化工模擬在一氧化碳偶聯(lián)反應(yīng)制草酸二乙酯中的應(yīng)用.pdf

1、利用一氧化碳制取有機含氧化合物在學(xué)術(shù)研究和工業(yè)實踐中一直都是非?；钴S的領(lǐng)域。近年來，由一氧化碳常壓氣相催化偶聯(lián)合成草酸酯的技術(shù)路線受到了人們的普遍重視。為給該項目的產(chǎn)業(yè)化打下良好的基礎(chǔ)，在前期工作的基礎(chǔ)上，本文根據(jù)測得的該反應(yīng)體系有關(guān)物質(zhì)的熱力學(xué)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，首先對偶聯(lián)體系的主、副反應(yīng)進(jìn)行了較詳盡的熱力學(xué)分析，研究其反應(yīng)性能；其次基于Langmuir-Hinshelwood模型，從不同的反應(yīng)歷程假定出發(fā)，推導(dǎo)出2種反應(yīng)速率表達(dá)式。利用實驗數(shù)

2、據(jù)對各個反應(yīng)速率方程的動力學(xué)參數(shù)進(jìn)行擬合，根據(jù)參數(shù)的物理意義和統(tǒng)計檢驗結(jié)果，最終確定一氧化碳?xì)庀啻呋悸?lián)合成草酸二乙酯的反應(yīng)歷程為：離解能較小的亞硝酸乙酯，首先解離成乙氧基和NO并吸附在催化劑活性中心上，然后與吸附的一氧化碳反應(yīng)生成烷氧羰基中間體COOEt，COOEt進(jìn)一步締合生成草酸二乙酯；反應(yīng)速率控制步驟為吸附的烷氧基與CO的表面反應(yīng)控制。由此反應(yīng)歷程和實驗數(shù)據(jù)得到了一氧化碳偶聯(lián)反應(yīng)的本征動力學(xué)方程。并考察了操作條件、原料氣組成對反

3、應(yīng)性能的影響。
　　 再者，基于計算流體力學(xué)方法及Fluent軟件，應(yīng)用mixture模型對載有催化劑顆粒的分布板兩段流化床反應(yīng)器的流動特性進(jìn)行了研究。分析了流化床氣泡形成過程及床層的流化效果，反應(yīng)器內(nèi)溫度分布和壓力分布較為均勻，撤熱效果優(yōu)于固定床反應(yīng)器，并確定一些操作參數(shù)。最后，基于Aspen plus平臺，建立了年產(chǎn)1萬噸CO偶聯(lián)反應(yīng)制草酸二乙酯工藝過程全流程模擬，在宏觀反應(yīng)動力學(xué)基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了偶聯(lián)反應(yīng)和再生反應(yīng)的相互匹配，