半水煤氣一步法漿態(tài)床合成二甲醚中型實(shí)驗(yàn)裝置的工程研究

【摘要】：世界能源的緊缺，制約著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。所以各國(guó)都在投巨資，力圖尋求解決能源短缺的有效辦法。由于世界煤和天然氣資源十分豐富，如何更經(jīng)濟(jì)有效、并潔凈地利用這兩種資源，是全球工業(yè)和科技界十分關(guān)心的重要問題。合成氣目前主要用于生產(chǎn)氨和甲醇，隨著煤化工和C1化學(xué)的發(fā)展，人們都在尋求合成氣的其它的利用途徑。二甲醚具有許多優(yōu)良的性質(zhì)，因而由合成氣制DME已成為C1化學(xué)工業(yè)技術(shù)熱點(diǎn)之一。合成二甲醚的工藝大體可以分為一步法和兩步法，由于一步法在化學(xué)平衡上的優(yōu)勢(shì)使得它具有較大的發(fā)展空間，又由于漿態(tài)床技術(shù)的諸多優(yōu)點(diǎn)使得一步法漿態(tài)床技術(shù)成為近年來二甲醚合成的熱點(diǎn)技術(shù)，它也將成為二甲醚合成的主導(dǎo)生產(chǎn)工藝。 本課題主要對(duì)漿態(tài)床合成工藝進(jìn)行了研究，通過冷模試驗(yàn)和中型試驗(yàn)裝置的冷運(yùn)，研究壓力、表觀氣速和固體顆粒濃度對(duì)漿態(tài)床反應(yīng)器中的流體動(dòng)力學(xué)和傳質(zhì)特性的影響，應(yīng)用流體動(dòng)力學(xué)和氣液傳質(zhì)理論，對(duì)操作變量和漿態(tài)床反應(yīng)器運(yùn)行參數(shù)之間的內(nèi)在關(guān)系進(jìn)行了分析。作為本課題的另外一個(gè)重要方面，為將反應(yīng)器從實(shí)驗(yàn)室規(guī)模放大到工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模，在導(dǎo)師的帶領(lǐng)下，作者與有關(guān)企業(yè)合作建立了一套1000噸／年一步法漿態(tài)床合成二甲醚中型試驗(yàn)裝轉(zhuǎn)置，通過對(duì)該裝置各個(gè)單元 【關(guān)鍵詞】：半水煤氣 一步法 漿態(tài)床 二甲醚 中型試驗(yàn)裝置 工程研究
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2005
【分類號(hào)】：TQ223.24
【目錄】：

• 摘要4-8
• ABSTRACT8-22
• 第一章 文獻(xiàn)綜述22-61
• 1.1 二甲醚的用途22-23
• 1.2 二甲醚生產(chǎn)方法23-29
• 1.2.1 甲醇脫水法(液相法和氣相法)24
• 1.2.2 合成氣一步法(兩相法和三相法)24-29
• 1.3 合成二甲醚與合成甲醇過程的比較29-31
• 1.4 漿態(tài)床反應(yīng)器31-58
• 1.4.1 漿態(tài)床反應(yīng)器中的反應(yīng)過程31-35
• 1.4.2 漿態(tài)床反應(yīng)器的流型區(qū)域35-37
• 1.4.3 氣、液、固三相流動(dòng)結(jié)構(gòu)的研究37-40
• 1.4.4 氣含率40-49
• 1.4.5 氣泡及其尾渦的流動(dòng)行為49-54
• 1.4.6 氣液傳質(zhì)系數(shù)54-58
• 1.5 制約二甲醚發(fā)展的因素58
• 1.6 本課題的意義和內(nèi)容58-61
• 第二章 流體動(dòng)力學(xué)61-85
• 2.1 氣含率沿反應(yīng)器軸向的分布61-66
• 2.2 影響氣含率的因素66-80
• 2.2.1 操作變量對(duì)氣含率的影響67-71
• 2.2.2 氣體性質(zhì)和氣體動(dòng)量對(duì)氣含率的影響71-75
• 2.2.3 半經(jīng)典理論預(yù)測(cè)氣含率75-80
• 2.3 固體顆粒濃度沿反應(yīng)器軸向分布80-83
• 2.4 本章小結(jié)83-85
• 第三章 氣液傳質(zhì)特性85-99
• 3.1 影響k_L的因素85-88
• 3.2 體積氣液傳質(zhì)系數(shù)的預(yù)測(cè)88-90
• 3.3 操作變量對(duì)體積氣液傳質(zhì)系數(shù)的影響90-96
• 3.3.1 壓力的影響90-92
• 3.3.2 表觀氣速的影響92-94
• 3.3.3 固體顆粒濃度的影響94-96
• 3.4 氣體溶解度96-97
• 3.5 本章小結(jié)97-99
• 第四章 中型試驗(yàn)裝置運(yùn)行分析99-114
• 4.1 反應(yīng)器溫度的軸向分布99-104
• 4.1.1 升溫過程100-101
• 4.1.2 催化劑還原過程101-103
• 4.1.3 正常生產(chǎn)過程103-104
• 4.2 反應(yīng)溫度對(duì)合成工藝的影響104-107
• 4.2.1 反應(yīng)溫度對(duì)轉(zhuǎn)化率的影響105
• 4.2.2 反應(yīng)溫度對(duì)產(chǎn)物生成速度的影響105-106
• 4.2.3 反應(yīng)溫度對(duì)產(chǎn)物選擇性的影響106-107
• 4.3 進(jìn)料空速對(duì)合成工藝的影響107-109
• 4.3.1 進(jìn)料空速對(duì)轉(zhuǎn)化率的影響107-108
• 4.3.2 進(jìn)料空速對(duì)時(shí)空收率的影響108-109
• 4.3.3 進(jìn)料空速對(duì)產(chǎn)物選擇性的影響109
• 4.4 反應(yīng)壓力對(duì)合成工藝的影響109-112
• 4.4.1 反應(yīng)壓力對(duì)轉(zhuǎn)化率的影響110
• 4.4.2 反應(yīng)壓力對(duì)產(chǎn)物生成速度的影響110-111
• 4.4.3 反應(yīng)壓力對(duì)產(chǎn)物選擇性的影響111-112
• 4.5 本章小結(jié)112-114
• 第五章 二甲醚合成漿態(tài)床反應(yīng)器的設(shè)計(jì)114-137
• 5.1 概述114-115
• 5.2 二甲醚合成漿態(tài)床反應(yīng)器的設(shè)計(jì)要點(diǎn)115-121
• 5.2.1 氣體分布器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)115-117
• 5.2.2 反應(yīng)器高徑比和同軸直徑比117-120
• 5.2.3 反應(yīng)器的氣液固三相分離及惰性溶劑的循環(huán)120
• 5.2.4 其它塔內(nèi)件的設(shè)計(jì)120-121
• 5.3 二甲醚合成漿態(tài)床反應(yīng)器的整體設(shè)計(jì)121-126
• 5.4 漿態(tài)床反應(yīng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算126-135
• 5.4.1 漿態(tài)床床徑的確定126-130
• 5.4.2 漿態(tài)床床高的確定130-133
• 5.4.3 流化床內(nèi)構(gòu)件的設(shè)計(jì)133-135
• 5.5 本章小結(jié)135-137
• 第六章 結(jié)論及建議137-141
• 6.1 結(jié)論137-139
• 6.2 建議139-141
• 參考文獻(xiàn)141-147
• 附錄：中型試驗(yàn)裝置介紹147-166
• 1 裝置概述147
• 2 工藝流程描述147-149
• 3 工藝操作原理149-153
• 3.1 預(yù)處理工段149-150
• 3.2 反應(yīng)工段150-152
• 3.3 產(chǎn)品回收工段152-153
• 4 初始開工153-160
• 4.1 管線試壓方案153-154
• 4.2 管線吹掃方案154-155
• 4.3 總體氣密性試驗(yàn)155-157
• 4.4 催化劑裝填方案157-160
• 5 開工方案160-163
• 5.1 催化劑還原方案160-162
• 5.2 開工方案162-163
• 6 停工方案163-165
• 6.1 正常停工163-164
• 6.2 事故停工164-165
• 7 小結(jié)165-166
• 致謝166-167
• 作者簡(jiǎn)介167-169
• 博士學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性說明169

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