Co-Ni/γ-Al2O3催化剂上乙醇氨化合成乙腈的本征动力学研究

论文摘要

本文采用管式固定床积分反应器,对Co-Ni/γ-Al2O3催化剂上乙醇氨化合成乙腈的本征动力学进行了较为系统的研究。初步实验发现:Co-Ni/γ-Al2O3催化剂催化乙醇氨化合成乙腈的关键因素是反应温度和乙醇与氨气的摩尔比。因此,首先用单因素法考察了反应温度（613K643K）、氨醇摩尔比（2:110:1）对反应的影响规律。结果表明,在所考察的范围内,随着温度的升高,乙腈和乙醛的收率增加,而丁腈和乙胺的收率则减小;随着氨醇摩尔比的增大,乙腈的收率增加,而乙醛、丁腈和乙胺的收率则减小。常压下,在反应温度613K643K和乙醇的进料浓度29%100%的条件下,对Co-Ni/γ-Al2O3催化剂上乙醇氨化合成乙腈的本征动力学特征进行了研究。首先,通过改变催化剂填装量的方法,确定了消除外扩散影响的反应物停留时间范围,然后通过改变催化剂粒径的方法,确定了消除内扩散影响的催化剂粒径范围。其次,根据不同温度下变流量和变浓度实验得到的本征动力学数据,建立了Co-Ni/γ-Al2O3催化剂上乙醇氨化合成乙腈的幂函数型动力学模型。最后,利用Matlab软件对动力学模型参数进行了估计。模型检验结果表明:模型计算值与实验值能够较好地吻合。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1-1 乙腈工业现状
• 1-1-1 乙腈性质及应用简介
• 1-1-2 乙腈生产概况
• 1-2 乙腈的工业用途
• 1-2-1 合成丙二腈
• 1-2-2 合成乙胺类化合物
• 1-2-3 合成硫代乙酰胺
• 1-2-4 合成盐酸乙脒
• 1-3 乙腈合成进展
• 1-3-1 丙烯腈副产回收乙腈
• 1-3-2 丙烷与氨合成乙腈
• 1-3-3 乙酸与氨合成乙腈
• 1-3-4 乙酰胺与氨合成乙腈
• 1-3-5 乙烷氨氧化合成乙腈
• 1-3-6 乙烯氨氧化合成乙腈
• 1-3-7 乙醇与氨合成乙腈
• 1-4 醇羟基化合物的氨化
• 1-4-1 气固相催化氨化
• 1-4-2 液相催化氨化
• 1-5 乙醇氨化合成乙腈研究进展
• 1-5-1 乙醇氨化反应的催化剂
• 1-5-2 氨化反应的催化剂失活
• 1-5-3 催化氨化反应的主要影响因素
• 1-5-3-1 反应温度
• 1-5-3-2 空速
• 1-5-3-3 氨醇摩尔比
• 1-5-3-4 催化剂的性质
• 1-6 本课题组对乙醇氨化合成乙腈研究成果
• 1-7 本论文选题的目的和拟研究的方案
• 1-7-1 选题目的
• 1-7-2 研究方案
• 第二章 实验部分
• 2-1 实验材料
• 2-2 实验装置
• 2-3 实验方法
• 2-3-1 空白实验
• 2-3-2 催化剂的制备
• 2-3-3 催化剂的填装与活化
• 2-4 分析方法的建立
• 2-4-1 产物分布定性分析
• 2-4-2 产物组成定量分析
• 2-4-3 校正因子的确定
• 2-5 产物浓度及相关工艺指标的计算方法
• 2-5-1 主要产物百分含量的计算
• 2-5-2 主要产物转化率、选择性和收率的计算
• 2-6 预备实验
• 2-6-1 热电偶的标定
• 2-6-2 平流泵的校正
• 2-6-3 反应气密性的检验
• 2-6-4 恒温区的测定
• 2-6-5 质量流量计的校正
• 第三章 乙醇氨化合成乙腈反应机理的探索及其热力学分析
• 3-1 乙醇催化氨化反应机理的研究
• 3-2 乙醇氨化反应的热力学分析
• 第四章 乙醇氨化反应的本征动力学实验
• 4-1 本征动力学实验方法
• 4-1-1 气-固非均相催化反应的宏观过程及其本征动力学实质
• 4-1-2 本征动力学实验反应器的选择
• 4-1-2-1 管式固定床反应器
• 4-1-2-2 循环式流动反应器
• 4-2 本征动力学实验
• 4-2-1 动力学实验设计
• 4-2-1-1 催化剂床内流体的流动状态
• 4-2-1-2 催化剂床的等温性
• 4-2-1-3 组分分析的准确度
• 4-2-2 内外扩散影响的消除
• 4-2-2-1 外扩散影响的消除
• 4-2-2-2 内扩散影响的消除
• 4-2-3 本征动力学实验条件的确定
• 4-2-4 本征动力学数据
• 4-2-4-1 乙醇初始浓度变化数据
• 4-2-4-2 氨气初始浓度变化数据
• 第五章 本征动力学模型的建立与结果检验
• 5-1 动力学模型的建立方法
• 5-1-1 模型筛选
• 5-1-2 参数估计
• 5-1-3 模型的显著性检验
• 5-2 本征动力学模型的建立
• 5-3 反应速率方程的推导与数据处理
• 5-4 本征动力学的模型检验
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间所取得的相关科研成果