высших спиртов в синтезе метанола может быть рассмотрен в рамках схемы механизма ФишераТропша 6, . Согласно этому предположению образование парафинов должно проходить через стадию адсорбции молекулы окиси углерода в карбоксильной форме и последующее образование комплекса НСО или ИСОН. Для того чтобы
промежуточный комплекс МС мог превратиться в углеводороды,
необходима прочная связь МС и ослабленная связь СО. МС связью. МС. Таким образом, можно предположить, что НСОНкомплекс, стабилизированный на массивах металлической меди, может частично превращаться в парафины. Несмотря на казалось бы убедительную доказательность методом меченых атомов механизма синтеза метанола по схеме 1. СО и Н2 , . Учитывая роль диоксида углерода в процессе синтеза метанола, следует отметить, что в литературе слабо отражен вопрос об оптимальном содержании ССЬ в синтезгазе, что особенно важно для эксплуатации промышленных реакторов синтеза метанола. Имеются лишь предположения на основании экспериментальных данных, что эта концентрация должна составлять приблизительно 4.