乙烯法醋酸乙烯催化剂宏观反应动力学研究.docx

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1、G*催化反应动力学和机理1183乙烯法醋酸乙烯催化剂宏观反应动力学研究杨 运 信 张 丽 斌 孙 春 华 宋 朝 红 姚 建 东(中国石化上海石化科技开发公司，上海 200540) 范 兆 馨 朱 挺 辰 (华东理工大学化学反应工程系，上海 200233)以内循环无梯度反应器对新型环柱形气相乙烯法醋酸乙烯催化剂的宏观反应动力学进行了研 究。实验条件与工业操作条件相似。采用幂函数型反应动力学模型，并对实验数据进行回归和参数估 值，得到主、副反应的宏观动力学模型，本文以无梯度反应器对催化剂的宏观反应动力学进行研究，采 用多参数估值方法确定模型参数，为进一步的反应器优化模拟和设计提供数据。1 试 验

2、1.1 实验装置本文釆用内循环无梯度反应器，这种反应器能够在不改变停留时间分布时，通 过提髙催化剂层的气速达到无梯度，不仅是进行动力学研究的良好工具，同时也可模拟工业生产条件 对工业催化剂直接进行测定。宏观动力学研究将为反应器设计、工艺流程优化、催化剂的改善提供基 础。实验装置如图 1 所示。乙烯和氧的混合气体经净化器净化，并经由质量流量计计量后进人汽化器。 经计量泵计量的醋酸（分析纯）在汽化器内完全汽化并与乙烯和氧的混合气充分混合，共同进人无梯 度反应器(B BS SD D-2A A 型反应后的混合气体经冷凝器冷凝，气相产物减压后，由气相色谱进行分析或 计量后排空。图 1 实 驗 流 程 简

3、 图1 一无 梯 度 反 应 器 2 气 体 钢 瓶 3 压 力 调 节 阀 4 _ 徽 量 计 董 泵 5 _ 气 相 色 谱6 质 童 流 董 计 7 净 化 器 8 气 化 器 9 _ 冷 凝 器 分 离 器1.2 试验条件的确立乙烯气相氧乙酰化合成醅酸乙烯反应的工艺操作条件主要有温度，压 力，空速，原料气配比和助催化剂。温度越高，转化率越高，但选择性变差；空速越大，选择性越高，但转 化率变小。提髙氧气分压可提高催化剂的活性及乙烯的单程转化率，但受到乙烯和氧气混合嫌炸板限 的琅制，而且降低选择性。乙烯/氧气维持在 915(物质的量之比）。对于氣气等惰性气体的加人，可 抑制完全氧化反应，并

4、提离氧的爆炸极限。一般需要在反应过程后期箱要添加活性促进剂醋酸钾或醋 酸钠。本实验采用气相色谱法分析原料气及反应气的组成；其中分析气体组成和冷凝液组成各用一 台。色谱检测系统釆用热导池，气体通过六通阀在线进样。2 实 验 结 果表 1 所列为宏观动力学测定的 22 组实验数据1184可持续发展战略中的催化科学与技术表 1 Z烯合成醴酸 3 烯宏观动力学实驗数据3 实验动力学模型3.1 模盟中各参数3.2 宏观动力学棋盟检驗对所得的幂函数反应动力学模型的各项统计指标进行计箅，表2列 出#和F检验指标来检驗模型的选定性。表 2 宏 观 动 力 学 模fi统计指标M.MPFVAC F ,as2260. 997090. 991972168.54782. 7927.4从表 2 可以看出十分接近 1.，尸尸21。.。5,所得的幂函数宏观动力学模型 满足统计检验的各项指标。符号说明如下： 月T乙烯C2H4实验次数M 摩尔流率(mol/min)XET 乙烯的转化率统计量计算值 MP自变量个数 SET 乙烯的选择性 彳一相关系数参考文献1赵振兴，贵金属氧化催化剂顆粒及其固定床反应器的整体优化.浙江大学博士论文（1992)