计算机模拟辅助的催化反应工程研究与工艺技术开发
发布时间：2021-08-06 11:02
针对催化反应动力学、催化剂颗粒工程设计、反应器分析及工艺系统开发的科学、技术与工程问题,在原化工部科技局制定的开发工作框图基础上,结合高技术研究所研发工作的发展要求,发展了计算机模拟辅助的催化反应工程研究与工艺技术开发方法,该方法更加突出了计算机模拟在多尺度研发工作中的重要性,旨在缩短研发周期,保证项目高效实施。同时对催化反应工程研究与工艺系统开发的相关发展进行综述、探讨和展望。
【文章来源】：化工学报. 2020,71(01)北大核心EICSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
计算机模拟辅助的反应器传递强化：强放热固定床反应器的传热强化思路
正如Dudukovi?等[4]所指出的：基于对涉及的反应路径的认识，寻找具有最佳流动和相接触模式的反应器以实现化学反应；同时应该检查反应与分离有效耦合（或其他过程强化）的机会。只有这样，才能进行模试实验实施与放大。然而，目前世界上大多数工艺开发并未遵循此道。催化/化学研究主要依赖试错法，而后通常选择所熟悉的反应器型式进行实验，且在对内在现象仅有有限认识的情况下，采用统计方式获得最佳的操作状况。因此，在工业装置上，期望的设计指标通常难以达到，而实验需要在昂贵的费用下运行。最终，由于费用昂贵而避免使用中试装置，得到费用代价高得多的不良工业装置[3]。图6 反应转化率对各项费用的影响[42]
图5 工艺系统开发的“洋葱”模型[42]为解决上述问题，本研究组提出催化反应技术开发应在化工系统工程的指导下进行，在过程研究的初期，化工系统工程师应参与其中，并提出概念设计的总体工艺，在过程研究的后续各个阶段，进行逐级评价和工艺改进（图2）。
【参考文献】：
期刊论文
[1]等温滴定量热法测定酶催化反应的热动力学参数[J]. 彭尚,孙丽霞,熊珍爱,周利琴,兰雄雕,孙建华,童张法,廖丹葵. 化工进展. 2016(11)
[2]甲缩醛合成反应及其动力学研究进展[J]. 魏焕梅,李臻. 化工进展. 2014(02)
[3]丙烷脱氢催化反应机理及动力学研究进展[J]. 刘淑鹤,方向晨,张喜文,张海娟. 化工进展. 2009(02)
[4]悬浮型光催化纳滤膜反应器处理H酸废水光催化降解效率及反应动力学[J]. 张爱勇,肖羽堂,吕晓龙,高冠道,张萌. 化工进展. 2007(11)
[5]二氧化钛光催化降解甲醛反应动力学研究[J]. 廖东亮,肖新颜,邓沁,张会平,万彩霞. 化工环保. 2003(04)
[6]基于详细机理动力学的费-托合成单颗粒催化剂模拟Ⅱ.扩散反应行为及活性分布[J]. 王逸凝,李永旺,徐元源,赵玉龙,张碧江. 催化学报. 2001(01)
[7]基于详细机理动力学的费-托合成单颗粒催化剂模拟Ⅰ.颗粒模型化与数值计算方法[J]. 王逸凝,李永旺,徐元源,赵玉龙,张碧江. 催化学报. 2001(01)
[8]Fe-Mn工业催化剂F-T合成详细机理动力学研究 I.反应性能及初步反应机理[J]. 吉媛媛,杨继礼,相宏伟,徐元源,李永旺,钟炳. 燃料化学学报. 1999(S1)
[9]工业Fe-Cu-K催化剂上费托合成反应动力学（Ⅱ）——模型筛选与参数估值[J]. 马文平,李永旺,赵玉龙,周敬来,钟炳. 化工学报. 1999(02)
[10]工业Fe-Cu-K催化剂上费托合成反应动力学（Ⅰ）——基于机理的动力学模型[J]. 马文平,李永旺,赵玉龙,徐元源,周敬来. 化工学报. 1999(02)
本文编号：3325652
【文章来源】：化工学报. 2020,71(01)北大核心EICSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
计算机模拟辅助的反应器传递强化：强放热固定床反应器的传热强化思路
正如Dudukovi?等[4]所指出的：基于对涉及的反应路径的认识，寻找具有最佳流动和相接触模式的反应器以实现化学反应；同时应该检查反应与分离有效耦合（或其他过程强化）的机会。只有这样，才能进行模试实验实施与放大。然而，目前世界上大多数工艺开发并未遵循此道。催化/化学研究主要依赖试错法，而后通常选择所熟悉的反应器型式进行实验，且在对内在现象仅有有限认识的情况下，采用统计方式获得最佳的操作状况。因此，在工业装置上，期望的设计指标通常难以达到，而实验需要在昂贵的费用下运行。最终，由于费用昂贵而避免使用中试装置，得到费用代价高得多的不良工业装置[3]。图6 反应转化率对各项费用的影响[42]
图5 工艺系统开发的“洋葱”模型[42]为解决上述问题，本研究组提出催化反应技术开发应在化工系统工程的指导下进行，在过程研究的初期，化工系统工程师应参与其中，并提出概念设计的总体工艺，在过程研究的后续各个阶段，进行逐级评价和工艺改进（图2）。
【参考文献】：
期刊论文
[1]等温滴定量热法测定酶催化反应的热动力学参数[J]. 彭尚,孙丽霞,熊珍爱,周利琴,兰雄雕,孙建华,童张法,廖丹葵. 化工进展. 2016(11)
[2]甲缩醛合成反应及其动力学研究进展[J]. 魏焕梅,李臻. 化工进展. 2014(02)
[3]丙烷脱氢催化反应机理及动力学研究进展[J]. 刘淑鹤,方向晨,张喜文,张海娟. 化工进展. 2009(02)
[4]悬浮型光催化纳滤膜反应器处理H酸废水光催化降解效率及反应动力学[J]. 张爱勇,肖羽堂,吕晓龙,高冠道,张萌. 化工进展. 2007(11)
[5]二氧化钛光催化降解甲醛反应动力学研究[J]. 廖东亮,肖新颜,邓沁,张会平,万彩霞. 化工环保. 2003(04)
[6]基于详细机理动力学的费-托合成单颗粒催化剂模拟Ⅱ.扩散反应行为及活性分布[J]. 王逸凝,李永旺,徐元源,赵玉龙,张碧江. 催化学报. 2001(01)
[7]基于详细机理动力学的费-托合成单颗粒催化剂模拟Ⅰ.颗粒模型化与数值计算方法[J]. 王逸凝,李永旺,徐元源,赵玉龙,张碧江. 催化学报. 2001(01)
[8]Fe-Mn工业催化剂F-T合成详细机理动力学研究 I.反应性能及初步反应机理[J]. 吉媛媛,杨继礼,相宏伟,徐元源,李永旺,钟炳. 燃料化学学报. 1999(S1)
[9]工业Fe-Cu-K催化剂上费托合成反应动力学（Ⅱ）——模型筛选与参数估值[J]. 马文平,李永旺,赵玉龙,周敬来,钟炳. 化工学报. 1999(02)
[10]工业Fe-Cu-K催化剂上费托合成反应动力学（Ⅰ）——基于机理的动力学模型[J]. 马文平,李永旺,赵玉龙,徐元源,周敬来. 化工学报. 1999(02)
本文编号：3325652
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huagong/3325652.html