半水煤气一步法浆态床合成二甲醚中型实验装置的工程研究

【摘要】：世界能源的紧缺，制约着全球经济的发展。所以各国都在投巨资，力图寻求解决能源短缺的有效办法。由于世界煤和天然气资源十分丰富，如何更经济有效、并洁净地利用这两种资源，是全球工业和科技界十分关心的重要问题。合成气目前主要用于生产氨和甲醇，随着煤化工和C1化学的发展，人们都在寻求合成气的其它的利用途径。二甲醚具有许多优良的性质，因而由合成气制DME已成为C1化学工业技术热点之一。合成二甲醚的工艺大体可以分为一步法和两步法，由于一步法在化学平衡上的优势使得它具有较大的发展空间，又由于浆态床技术的诸多优点使得一步法浆态床技术成为近年来二甲醚合成的热点技术，它也将成为二甲醚合成的主导生产工艺。 本课题主要对浆态床合成工艺进行了研究，通过冷模试验和中型试验装置的冷运，研究压力、表观气速和固体颗粒浓度对浆态床反应器中的流体动力学和传质特性的影响，应用流体动力学和气液传质理论，对操作变量和浆态床反应器运行参数之间的内在关系进行了分析。作为本课题的另外一个重要方面，为将反应器从实验室规模放大到工业生产规模，在导师的带领下，作者与有关企业合作建立了一套1000吨／年一步法浆态床合成二甲醚中型试验装转置，通过对该装置各个单元 【关键词】：半水煤气 一步法 浆态床 二甲醚 中型试验装置 工程研究
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TQ223.24
【目录】：

• 摘要4-8
• ABSTRACT8-22
• 第一章 文献综述22-61
• 1.1 二甲醚的用途22-23
• 1.2 二甲醚生产方法23-29
• 1.2.1 甲醇脱水法(液相法和气相法)24
• 1.2.2 合成气一步法(两相法和三相法)24-29
• 1.3 合成二甲醚与合成甲醇过程的比较29-31
• 1.4 浆态床反应器31-58
• 1.4.1 浆态床反应器中的反应过程31-35
• 1.4.2 浆态床反应器的流型区域35-37
• 1.4.3 气、液、固三相流动结构的研究37-40
• 1.4.4 气含率40-49
• 1.4.5 气泡及其尾涡的流动行为49-54
• 1.4.6 气液传质系数54-58
• 1.5 制约二甲醚发展的因素58
• 1.6 本课题的意义和内容58-61
• 第二章 流体动力学61-85
• 2.1 气含率沿反应器轴向的分布61-66
• 2.2 影响气含率的因素66-80
• 2.2.1 操作变量对气含率的影响67-71
• 2.2.2 气体性质和气体动量对气含率的影响71-75
• 2.2.3 半经典理论预测气含率75-80
• 2.3 固体颗粒浓度沿反应器轴向分布80-83
• 2.4 本章小结83-85
• 第三章 气液传质特性85-99
• 3.1 影响k_L的因素85-88
• 3.2 体积气液传质系数的预测88-90
• 3.3 操作变量对体积气液传质系数的影响90-96
• 3.3.1 压力的影响90-92
• 3.3.2 表观气速的影响92-94
• 3.3.3 固体颗粒浓度的影响94-96
• 3.4 气体溶解度96-97
• 3.5 本章小结97-99
• 第四章 中型试验装置运行分析99-114
• 4.1 反应器温度的轴向分布99-104
• 4.1.1 升温过程100-101
• 4.1.2 催化剂还原过程101-103
• 4.1.3 正常生产过程103-104
• 4.2 反应温度对合成工艺的影响104-107
• 4.2.1 反应温度对转化率的影响105
• 4.2.2 反应温度对产物生成速度的影响105-106
• 4.2.3 反应温度对产物选择性的影响106-107
• 4.3 进料空速对合成工艺的影响107-109
• 4.3.1 进料空速对转化率的影响107-108
• 4.3.2 进料空速对时空收率的影响108-109
• 4.3.3 进料空速对产物选择性的影响109
• 4.4 反应压力对合成工艺的影响109-112
• 4.4.1 反应压力对转化率的影响110
• 4.4.2 反应压力对产物生成速度的影响110-111
• 4.4.3 反应压力对产物选择性的影响111-112
• 4.5 本章小结112-114
• 第五章 二甲醚合成浆态床反应器的设计114-137
• 5.1 概述114-115
• 5.2 二甲醚合成浆态床反应器的设计要点115-121
• 5.2.1 气体分布器结构的设计115-117
• 5.2.2 反应器高径比和同轴直径比117-120
• 5.2.3 反应器的气液固三相分离及惰性溶剂的循环120
• 5.2.4 其它塔内件的设计120-121
• 5.3 二甲醚合成浆态床反应器的整体设计121-126
• 5.4 浆态床反应器的设计计算126-135
• 5.4.1 浆态床床径的确定126-130
• 5.4.2 浆态床床高的确定130-133
• 5.4.3 流化床内构件的设计133-135
• 5.5 本章小结135-137
• 第六章 结论及建议137-141
• 6.1 结论137-139
• 6.2 建议139-141
• 参考文献141-147
• 附录：中型试验装置介绍147-166
• 1 装置概述147
• 2 工艺流程描述147-149
• 3 工艺操作原理149-153
• 3.1 预处理工段149-150
• 3.2 反应工段150-152
• 3.3 产品回收工段152-153
• 4 初始开工153-160
• 4.1 管线试压方案153-154
• 4.2 管线吹扫方案154-155
• 4.3 总体气密性试验155-157
• 4.4 催化剂装填方案157-160
• 5 开工方案160-163
• 5.1 催化剂还原方案160-162
• 5.2 开工方案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 小结165-166
• 致谢166-167
• 作者简介167-169
• 博士学位论文独创性说明169

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