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在固定床、三相机械搅拌淤浆床反应器中研究合成气合成二甲醚及反应动力学。双功能催化剂在三相机械搅拌淤浆床中存在失活现象,探讨催化剂失活的原因。
在直流流动等温积分反应器中,在反应压力3.0~7.0MPa、温度220~260℃及空速500~2000mL·g-1·h-1的条件下,研究了合成气合成二甲醚双功能复合型催化剂和混合型催化剂的催化性能。
在三相机械搅拌淤浆床反应器中使用双功能催化剂合成气合成二甲醚的适宜工艺条件为:反应温度240~250℃、压力5.0~7.0MPa、空速1000~1500mL/(g·h)。三相机械搅拌淤浆床反应器中,由于惰性介质的存在,溶解度小的氮气对反应的影响减弱。原料气中氮气含量相同,H2/(CO+CO2)摩尔比值为1.6:1时,合成气直接合成二甲醚的效果较佳。获得三相机械搅拌淤浆床宏观动力学方程模型参数,依据不同氮气含量时的宏观动力学反应速率常数的计算结果,证实以各组分逸度表示的三相机械搅拌淤浆床宏观动力学模型适用于合成气合成二甲醚的动力学计算。
使用三相机械搅拌淤浆床—固定床反应装置合成二甲醚,原料气先在三相机械搅拌淤浆床反应器中反应,由于此时原料气中CO浓度高,反应速率快,反应放出热量多;三相床能及时移走反应热,防止催化剂过热失活。探讨了合成气含水蒸汽对合成二甲醚以及合成甲醇的影响,认为反应中生成的水是催化剂活性降低的原因之一。