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《試析乙醇脫水制乙烯反應(yīng)器的模型化研究》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、北京化工大學(xué)碩士學(xué)位論文乙醇脫水制乙烯反應(yīng)器的模型化研究姓名:周敏燕申請學(xué)位級別:碩士專業(yè):化學(xué)工藝指導(dǎo)教師:陳曉春20080603摘要乙醇脫水制乙烯反應(yīng)器的模型化研究石油資源危機(jī)將給以石油為原料的乙烯工業(yè)帶來巨大沖擊,而生物質(zhì)發(fā)酵乙醇可以作為生產(chǎn)乙烯的原料,并且具有可再生性,因此,石油的不可再生性給乙醇脫水制乙烯技術(shù)路線的發(fā)展創(chuàng)造了機(jī)會。目前乙醇制乙烯的技術(shù)路線得到了國內(nèi)外廣泛關(guān)注。本文采用多相催化固定床管式積分反應(yīng)器,對活性氧化鋁上乙醇催化脫水生成乙烯的動力學(xué)進(jìn)行了實驗研究,獲得了相應(yīng)的宏觀動力學(xué)模型,—47.116x10312,主反應(yīng)和副反應(yīng)的
2、動力學(xué)方程為別為:一%,1.065×103P—瓦一(1一x),-67.598×10,.rc;10.158×eT(1一x)o’蝴。建立了固定床催化反應(yīng)器一維和二維擬均相模型,計算了相關(guān)的物性參數(shù)和反應(yīng)器模型參數(shù),應(yīng)用正交配置法,將二維偏微分方程組轉(zhuǎn)化為常微分方程組,然后用龍格.庫塔法進(jìn)行求解。模擬結(jié)果表明:乙醇脫水生成乙烯為吸熱反應(yīng),隨著反應(yīng)的進(jìn)行,反應(yīng)管軸向溫度略有所降低,但溫差不會超過4℃;徑向溫差較小,基本在5℃左右。在410℃下,副產(chǎn)物乙醚非常少,摩爾分率不超過O.4%。二維模擬的結(jié)果與一維基本一致,催化床層徑向上的濃度梯度和溫度梯度很小,因此
3、基本上可以用一維模型來模擬此反應(yīng)器。關(guān)鍵詞:乙烯,乙醇,固定床反應(yīng)器,一維模型,二維模型,模型化研究ABSTRACTSTUDYONTHEMoDELINGOFTHEREACToRFoRETHANOLDEHYDRATIONTOETHYLENEABSTRACTPetroleumresou濺isnon—renewableandd巧ingupgradually,whiChbrought掣eatchallengesforethyleneindustries,andothernewaltemativerawmaterialsaredesired.Tllleetha
4、nol,produced丘Ombiomassfbnllentation,isanewaltemative,alsoitisregeneratiVe.’I'lletechnologyofemyleneproductionbyethanoldehydrationhaspresentedgoodperspectiveandobtainedmanyattentions.Inthiswork,thereactionkineticsforthecatalyticdehydrationofethanolt0ethyleneon丫一A1203catalystswas
5、studied,andaf奴edbedoftubularintegralreactorwasused.Themacrokineticmodelswereobtained:a)=!!:!!壘塑!l盈一,口=1.065×103e盯(1一石)isthehostreactionkineticequationandb)一67.598x103一乞一10.158×P—]云r一(1一x)0‘8473isthesideone.one.dimensionandtwo-dimensionmodelswereestablishedforthefixed.bedreactor
6、,respectiVely;thephysicpropertiesandmodelparameterswerecalculated.Inmodelsolution,two—dimensionpartialdi骶rentialequationsweretransferrediIlto0rdina巧differentialequationsbyusingorthogonalcollocationmethod,andthesuccessivesolutionwasbyusingRunge—Kuttamethod.,】meresultsshowedthata
7、)thedehydrationofethanoltoethyleneisanendotherI】[1icⅡI北京化工大學(xué)碩士學(xué)位論文reaction,theaxialtemperatureisslightlyloweredalongthereactor,withatemperaturedifferencelessthan4℃;b)theradialtemperaturedi£盹renCeisaround5℃;C)thebyproductofetherisVe巧tinyunder410℃,withamolarpercentagelessthanO.4%
8、;d)thedifferencesofconcentrationandtemperatureareVe巧sm