直接法煤制低碳烯烃传递与反应介尺度调控及超重力强化

基本信息
批准号:91334206
项目类别:重大研究计划
资助金额:300.00
负责人:张燚
学科分类:
依托单位:北京化工大学
批准年份:2013
结题年份:2017
起止时间:2014-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:刘昌俊,文利雄,初广文,邹海魁,王召,刘意,张瑶,王彬,刘江永
关键词:
强化超重力介尺度调控低碳烯烃
结项摘要

Ficher-Tropsch synthesis (FTS) is one of important methods to converting coal to fuel and chemicals. It is believed that this novel method of syngas to olefin would obtain great attention of industry application due to significantly saving equipment investment and energy consumption. However, many meso scale issues is not clear until now. The RPB reactor, which can realize the tangential motion of catalyst particels to gas flow, can intensify the turbulent flow and gas velocity inside catalyst bed, and adjusts the properties of gas film on catalyst particles and mass transfer, contributing to only controlling mass tranfer in reaction system. Based on the same properties of catalysts, relationship of mass tranfer and products disstribution, as well as interaction mechanism of external and internal diffusion would be clearly analysized. The molecular reaction process would be adjusted to selective formation of light olefin. Based on above, the mechanism and coupling of molecular reaction and mass transfer would be clearly analyzed. Furthermore, the cross scale theroy and control method of reaction and transfer on catalyst particle scale would be determined to support the scale up of selective formation of light olefin via high gravity FTS.

费托合成是将煤炭资源转化为燃料及低碳烯烃的重要反应。利用费托合成反应定向合成低碳烯烃将显著降低煤制烯烃的能耗水耗及产品成本。由于其多相复杂反应体系中存在多种介尺度问题未能明确解析,因此调控费托合成定向合成低碳烯烃至今未能实现工业化。超重力旋转床反应器可以实现催化剂颗粒与流体切向运动,显著强化气流在催化剂床层内的湍流提高气流速度,从而改变催化剂颗粒表面气膜特性及传递特性,实现单一调变反应体系传质行为。在超重力环境下及相同催化剂反应性能的基础上,解析传质行为与反应产物分布关系,及外扩散与内扩散相互作用关系,调变反应体系内的分子反应进程,实现费托合成高效合成低碳烯烃。在此基础上揭示分子反应与传质过程的机制及其耦合,量化反应路径、反应产物的成分和结构间的相互影响。并建立颗粒尺度上反应-传递跨尺度关联的理论与调控方法,实现分子反应与传递耦合的优化调控。指导超重力费托合成定向合成低碳烯烃工程放大。

项目摘要

费托合成是将煤炭资源转化为燃料及低碳烯烃的重要反应。利用费托合成反应定向合成低碳烯烃将显著降低煤制烯烃的能耗水耗及产品成本。由于其多相复杂反应体系中存在多种介尺度问题未能明确解析,因此调控费托合成定向合成低碳烯烃至今未能实现工业化。超重力旋转床反应器可以实现催化剂颗粒与流体切向运动,显著强化气流在催化剂床层内的湍流提高气流速度,从而改变催化剂颗粒表面气膜特性及传递特性,实现单一调变反应体系传质行为。在超重力环境下及相同催化剂反应性能的基础上,解析传质行为与反应产物分布关系,及外扩散与内扩散相互作用关系,调变反应体系内的分子反应进程,实现费托合成高效合成低碳烯烃。在此基础上揭示分子反应与传质过程的机制及其耦合,量化反应路径、反应产物的成分和结构间的相互影响。并建立颗粒尺度上反应-传递跨尺度关联的理论与调控方法,实现分子反应与传递耦合的优化调控。指导超重力费托合成定向合成低碳烯烃工程放大。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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