1、一、CO中-低温催化反应活性评价目 的1）多相催化反应有关知识：均相催化：催化剂与反应物于同一体系，难分离多相催化：-不同体系，eg.固体催化剂+气/液反应物，易分离催化剂2）催化剂活性评比方法反应速率 r1=-dNco/dW速率常数kT同一反应、不同催化剂的kT大小反映催化剂活性大小3）kT、E的求解第一部分第一部分 基本理论基本理论原 理 研究对象：催化剂：中温-铁基，350500，低温-铜基，220320。OHCO222HCO Cat.反应前气体混合物中各组分干基干基摩尔分率mol%：17%(v),3%,60%,20%（工业上合成气原料气组成）0,0,0,0,222dNdHdCOdCOy
2、yyy、定义：一氧化碳的变换率 反应前n mol，若变换率为，则反应后剩下n(1-)mol.OHCO222HCO Cat.反应前 0,dCOy0,2 dCOy0,2 dHy)1(0,dCOy 反应后0,2 dCOy0,dCOy+0,2 dHy0,dCOy+提示 公式（1）反应前：设干基（不含水，仅有CO，CO2，H2，N2）原料为1mol 且 反应后：总物质的量为 反应后CO的干基含量yco,d:0,dCOy0,2 dCOy0,2 dHy0,2 dNy+=1)1(0,dCOy0,2 dCOy0,dCOy+0,2 dHy0,dCOy+0,2 dNy=1+0,dCOy0,0,1)1(dCOdCOd
3、COyyy整理：)1(,0,0,dCOdCOdCOdCOyyyy其中：已知0,dCOydCOy,反应后的出口干基，由色谱测出定义：反应速率r1（或r2）单位质量催化剂、单位时间内消耗的原料或生成产物的摩尔量。mol/(g cat.h)ri=f(Kp,kTi,f(pi)其中：Kp-f（T）温度函数，公式（4）f(pi)分压有关 kTi 反应速率常数，公式（5）焦点！焦点！本实验直接目的本实验直接目的：求反应速率常数求反应速率常数kT和活化能和活化能E 若测得多个温度的反应速率常数kT值 根据阿累尼乌斯方程 两边取对数 作图：-lnkT 1/T 斜率=E/R，截距=-lnk0 活化能E和指前因子k
4、0TREkkT1lnln0RTETekk00ln1lnkTREkT焦点问题：求速率常数焦点问题：求速率常数kTi 采用图解法或编程法计算积分项出i0.（公式5中）00,0)(4.22出iiiiCOiTipfdWyVkiV,0-反应器入口湿基标准态体积流量，（1/h）；0COy-反应器入口CO湿基摩尔分率；（加d为干基）W 催化剂量，g（均为1g）出i-中变或低变反应器出口一氧化碳的变换率；（由公式1算得）以中变反应器为例，求kT100,0)(4.22出iiiiCOiTipfdWyVk：系统压力，测量：大气压力，测量安托尼方程：水饱和蒸汽压，汽气比同单位即可）（与条件下）、流量计读数（在实测其中
5、：化成标准态干基体积准态体积流量中变反应器入口湿基标ga)(R R gmm760 2.273 :)1()1(:)1222ga20011111111111011111010101PPtfPPPPPPPHPKTPTVPTTVPRPTTVPRVVVOHOHOHOH本）具体推导见反应工程课本征动力学方程，求出】平均取五个点，分别，【在有关，与色谱测出：中变出口干基分率，总出总出)(1()1()()(0)(b )1()()41)31)221225.025.021225.0211,0,0,1000,OHCOPHCOCOCOPyPOHCOPHCOCOCOiiiiiiidCOdCOdCOdCOdCOiiidC
6、OCOyyKyyyyPPPKPPPPPfPfPfyyyyyaPfdgWRyyiii00,0)(4.22出iiiiCOiTipfdWyVk注意：注意：P总：单位KPa，KP1用公式（4）yi-中变出口湿基分率，由式（6-9）求得 其中，公式中的1换成0,1中的对应iEg.由a算得1=0.455，则将0,0.455划为五个点1i=0,0.114,0.227,0.340,0.455以11=0.114为例，在使用公式（6-9）时，同理，得到其他1i的yi,则分别得到1i对应下的f1(Pi)OHCOOHCOOHOHyyyyyy2002100221114.0114.0时的得到变换率为)1()(21225.
7、025.01OHCOPHCOCOCOiyyKyyyyPPf总出iiiiPfd0)()4有了1i及其对应的f1(Pi)，则 可积分方法一：作图法方法二：辛普森公式法出101)(iiPfdc 积分式求解方法一：作图法 出iiiiPfd0)()4 方法二：辛普森公式法可代入上述辛普森公式即为即对应的函数值，分别对应各分点个点小区间（偶数）个长度相等的区间分成将我们实验中，则有上述近似等式。为对应的函数值各分点小区间，（偶数）个长度相等的区间分成将其中：42101514131211121011121021001312420.,)(1)(.,)54,0,0.,)(.,n,).(4).(2)(3)(yyy
8、yPfxfxxxxibayyyyxfxxxxbaxbxayyyyyyyynabdxxfinnnnbannn求低变KT2,与中变类似与中变关键区别：求V02时，稍有不同，见计算实例（略）第二部分第二部分 装置流程装置流程流程：示意图，实物图操作：附表注意事项：讲义、附表图图1 中中-低变串联实验系统流程低变串联实验系统流程1钢瓶；2净化器；3稳压器；4流量计；5混合器；6脱氧槽；7饱和器；8反应器；9热电偶；10分离器；11气相色谱仪流程流程图图2 CO催化反应装置催化反应装置 DCS控制系统图图3 DCS(Distributed Control System)控制面板控制面板二、催化反应精馏法
9、制甲缩醛反应精馏法 反应精馏法：集反应与分离为一体的一种特殊精馏技术 该技术将反应过程的工艺特点与分离设备的工程特性有机结合在一起 既能利用精馏的分离作用提高反应的平衡转化率,抑制串联副反应的发生 又能利用放热反应的热效应降低精馏的能耗,强化传质 因此,在化工生产中得到越来越广泛的应用。制甲缩醛影响因素 以甲醇和甲醛为反应原料,硫酸为催化剂,在常压下通过反应精馏法制备甲缩醛,反应为 主要影响因素：催化剂浓度、回流比、甲醛浓度和醛醇摩尔比 正交试验表124567891031113141516312冷却水141电热碗；2塔釜；3温度计；4进料口；5填料；6温度计；7时间继电器；8电磁铁；9冷凝器；10回流摆体；11计量杯；12数滴滴球；13产品槽；14计量泵；15塔釜出料口；16釜液贮瓶 催化精馏实验装置色谱图纯度计算优化工艺参数要 求1 预习报告预习报告2以产品甲缩醛的收率产品甲缩醛的收率为实验指标，实验中应采集和测定哪些数据采集和测定哪些数据？请设计一张实验原设计一张实验原始数据记录表始数据记录表。
