项目名称: 催化精馏过程多孔介质内多组分传递与反应特性研究

项目编号: No.91534106

项目类型: 重大研究计划

立项/批准年度: 2016

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 邱挺

作者单位: 福州大学

项目金额: 80万元

中文摘要: 节能减排是当今全球最为关注的重大问题。催化精馏耦合了催化反应和精馏过程,打破了化学反应平衡,极大地提高了转化率和产品收率,降低了生产能耗,简化了工艺流程,是极具开发前景的节能减排技术。催化填料是实现催化精馏过程的核心元件,其中发生的多相多组分传递与反应过程十分复杂,理论尚不完善。本研究针对催化填料催化层多孔介质中的多组分传递及催化反应过程,以酯化反应为研究体系,建立多尺度格子Boltzmann模型,阐明反应物及产物在多孔介质中的传递机理,利用平衡分布函数的能量最小化原理,深入研究表面扩散与体积扩散的竞争协调关系,探讨微尺度结构对传质及反应的影响,进而优化设计催化层,为实现节能高效的催化精馏工艺提供理论基础和核心技术支撑。

中文关键词: 非均相催化;多孔介质;传质机理;多尺度;微结构

英文摘要: Energy conservation is one of the most concerned issues in the whole world. Catalytic distillation (CD), which integrates the catalytic reaction and distillation in a single multifunctional process unit, is one of the most promising technological processes. As advantages of this integration, chemical equilibrium limitations can be overcome, process flow can be simplified. Increased process efficiency and reduction of investment and operational costs are the direct results of this approach. Catalytic carrier is the core element to achieve catalytic distillation process, where complex multi-phase and multi-component transfer and reaction take place. However, the corresponding theory is still imperfect. With esterification reaction as the research system, this project aims to investigate the multi-phase and multi-component transfer and reaction in the catalytic layer of catalytic carrier, and establish multi-scale lattice Boltzmann model, so as to elucidate the reactant and product transfer mechanism in porous media. Furthermore, the energy minimization principle of equilibrium distribution function is utilized to study the competitive and synergic relationship between surface diffusion and volume diffusion, and discuss the influence of micro-scale structures on the mass transfer and reaction, which will provide a theoretical basis and technological support for the development of highly efficient catalytic carrier, and realization of catalytic distillation process with high efficiency and low energy consumption.

英文关键词: Non-homogeneous catalysis;Porous medium;Mass transfer mechanisam;Multi-scale;Micro-structure

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