XAD-101型催化剂上甲醇脱水反应动力学的研究及其工业侧线实验

摘要

二甲醚是一种新兴的民用燃料，其性能与液化石油气相似，具有很多优点。以天然气或煤为原料生产洁净的二甲醚燃料，作为石油资源的补充，解决能源短缺和环境保护问题，对我国具有重要的经济意义和战略意义。二甲醚生产的主要工艺是甲醇气相脱水法。对甲醇脱水生成二甲醚的反应动力学的研究将为工艺设计提供重要参数。 本文采用单管式固定床反应器测定甲醇在XAD-101 型催化剂上生成二甲醚反应的动力学方程；并对其进行了工业侧线实验。主要工作包括以下几个方面： 建立了甲醇反应生成二甲醚体系的色谱分析方法，该方法采用POLT-Q 色谱柱，氢火焰监测器（FID）和热导检测器（TCD）联用，同时对工业中取样操作进行了规范。对XAD-101型催化剂基础性能进行测定。 利用改进后的单管式固定床反应器分别测定了温度在220~400℃间、液空速在3.43~41.68ml/g.h 间，甲醇在XAD-101 型催化剂上脱水生成二甲醚的反应动力学数据。对反应的影响因素进行了分析。利用Langmiur 均匀吸附理论建立双曲型本征动力学模型，通过实验数据进行参数估计，得到了适合的反应速率方程,其相对偏差最大为12.86％，负偏差最大为-12.43％，相对偏差绝对值的平均数为4.96％。并与实验室数据作图比较得到偏差较小。 采用冷管式反应器作为工业侧线实验反应装置，进行了中试实验。测定了甲醇入口温度在170~205℃间、流量在180~225kg/h 间反应器个位置的组成。得到了较佳的工艺条件：原料入口温度为180~190℃，流量220~250kg/h 左右。