合成甲醇列管反应器及其催化剂整体优化设计的工程基础

针对列管式甲醇合成反应器，系统开展了国产C3O2铜基催化剂工程设计的研究。基于力平衡和通量的观点，建立了一种能适用于非理想体系的、普适性的单颗粒催化剂反应—扩散模型。进行了C3O2催化剂上甲醇合成的本征动力学研究。设计并制备了一系列具有代表性的C3O2催化剂颗粒，考察了颗粒形状、尺寸、孔结构参数和压片压强等对其宏观活性的影响，结果表明，适宜的颗粒设计可较大幅度地提高催化剂的宏观活性，压片压强的选择对催化剂性能具有较大的影响。对催化剂和反应器两个层次的模型研究表明：合理的颗粒设计不仅可明显提高反应器的操作性能，而且可将反应管内径增至44mm左右；分段装填的方式明显优于传统的、用同一种催化剂颗粒的装填方式。