固定流化床反应器中NO一步氧化苯制苯酚反应过程研究

摘要

采用固定流化床反应器，系统研究了工艺条件对该反应体系及催化剂性能的影响，在固定流化床反应器性能考察的基础上，以单因素实验法系统考察了温度(300-500℃)、原料苯/N2O摩尔配比(4∶1-16∶1)和操作空速(2500-4500h-1)等对反应过程的影响；并基于单因素实验结果，采用L9(34)正交实验设计，综合考察了温度、原料苯/N2O摩尔配比和操作空速对N2O一步氧化苯制苯酚反应过程规律及产物分布的影响。以苯酚收率最大为目标函数最终确定的相对适宜工艺条件为：温度430℃、原料苯/N2O摩尔配比9∶1、操作空速3100h-1。
　　 采用等温固定流化床反应器，对N2O一步氧化苯制苯酚所用Fe-ZSM-5分子筛催化剂的再生工艺条件进行了较为系统的实验研究。在对固定流化床反应器性能研究的基础上，以单因素实验法系统考察了再生温度(350～550℃)、再生气中N2O体积分率(6.25～25％)和再生空速(2500-4500h-1)等对再生过程的影响；并基平单因素实验结果，采用L9(34)正交实验设计，综合考察了再生温度、再生气中N2O体积分率和再生操作气速对再生过程的影响。以苯酚收率最大为目标函数最终确定的相对适宜再生工艺条件为：再生温度440℃、再生气中N2O体积分率12.50％、再生空速3700h-1。
　　 采用固定流化床反应器，系统研究了周期操作对该反应体系及催化剂性能的影响，以期为该反应的循环流化床应用提供基础参考。在固定流化床中反应和再生工艺条件研究基础上，以单因素实验法系统考察了操作周期和裂度对该非稳态反应过程的影响；并基于单因素实验结果，采用L9(34)正交实验设计，综合考察操作周期(2～10min)和裂度(0.1～0.9)对N2O一步氧化苯制苯酚反应过程规律的影响。以苯酚收率最大为目标函数最终确定的相对适宜的周期操作条件为：操作周期6min，裂度0.4。
　　 应用Kunni-Levenspiel(K-L)三相鼓泡流化床模型，对Fe-ZSM-5分子筛上N2O一步法制苯酚反应进行了模拟计算，探讨了各参数对该反应性能的影响，计算结果显示反应温度越高，N2O转化率越高，气泡有效直径大小会影响气固接触效率，气泡尺寸越大，N2O转化率越低。

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论文说明：符号说明

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前言

第一章　文献综述

1.1苯酚的用途及需求状况

1.2目前苯酚的生产方法简介

1.3 Fe-ZSM-5分子筛上N2O一步氧化苯制苯酚工艺条件研究现状

1.3.1温度对一步法制备苯酚反应的影响

1.3.2空速对一步法制备苯酚反应的影响

1.3.3原料配比对一步法制备苯酚反应影响

1.4分子筛的失活

1.4.1催化剂失活的分类

1.4.2分子筛催化剂上的积炭失活

1.4.3 N2O一步氧化苯制苯酚反应反应中催化剂的积炭和失活

1.5固体流态化

1.5.1流化床反应器

1.5.2流态化现象

1.5.3压降与流速的关系

1.5.4起始流化速度与带出速度

1.5.5流化床反应器的优点

第二章　实验部分

2.1实验原料和仪器

2.1.1催化剂制备及水热处理所用的实验原料和仪器

2.1.2冷模实验原料和仪器

2.1.3工艺条件研究所用的实验原料和仪器

2.2催化剂的制备及水热处理

2.2.1离子交换法制备Fe-ZSM-5分子筛催化剂

2.2.2催化剂的水热处理

2.3催化剂性能评价基准

2.3.1水蒸气预处理实验

2.3.2 N2O一步氧化苯制苯酚工艺条件研究

2.4分析方法的建立

2.4.1色谱分析条件

2.4.2产物组成定量方法

2.4.3产物浓度及相关参数计算方法

2.5预备实验

2.5.1热电偶的标定

2.5.2 SZB-2型微量双柱塞泵的标定

2.5.3 D07-11／ZM型MFC气体流量计的标定

2.5.4反应系统气密性检验

2.6冷模实验

2.6.1起始流化速度和带出速度的理论计算

2.6.2平均内径37mm的锥形固定流化床实验结果

2.6.3φ7×1的直管反应器实验结果

2.6.4φ21×3的直管反应器实验结果

2.6.5冷模实验结果讨论

第三章　固定流化床反应器N2O一步氧化苯制苯酚工艺条件研究

3.1反应温度的影响

3.2原料配比的影响

3.3操作空速的影响

3.4适宜工艺条件探讨

3.5本章小结

第四章　固定流化床反应器N2O一步氧化苯制苯酚再生工艺条件研究

4.1再生温度的影响

4.2再生气中N2O体积分率的影响

4.3再生空速的影响

4.4再生时间的影响

4.5适宜再生工艺条件探讨

4.6本章小结

第五章　固定流化床反应器N2O一步氧化苯制苯酚周期操作工艺条件研究

5.1操作周期的影响

5.2裂度的影响

5.3适宜工艺条件探讨

5.4本章小结

第六章 N2O一步氧化苯氧化制苯酚反应鼓泡流化床模型

6.1 K-L鼓泡流化床模型

6.2不同温度对N2O转化率的影响

6.3不同气泡直径对N2O转化率的影响

6.4本章小结

第七章 结论

参考文献

致谢

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