铜基催化剂上甲醇常压分解本征动力学的研究 Ⅱ.CO-H_2-CO_2-H_2O-CH_3OH 系统

常压下,测定了在C301型铜基催化剂上CO-H_2-CO_2-H_2O-CH_3OH 系统中甲醇分解的本征反应速率,对幂函数型甲醇分解本征动力学模型进行了参数估值。求得甲醇分解的动力学方程为:(?)温度与气体组成的实验范围参照甲醇合成工业生产条件。研究结果表明,二氧化碳对甲醇的分解起促进作用。上述复合反应系统中变换反应接近平衡。     

复合金属氧化物脱硫剂脱除SO2动力学

利用热重实验装置考查了ＳＯ２、Ｏ２浓度及反应温度对复合金属氧化物脱硫剂脱硫反应的本征及宏观反应速率的影响。根据流－固相非催化反应理论，采用Ｍａｒｑｕａｒｔ非线性回归法由实验数据求得动力学参数。经检验表明，以幂函数表达本征动力学是合理的，随机孔模型可很好地模拟宏观动力学规律。     

铁系高温变换催化剂上水煤气变换反应本征动力学的研究

采用活塞流管式积分反应器,在1.0 MPa压力下,对环境友好铁系无铬NBC-1型高温变换催化剂上变换反应本征动力学数据进行了测试。根据测定得到的数据,对幂函数动力学模型进行了模型参数估计和模型检验,得到了高度显著的动力学回归方程。从动力学方程可以得出:该高温变换催化剂上变换反应活化能比较低,因此其低温活性较好；该催化剂上H2O组分对反应速率的影响比较大；CO2对变换反应速率的抑制作用很大,因此为提高变换反应速率,应当设法减小CO2的不利影响；H2组分对反应速率的影响很小,在实际应用过程中,可以忽略。     

顺酐在负载型镍钼催化剂上高压液相加氢合成1,4-丁二醇本征动力学的研究

在电磁搅拌式高压反应釜中研究了顺酐在负载型镍钼催化剂上高压液相加氢本征动力学。建立了顺酐加氢的反应网络,考察了反应温度、氢气压力对反应速率的影响,用线性或非线性最小二乘法求取了动力学参数,得到了动力学模型。模型验证表明,模型对实验数据的拟合是有效的。     

铜锌铝催化剂上变换动力学的研究 Ⅰ.本征动力学与宏观动力学

以我们研制的内循环无梯度反应器对国产铜锌铝变换催化剂进行了一氧化碳与水蒸汽变换反应动力学的研究。实验是先以细粒度催化剂在不同浓度、温度下测定反应速率,以k 值平方差最小为目标函数,电子计算机估定参数,求得本征动力学方程为r=7.7×10~4exp(-5.7×10~4/RT)y_(CO)y_(H_2O)~(0.4)y_(CO_2)~(-0.3)y_(H_2)~(-0.3)(1-β)参数估值经过F-检验证明是可靠的。实验再在同样装置和条件下对工业原颗粒催化剂进行测定,沿用本征动力学指数方程,获得宏观动力学方程如下:r'=684exp(-4.03×10~4/RT)y_(CO)y_(H_2O)~(0.4)y_(CO_2)~(-0.3)y_(H_2)~(-0.3)(1-β)并用这些结果对年产三十万吨氨厂低温变换过程进行模拟计算,结果与实际甚为接近。     

多孔物质气固反应动力学研究

利用自主研制的微型流化床反应分析仪（MFBRA）在等温条件下测试了高比表面活性炭氧化反应,并根据基于固体转化的热分析动力学方法及考虑气体在微孔内扩散与反应的应用化工动力学方法求算了动力学参数．在内外扩散抑制最小化的实验条件下,粒径小于5μm的活性炭在700-1000℃的燃烧反应动力学研究表明,根据微型流化床中实验数据,采用等温热分析动力学方法求算得内扩散控制区活化能约为95kJ／mol;弓l入化工动力学方法中的随机孔模型对低温区等温燃烧数据拟合,可得孔结构参数在0．17m^-3左右,反应活化能为178kJ／mol,约为内扩散反应活化能的两倍,最为接近本征的碳燃烧反应活化能．     

内扩散对裂解汽油中噻吩加氢脱硫反应的影响

采用等温积分管式反应器,在543 K～623 K、2.5 MPa～3.5 MPa、氢油摩尔比2～4的条件下,对Co-Mo/Al2O3催化剂上噻吩加氢脱硫反应的本征和宏观动力学进行了研究.运用Langmuir-Hinshelwood机理,推导出了噻吩加氢脱硫反应的动力学模型,并对模型参数进行了估值.统计检验和实验数据验证了动力学模型的合理性.通过Thiele模数的计算以及对新鲜和失活催化剂的孔径分布与碳含量的分析和比较表明,反应过程受催化剂内扩散的影响.利用本征和宏观反应速率方程计算得到了催化剂内扩散效率因子,其数值随反应温度的升高而明显减小,随氢油摩尔比的增加变化不明显.     

树脂吸附法固定化葡萄糖异构酶的反应动力学研究

本文研究固定化葡萄糖异构酶的反应动力学,提出了本征动力学模型,实验确定了正、逆反应速度常数与温度的关系,给出活化能、频率因子、固定化酶的点效率、固定床平均效率和床层阻力降。实验表明,反应是一级可逆反应。实验发现当异构化反应温度高于52℃时,随着主体流速的变化,反应动力学有一个过渡区。本文提出了过渡区和膜扩散区的反应动力学模型及其传质系数。本文推导出等温活塞流条件下,固定床生化反应器放大设计的数学模型。     

工业Fe-Mn催化剂上基于详细反应机理的F-T合成动力学模型Ⅰ.烯烃再吸附动力学研究

 利用转篮式无梯度反应器,在工业Fe-Mn催化剂上,在较宽的工业操作相关的反应条件下进行了F-T合成反应动力学研究. 首次提出了利用转篮式无梯度反应器反应气氛和反应温度均一的优势,将烃生成反应动力学的估算从传统的对烃生成和水煤气变换这两类发生在不同活性中心的反应同时进行估算的方法中分离出来,简化了烃生成动力学模型的计算. 在基于亚甲基插入的亚烷基机理动力学模型基础上,考虑到乙烯与催化剂表面强的相互作用,将乙烯和乙烷的生成动力学参数单独计算. 动力学模型计算的链增长、烷烃和烯烃生成的活化能均与文献报道值具有较好的一致性. 由F-T合成动力学模型计算的合成气消耗速率、甲烷生成速率和C5+的生成速率较好地与实验值吻合. 通过动力学模型并结合实验结果分析发现,未考虑除化学反应之外的非本征因素的烯烃再吸附动力学模型不能够正确预测烃产物分布偏离ASF规律及烯烷比随碳数增加而下降的现象.     

甲醇分解系统复杂反应动力学研究

采用固定床直流积分反应器,在常压下、国产C301型铜基催化剂上,对甲醇分解反应本征动力学进行了测定,测定时的温度及浓度范围与合成甲醇工业操作条件相似。根据测定数据,应用改进高斯一牛顿法对动力学模型参数进行估值,得到了双响应动力学方程。     

环己醇脱氢催化反应本征动力学研究

采用管式连续流动固定床积分反应器,对环己醇在Cu－Co/MgO催化剂上的脱氢反应本征动力学进行了研究,求出幂式速率模型各项参数,得到反应的表观活化能为44.28kJ/mol.将上述实验数据与由似平衡浓度法导出的速控步骤的数学模型相关联,求出各有关参数和物种的吸附烙.结果表明,以环己醇吸附和表面反应为速控步骤的模型可较好地进行关联.对上述模型进行了方差和残差分析,误差在宏观动力学研究允许范围内,实验无系统误差.方差分析表明,表面反应为速控步骤的模型对描述反应具有相对最小误差.     

La-CoMoN_x/CNTs催化剂上氨分解反应的本征动力学

以La-CoMoNx/CNTs为催化剂,对氨分解制氢反应的本征动力学进行了研究。考察了N2浓度、H2浓度、NH3浓度以及反应温度对反应速率的影响。采用幂指数方程描述反应动力学,确定了本征动力学参数,推导出了本征动力学方程,得到反应的活化能为93.948 kJ/mol。同时对其反应机理进行了探讨,认为La-CoMoNx/CNTs催化剂上氨分解反应遵循Temkin-Pyzhev机理,即表面氮原子的结合脱附为反应的速率控制步骤。     

铜锌铝催化剂上变换反应动力学的研究 Ⅱ.二维多组分扩散模型及效率因子的数值解

本文研究在铜锌铝催化剂上,一氧化碳变换反应中的气体扩散速率对化学反应速率的影响。建立了各反应气体在柱形催化剂内扩散过程的数学模型;并用正交配置法将模型离散后,以拟牛顿法求得数值解,获得颗粒内的气体浓度分布及催化剂的效率因子,并与其它简化模型作了比较;同时通过实验获得化学反应本征动力学方程及宏观反应速率,从而求得效率因子实验值。二维多组分扩散模型理论计算值与实验值是比较接近的,最高偏差13%,平均偏差为7.5%。而一维模型的偏差比其大2—3%,但能简化计算,节省机时。     

B108中温变换催化剂宏观动力学的研究

常压下以内循环无梯度反应器研究了B108铁基中温变换催化剂上水煤气变换反应宏观动力学。测定了反应速率,并用马夸特非线性参数估值法获得了幂函数宏观动力学模型r_s=37.67exp(-43982/RT)y_(CO)~(0.7552)y_(H_2O)~(-0.0367)Y_(CO_2)~(-0.4874)y_(H_2)(1-β)根据方差分析和残差分析,证实模型是高度显著的。由实验数据计算出相应反应条件下的效率因子。内扩散对原粒度B108催化剂上的反应具有严重影响。模型用于工业变换炉催化剂的用量核算,模型值与实际值符合良好。     

叔丁醇溶剂中TS-1催化丙烯环氧化的动力学研究

研究了叔丁醇溶剂中TS-1催化丙烯环氧化反应的本征动力学，反应条件为:温度303.15K～323.15K，丙稀压力0.3 MPa～0.6 MPa。根据反应机理及组分在TS-1上的吸附特点建立了如下的机理模型方程式： 根据实验数据，我们对机理模型进行了参数估值。检验结果表明拟合效果较好，反应符合Eley-Rideal机理，丙烯环氧化反应发生在吸附态的过氧化氢与游离态的丙烯之间。     

铜基催化剂上甲醇常压分解本征动力学的研究 Ⅰ.CO-H_2-CH_3OH 系统

本文在常压下用直流管式等温积分反应器研究了C301型铜基催化剂上CO-H_2-CH_3OH 系统中甲醇分解反应本征动力学。在不同温度和组成的情况下测定了甲醇分解的速率。用非线性最小二乘法对幂函数型甲醇分解反应本征动力学模型进行了参数估值,得到甲醇分解的动力学方程为:R_m=-(dN_m)/(dW)m=0.3202×10~(10)exp(-(26610)/(R_gT))p_(H_2)~(-0.25)p_(CO)~(-0.25)p_m~(0.5)mol/(g·hr)由甲醇分解反应的活化能求得合成反应的活化能为14990 cal/mol。     

单一粒度法研究固定化酶内扩散限制的酶应动力学

本文提出了用一种粒度的固定化酶,利用在高底物浓度与低底物浓度时分别表现为零级反应与一级反应的特点,研究在连续式反应器中内扩散限制下酶反应动力学的方法。通过在棒条状异构化酶上葡萄糖转化为果糖的反应,测求了酶反应的本征参数以及一级反应速度常数、表观米氏常数、底物扩散系数、效率因子等动力学参数。     

低汽气比LB型中温变换催化剂上水煤气变换反应的动力学研究

 采用微型等温积分反应器,在3 MPa,598～728 K以及气体组成(摩尔分率)为CO 0.066～0.139,CO2 0.041～0.1,H2 0.262～0.457,H2O 0.217～0.386和N2 0.077～0.271的条件下,对国产LB型低汽气比中温变换催化剂的动力学特性进行了系统的研究. 对基于一级反应模式、二级反应模式和幂函数经验式的三种变换反应动力学模型,以Simplex-Gauss-Newton复合法估计了相应的模型参数. 数理统计检验结果表明,三种动力学模型在统计学意义上均是可信的. 进一步的工业应用检验表明,由于结构上的不同,当用于非等温工业反应器性能分析时,三种模型预报的结果具有明显差异,相比之下,幂函数型动力学方程更适宜于描述LB型变换催化剂的动力学特性. 因此,由等温实验数据和传统的数理统计检验获得的动力学模型具有不确定性,为使动力学模型的应用更为可靠,对所建立的动力学模型进行工业应用检验是必要的.     

Re/Pt/Ce0.8Zr0.2O2/蜂窝整体催化剂上低温水煤气变换反应动力学研究

采用微分反应器,研究了新型Re/Pt/Ce0.8Zr0.2O2/蜂窝催化剂上低温水煤气变换反应的动力学行为。利用非线性最小二乘法处理正交设计的实验数据,获得了动力学方程的模型参数。所得的结果符合幂函数型动力学方程,经F检验和相关指数检验,实验值和模拟计算值符合较好。在该催化剂上水煤气变换反应的活化能为70kJ/mol,与文献中报道的数值相吻合。该催化剂上反应速率对CO、H2O、H2和CO2的反应级数分别为0.09、0.88、-0.54和-0.11,与传统的Cu基低变催化剂上的反应级数相差较大。这表明,低温水煤气变换反应在两种催化剂上遵循不同的反应机理。     

内扩散对煤和石油焦水蒸气气化反应性能的影响

以内蒙褐煤、神府烟煤、遵义无烟煤和石油焦为研究对象,借助热重分析仪,进行了水蒸气气化动力学研究,得到了4种样品焦的本征动力学方程,分析了水蒸气分压和粒径对气化反应的影响。基于幂函数模型得到的动力学参数,结合气固催化理论,提出了计算内扩散效率因子(η)的方法。计算效率因子(ηcal)和实验效率因子(ηexp)的对比结果表明,使用该方法得到的内扩散效率因子可以用于定量评估水蒸气气化反应中内扩散过程的影响程度。