CO2加氢铁镍双金属催化合成低碳烯烃研究.pdf

摘 要 娜0363? 摘 要 本文对co:加氢合成低碳烯烃反应催化剂、c仇的吸附、反应 机理、影响低碳烯烃选择性的因素等相关研究进行了综述，并针对 前人研究工作的不足，确定了本文研究工作。首先对该反应系统做 了详尽的热力学分析，讨论了反应平衡态下低碳烯烃的最大平衡组 成和反应条件对反应平衡态组成的影响。对铁镍双金属催化剂进行 了动力学正交实验，在烷基机理和亚烷基机理、烯烃再吸附机理的 基础上建立了基于反应详细机理的动力学模型，并对模型参数进行 模拟求解.基于实验结果，分析了反应条件对Cot转化率、烯烃收 率及产物分布的影响。最后还对催化剂计算机辅助设计方面的研究 进行了综述，并就蚁群优化算法在该领域的应用思想及其实现方法 作了论述。 应用原子矩阵法得到体系中生成烃的独立反应数;通过化学平 衡热力学分析得到压力的增加可以适当地促进反应体系生成低碳烯 烃，随温度升高CZH4产率和C02转化率也逐渐升高，水是反应平 衡时最多的产物，它的存在直接影响到平衡时烯烃的含量和反应的 进程等重要信息。 对实验结果进行极差分析得到各反应条件对C02转化率影响强 弱的顺序为:进料比反应温度反应空速反应压力。效应曲线分 析得到Co:的转化率随反应温度的增加而增加，随反应压力的增加 而增加，随进料比的增大而增大，随反应空速的增加而降低。反应 条件对烯烃选择性的影响顺序与对Cot转化率的影响基本相同，不 同之处为:随着压力的增加，烯烃的选择性呈现出先降低后增加的 趋势。 动力学模型参数值很好地解释了实验结果表现出的规律，模型 计算值与实验值的对比表明模型对实验结果的模拟效果良好。 蚁群优化算法以其稳健性强、正反馈、分布式计算、易与其它 算法结合等特点更适应催化剂优化设计的离散化问题，若能确定优 化计算的目标函数，这一算法将会在催化剂计算机辅助设计中大放 异彩。 关键词:C:化学、加氢、低碳烯烃、动力学、催化反应 户翅作含耸 岛 ‘ Abstract Abstract Theworkofthedissertationwasbasedonthecurrentresearchof thereactionofthehydrogenation.ofCOz,includingthecatalyst,adsorp- tionofcarbondioxide,thereactionmechanisms,theinfluencingfactors ofhydrocarbonselectiviyt,etc.First,anexhaustivethermo-dynamic analysiswasmadeforthehydrogenationsystemofcarbondioxideto producelowalkenes;theeffectsoftheequilibriumcompositionofthe lowalkenesandthereactionconditionsontheequilibriumcomposition ofthesystemwerediscussedbasedontheresultsofthethermodynamic analysis.Secondly,adetailedkineticmodelforthesystem was proposedbasedonthealkyl,subalkylandreadsorptionoflowalkenes mechanismsafteraseriesofrigorouskineticexperiments.Basedonthe simulationofallparametersinthemodelandtheanalysistothe experimentalresults,theeffectsofreactionconditions,selectiviytofthe alkenesandthedistributionoftheproductsofthesystem were discussed.Lastly,theAnt