C306催化剂上甲醇合成宏观动力学研究

摘要

在内循环无梯度反应器中对C306铜基催化剂甲醇合成反应宏观动力学进行了研究.实验压力为5 Mpa,反应温度为483.15～523.15 K,原料气气体组成与工业生产条件类似,内循环无梯度反应器满足宏观动力学实验要求.实验采用工业原粒度ф5 mm×5 mm圆柱状催化剂,选取各组成以逸度表示的CO、CO2加氢合成甲醇的Langmuir-Hinshelwood-Hougen-Watson型宏观动力学模型,即:rco=-dNco/dw=kfcof2H2(1-β1)/(1+Kcofco+Kco2+KH2fH2)3、rco2=-dNco2/dw=k2fco2f3H2(1-β2)/(1+Kcofco+KH2fH2)4,其中k1=k01exp(-E1/RT)、k2=k02exp(-E2/RT).根据测定的20套动力学实验数据,运用改进的遗传算法和马夸特算法相结合的方法,通过计算机数值模拟确定动力学参数,其中CO和CO2的指前因子k01、k02分别为379.9和5405.2,活化能E1、E2分别为40605.75 J·mol-1和60435.19 J·mol-1.残差分析和统计检验表明,动力学模型是适定的.与同等条件下的其它国产催化剂比较表明,催化剂C306低温段的甲醇生成反应速率最高.