工业原料气中杂质对CO偶联反应的影响和失活动力学

摘要

该文采用已经过工业模试长运转的FZH100型催化剂研究了各杂质气体对偶联反应的影响.结果表明:不同温度条件下二氧化碳或甲烷含量在10﹪以下对CO偶联反应中CO转化率、草酸二乙酯选择性和空时收率没有明显影响.而氢气和氧气对CO偶联反应影响较大随着通入氧气浓度增加和反应温度升高,CO转化率和草酸二乙酯空时收率升高,而草酸二乙酯选择性下降.这主要是因为加氧后生成了乙酸乙酯所致.该文重点研究了氢气对CO偶联反应的影响,分别考察了不同氢气逍度、不同温度和不同空时条件下含有氢气对CO偶联反应的影响,结果发现氢气的存在使反应过程中CO转化率、草酸二乙酯选择性和空时收率明显下降,且在实验条件范围内,原料气中氢气浓度越高、反应温度越高,催化剂活性下降越快,并存在一个最佳空时τ=1.8秒,小于或大于此空时时催化剂活性下降得都相对较快.这主要是因为氢气与亚硝酸乙酯反应生成了副产物乙醇的缘故.并根据研究结果提出了含氢失活宏观动力学方程,并利用所得失活动力学方程对氢气气氛下催化剂的失活机理进行了初步探讨.

目录

文摘

英文文摘

前言

第一章文献综述

1.1草酸生产技术回顾

1.1.1传统草酸生产技术回顾

1.1.2一氧化碳合成草酸法

1.2催化剂的失活

1.2.1催化剂的中毒失活

1.2.2催化剂的烧结和热失活

1.2.3污染失活

1.3催化剂失活动力学

1.4论文工作的提出

第二章实验部分

2.1实验原理

2.1.1生成亚硝酸乙酯的反应

2.1.2一氧化碳偶联制草酸二乙酯的反应

2.2实验设备与流程

2.2.1亚硝酸乙酯发生装置

2.2.2一氧化碳偶联制草酸二乙酯反应装置和各气氛对一氧化碳偶联反应影响的实验测定

2.3 原料来源及规格

2.4样品分析法

2.4.1混入甲烷或二氧化碳后，对反应气相组成的分析

2.4.2亚硝酸乙酯的分析

2.4.3液体产品的分析

2.4.4混入氢以后一氧化碳、氢气的分析

2.5实验条件的确定及实验步骤

2.5.1实验条件的确定

2.5.2恒温区的测定

2.5.3内、外扩散的消除

2.5.4实验操作步骤

2.5.5实验结果计算

第三章不同气氛对一氧化碳催化偶联反应的影响

3.1氧气气氛对催化剂活性的影响

3.1.1氧气浓度对催化剂活性的影响

3.1.2反应温度对催化剂活性的影响

3.1.3催化剂的再生

3.1.4小结

3.2甲烷、二氧化碳气氛对催化剂性的影响

3.2.1甲烷的加入对催化剂活性的影响

3.2.2二氧化碳对催化剂活性的影响

3.3氢气气氛对催化剂活性的影响

3.3.1氢气浓度对催化剂活性的影响

3.3.2反应温度对催化剂活性的影响

3.3.3不同空时对催化剂活性的影响

3.3.4氢气与亚硝酸乙酯或CO的反应考察

3.3.5催化剂的再生

3.3.6小结

第四章氢气气氛下失活动力学方程

4.1氢气气氛下CO偶联反应催化剂失活动力学模型

4.2不同反应条件对催化剂活性的影响

4.2.1反应温度对催化剂活性的影响

4.2.2氢气浓度对催化剂活性的影响

4.2.3空时对催化剂活性的影响

4.3动力学方程的回归

4.3.1-da/dt与氢气浓度关系的回归

4.3.2 K0与E的求取

4.4对氢气气氛下失活动力学方程的分析

4.5小结

第五章结论

附录

附录1校正因子的计算

附录2一氧化碳偶联反应和临氢失活反应的系统物料衡算

附录3一氧化碳偶联反应和临氢失活反应的热力学计算

附录4加入氢气后CO偶联反应色质联用图

主要符号表

参考文献

致谢