| 1 | 搅拌釜费托铁催化剂反应动力学研究显示文摘为获取铁基催化剂在费托合成反应中的CO转化集总动力学模型,为费托反应器设计和工艺优化提供依据,使用自主研发的工业催化剂CNFT-1(主要成分Fe-Cu-K-B-Si,堆密度0.8 g/cm^3),基于经典且广泛接受的碳化物机理(Carbide),以次甲基生成基元反应为速率控制步骤,推导了LHHW型CO转化集总动力学模型。在1 L搅拌釜反应器(高径比2.5)中首先排除了内外扩散的影响(搅拌转速>400 r/min,空速>7000 mL/(g·h)且粒径<150μm),然后通过正交试验进行了30组反应动力学实验,条件如下:503~553 K,1.0~4.0 MPa,8000~20000 mL/(g·h)以及合成气氢碳比1.0~5.0。在此范围内得到的CO转化率20%~70%,基本符合动力学的要求,并且CO转化率和CO2选择性随反应条件的变化趋势符合费托反应基本规律,数据可靠合理。以CO转化率相对残差MARR为目标函数建立模型,通过目标函数最小化(MARR=8.7%,复相关指数R^2=0.92)来求解方程并获得最优模型参数,得到动力学模型参数估计值,并根据模型参数所代表的物理意义(合理的活化能Ek=105.0 kJ/mol)和统计意义(Fc=73.3,>10倍F0.05=3.1,F检验显著),对动力学模型进行了考察。结果表明:H2吸附热焓小于CO吸附热焓,说明CO在催化剂表面为强吸附,H2相对为弱吸附,这一结果与诸多文献相符。此外,动力学模型活化能Ek的数值也与文献报道值接近,因此,本研究所得的动力学模型可信度较高,可以较好地解释铁基费托催化剂的反应性能。通过本动力学模型得到的CO消耗计算值和实验值相对误差<15%,可用于费托反应器设计和工艺优化。同时,集总动力学模型不能提供反应产物信息,为解决这一不足,需要进行更复杂的详细产物选择性动力学研究。 | 王涛 张雪冰 张琪 杨如意 孟祥堃 胡云剑 门卓武 | 2020 | 煤炭学报2020，45，4： | 4 |
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