Моделирование низкотемпературного процесса получения диметилового эфира на основе метанола
Диссертация
Необходимо указать также на то, что ДМЭ как оксигенатное дизельное топливо перспективнее традиционных оксигенатных бензиновых топлив, например, метилтретбутилового эфира (МТБЭ) или метилтретамилового эфира (МТАЭ). Они, конечно, повышают октановое число бензинов и снижают количество вредных выбросов в окружающую среду, но химически устойчивы и при их проливе на рельеф попадают в грунтовые воды… Читать ещё >
Содержание
- ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
- 1. 1. Подбор промышленного катализатора
- 1. 2. Установление механизма протекания каталитической реакции и построение кинетической модели
- 1. 3. Идентификация кинетических моделей
- 1. 4. Моделирование процесса на зерне катализатора
- 1. 5. Математические модели каталитических реакторов
- 1. 5. 1. Квазигомогенные модели
- 1. 5. 2. Двухфазные модели
- 1. 6. Диметиловый эфир — топливо XXI века, области использования
- 1. 7. Перспективные разработки в области технологии производства ДМЭ
- 1. 7. 1. Технология компании «Air Products and Chemicals» (США)
- 1. 7. 2. Технология производства ДМЭ компании «Haldor Tops0e»
- 1. 7. 3. Технология производства ДМЭ компании «Холдинга Л? Е» (Япония)
- 1. 7. 4. Опытно-промышленная установка блочно-модульного типа
- 2. 1. Газохроматографические методы анализа
- 2. 2. Химические методы анализа воднометанольных растворов
- 2. 3. Физико-химические свойства и константы исходных и конечных продуктов
- 3. 1. Стадийная схема механизма реакции дегидратации метанола
- 3. 2. Кинетические экспериментальные исследования
- 3. 3. Дискриминации кинетических моделей реакции дегидратации метанола
- 4. 1. Модель зерна катализатора
- 4. 2. Результаты моделирования процесса на зерне
- 5. 1. Модель каталитического реактора
- 5. 2. Моделирование промышленного реактора
- 5. 3. Технологическая схема процесса получения диметилового эфира
Список литературы
- Кафаров В.В., Дорохов И. Н. Системный анализ процессов химической технологии. Основы стратегии. М.: Наука, 1976.
- Кафаров В.В., Дорохов И. Н., Липатов Л. Н. Системный анализ процессов химической технологии. Статистические методы идентификации процессов химической технологии. М.: Наука, 1979.
- Ахназарова С.Л., Кафаров В. В. Оптимизация эксперимента в химии и химической технологии. М.: Высшая школа, 1978.
- Гордеев Л.С., Кафаров В. В., Бояринов А. И. Оптимизация процессов химической технологии. М.: МХТИ им. Д. И. Менделеева, 1972.
- Бояринов А.И., Кафаров В. В. Методы оптимизации в химической технологии. М.: Химия, 1975.
- Кафаров В.В., Ветохин В. Н., Бояринов А. И. Программирование и вычислительные методы в химии и химической технологии. М.: Наука, 1972.
- Кафаров В.В., Перов В. Л., Мешалкин В. П. Принципы математического моделирования химико-технологических систем. М.: Химия, 1974.
- Островский Г. М., Волин Ю. М. Методы оптимизации химико-технологических систем. М.: Химия, 1970.
- Кафаров В.В. Методы кибернетики в химии и химической технологии. М.: Химия, 1985.
- Гоникберг М.Г. Химическое равновесие и скорость реакции при высоких давлениях. М.: Химия, 1969.
- Розовский А.Я. Кинетика топохимических реакций. М.: Химия, 1974.
- Крылов О.В. Гетерогенный катализ. М.: Академкнига, 2004.
- Франк-Каменецкий Д. А. Основы макрокинетики. Диффузия и теплопередача в химической кинетике. М.: Интеллект, 2008.128
- Киперман C.JI. Основы химической кинетики в гетерогенном катализе. М.: Химия, 1979. 349 с.
- Боресков Г. К. Катализ. В 2 ч. Новосибирск: Наука, 1986. 300 с.
- Рогинский С.З. Электронные явления в гетерогенном катализе. М.: Мир, 1975.263 с.
- Механизм катализа. В 2 ч., ч. 1. «Природа каталитического действия», ч. 2, «Методы исследования каталитических реакций». (Под ред. Борескова Г. К. и Андрушкевича Т.В.). Новосибирск: Наука, 1984.421 с.
- Семенов Н.Н. О некоторых проблемах химической кинетики и теории реакционной способности. М.: Изд-во АН СССР, 1954.
- Кондратьев В.Н. Кинетика химических газовых реакций. М.: Изд-во АН СССР, 1958.
- Бенсон С. Основы химической кинетики. М.: Мир, 1964.
- Панченков Г. М., Лебедев В. П. Химическая кинетика и катализ. М.: Изд-во МГУ, 1961.
- Эммануэль Н.М., Кнорре Д. Г. Курс химической кинетики. М.: Высшая школа, 1962.
- Kittrell J.R., Mezaki R. Parametric Sensitivity in Fitting Nonlinear Kinetic Models. //Ind. Eng. Chem. 1967. 59 (5). — p.63−69.
- Lapidus L., Peterson T. J. Analysis of Heterogeneous Catalytic Reactions by Nonlinear Estimation. 11 A.I.Ch.E. Journal. 1965. 11. p.891−897.
- Вейлас С. Химическая кинетика и расчеты промышленных реакторов. М.: Наука, 1964.
- Киперман С.Л. Введение в кинетику гетерогенных каталитических реакций. М.: Наука, 1964.
- Башкирова С.С., Киперман С. Л. К анализу кинетических уравнений. //Кинетика и катализ, 1970. 11. № 3. С. 631—637.
- Баландин А.А. Структурная алгебра в химии.// Успехи химии, 1940. Т. 9, С. 380−412.
- Баландин А.А. Мультиплетная теория катализа. М.: Изд. МГУ, 1970.
- Hougen О.А., Watson К.М. Solid Catalysts and Reaction Rates.// Indust. Eng. Chem. 1943. 35. p.529.
- Розовский А.Я. Катализаторы и реакционная среда. М.: Наука, 1988. 320 с.
- Баландин А.А. Термодинамические свойства адсорбционных комплексов в гетерогенном катализе.// ДАН СССР, 1948. Т. 63, С. 33.
- Баландин А.А. Энергия связи и гетерогенный катализ.//ДАН СССР, 1956. Т. 107, С. 185.
- Фрост А. Труды по кинетике и катализу. М.: Изд-во АН СССР, 1956.
- Баландин А.А. О математической обработке теории строения реакций. //ЖФХ, 1935. Т. 5, С. 679.
- Сокольский Д.В. Гидрирование в растворах. Алма-Ата.: Наука, 1979. 364 с.
- Маношенко В.Х. К теории подбора катализаторов. //ЖФХ. -1963. Т. 37, С. 517.
- Atkinson А.С., Hunter W.G. Design of experiments for parameter estimation.//Technometrics, 1968, V.20. p.271−279.
- Налимов B.B., Чернова H.A. Статистические методы планирования экстремальных экспериментов. М.: Наука. -1965.
- Христиансен Е. Выяснение механизма реакций при помощи метода промежуточных соединений в квазистационарных концентрациях.// Сб. Катализ. Исследования гетерогенных процессов. М.: ИЛ. -1956. 133 с.
- Box G.E.P., Hunter W.G. A Useful Method for Model Building.// Technometrics. 1962. 4. p.301−318.
- Hunter W.G., Mezaki R. A Model Building Technique for Chemical Engineering Kinetics.// A.I.Ch.E. Journal. 1964. 10. p.315−322.
- Kittrell J.R., Hunter W. G., Reiji Mezaki. The use of diagnostic parameters for kinetic model building.// A.I.Ch.E. Journal. 1966. 12(5). p. 1014−1017.
- Draper N.R., Hunter W.G. Design of experiments for parameter estimation in multiresponse situation.// Biometrika. — 1966. —V.3. p.525−533.
- Иоффе И.И., Кернос Ю. Д., Левин Ю. М., Мумжну A.M., Розенблат Н. К., Фукс И.К.//С6. Планирование эксперимента. М.: Наука, 1966.
- Chang C.D., Kononenko O.K., Franklin R.F. Maximum Data Through a Statistical Design.// Ind.Eng.Chem., 1960. 52. p.939−942.
- Box G.E.P., Hunter W.G. The Experimental Study of Physical Mechanisms. //Technometrics. — 1965. 7. p.23.
- Kittrell J.R., Hunter W.G., Watson C.C. Nonlinear least squares analysis of catalytic rate models.// A.I.Ch.E. Journal., 1965. 11. p. 1051.
- Гагарин С.Г.// Сб. Планирование эксперимента. М.: Наука, 1966.
- Гагарин С.Г., Колбановский Ю. А., Поллак JI.C.// Сб. Применение вычислительной математики в химической и физической кинетике. М.: Наука, 1969.
- Писаренко В.Н., Погорелов А. Г., Кононов Н. Ф. Итеративный метод определения механизма сложной химической реакции.//Сб. Химия ацетилена. М.: Наука, 1968.440 с.
- Погорелов А.Г., Писаренко В. Н., Заруцкий В. В., Островский С. А. Применение планирования эксперимента при кинетических исследованиях на примере винилирования аминоспиртов и лактамов.// Сб. Химия ацетилена. М.: Наука. -1968.446 с.
- Daniel С., Wood F.S. Fitting Equation to Data. -Wiley, -1971.
- Davies O.L. The Design and Analysis of Industrial Experiments. -Oliver and Bayd, -1956.
- Plackett R.L. Principles of Regression Analysis. -Oxford, -1960.
- Дрейнер Н., Смит С. Прикладной регрессионный анализ. М.: Статистика, 1973.
- Fischer R.A. Theory of Statistical Estimation. // Proc. Camb. Phil. Soc., -1925.22. p.700−725.
- Moore D.S. Maximum Likelihood and Sufficient Statistics.// Amer. Math. Mon.,-1971. 78. p.50−52.
- Wald A. Note on the consistency of the maximum likelihood estimate.// Ann. Math. Statist., -1949. 20. p.595−601.
- Bahadur R. R. Asymptotic efficiency of tests and estimates.// Sankhya. 1960. 22. p. 229−252.
- Jennrich R.I. Asymptotic Properties of Nonlinear Least Squares Estimators.// Ann. Math. Statist.,-1969.40. p.633−643.
- Box G.E.P., Draper N.R. The Bayesian estimation of common parameters from several responses. // Biometrika. 1965. 52, p.355−365.
- Box G.E.P., Lucas H. Design of experiments in nonlinear situations.// Biometrika. 1959.46, p.77−90.
- Kiefer J. Optimal design: variation in structure and performance under change of criterion. // Biometrika. 1975. 62. p.277−288.
- Reillv P.M. Statistical methods in model discrimination.// Can. J. Chem. Eng., -1970.48. p.168−173.
- Кафаров B.B., Писаренко B.H., Жукова Т. Б. Об одном последовательном критерии проверки статистических гипотез.// ДАН СССР. -1974. Т. 218. № 2. С.386−389.
- Hagao Н. On some test criteria for covariance matrix.// Ann. Statist., -1973.-V.l. p. 700−709.
- Damkohler G. Einfluss von Diffusion Stromung und Warmetransport und die Ausbente bei Chemische-Technischen Reactionen der Chemieenginieur-A.Euschen und MJacob. Eds., Leipzig. 1937. Bd. 3. Tiel 1. s. 353.
- Зельдович Я.Б. К теории реакции на пористом илипорошкообразном материале.// ЖФХ. 1938. Т.13. № 2. С. 163.132
- Thiele E.W. Relation between Catalytic Activity and Size of Particle.// Ind.Eng.Chem., -1939. V. 31. — № 7. p.916.
- Aris R. The Mathematical Theory of Diffusion and Reaction in Permeable Catalyst. Oxford. — 1975. -V.l. p.444.
- Саттерфилд Ч.Н. Массопередача в гетерогенном катализе. М.: Химия, 1976.
- Mason Е.А., Mallinauskas A., Evans R.B. Flow and Diffusion of Gases in Porous Media.// J.Chem.Phys., -1967. V.46. — № 8. p.3199.
- Feng C., Stewart W.E. Practical Models for Isotermal Diffusion and Flow of Gases in Porous Solids. //Ind.Eng.Chem.Fund., -1973. -V.12. № 2. p. 143.
- Feng C., Stewart W.E., Kostrov V.V. Multicomponent Diffusion of Gases in Porous Solids. Models and Experiment.//Ind.Eng.Chem.Fund., —1974. -V.13.-№ 1. p.5.
- Карнаухов А.П. Модели пористых систем.//Сб. Моделирование пористых материалов. Институт катализа СоАН СССР. Новосибирск: — 1976. С. 42.
- Карнаухов А.П. Глобулярная модель пористых тел корпускулярного строения, I Характеристики модели.// Кинетика и катализ, -1971. T.XII. № 4. С. 1025.
- Карнаухов А.П., Заграфская Р. В., Фенелов В. В. Глобулярная модель пористых тел корпускулярного строения. III Исследование случайных и частично упакованных шаров.//Кинетика и катализ. -1975. t.XVI. № 6. С. 1583.
- Villadsen J., Michelsen M.L. Solution of Differential Equation Models by Polinomial Approximation. — London a.o.: Prentice Hall Inc. 1978. p.446.
- Wohlfashrt R., Hoffmann U. Concentration and Temperature Profiles for Complex Reaction in Porous Catalysts.//Chem.Eng.Sci., 1979. -V.34. -№ 4. p.493.
- Соколинский Ю.А., Платонов В. В., Бесков B.C. О расчете скорости реакции и её производных в пористом зерне катализатора в области внешней диффузии.// ТОХТ. 1979. т. 13. № 4. С. 608.
- Daxit R.S., Tavlarides L.L. Integral Method of Analysis of Fischer-Tropsh Synthesis Reactions in Catalyst Pellet. //Chem.Eng.Sci., 1982. — V.37. № 1. p.539.
- Боресков Г. К., Слинько М. Г. Расчет каталитических процессов в промышленных реакторах.//Хим. пром., 1960. № 3. С. 17−25.
- Боресков Г. К. Катализ в производстве серной кислоты. М.: Госхимиздат, 1954. 358 с.
- Слинько М.Г., Бесков B.C. Расчет контактных аппаратов с адиабатическими слоями катализатора для окисления двуокиси серы.// Хим. пром., 1961. № 12. С. 4.
- Бесков B.C., Буждан Я. М., Слинько М. Г. Расчет контактных аппаратов для окисления двуокиси серы.// Хим. пром., -1963. № 10. С. 721.
- Бесков B.C. Процессы тепло-массообмена в каталитических реакторах. Минск, 1976.
- Матрос Ю.Ш.//С6. Катализаторы и каталитические процессы. Новосибирск,—1977.110 с.
- Арис Р. Анализ процессов в химических реакторах. Лен. отд: Химия, 1967.
- Bishoff К.В., Levenspiel О. Fluid Dispersion-Generalisation and Comparison of Mathematical Models. //Chem.Eng.Sci., 1962. 17. p.245.
- Froment G.F. Fixed Bed Catalytic Reactors Technological and Fundamental Design Aspects.//Chem. Ing.Techn. -1974. -V.46. -p.347−396.
- Wicke E. Chemical Reaction Engineering. — London: Pergamon Press. 1957.
- Peterson E.E. Chemical Reaction Analysis. — New Jersey: Prentice Hall.-1965.
- Denbigh. Chemical Reactor Theory. London: -1965.134
- Van Welsenaere R.J., Froment G.F. Parametric Sensitivity and Runaway in fixed Bed Catalytic Reactors.// Chem.Eng.Sci. — 1970, —V.25, p.1503−1516.
- Raumond L.R., Amudsen N.R. Some observations on tubular reactor stability. //Can.J.Chem.Eng., 1964,42, p.173−177.
- Schwertz W.W., Bischoff K.D. Thermal and material transport in non-isothermal packed bags. //A.I.ChJE. Journal., 1969, 15, 597.
- Greavy G.Mc., Thornton J. Generalised criteria for the stability of catalytic reactors. Can.J.Chem.Eng., 1970,48, p.187−191.
- Greavy G.Mc., Gresswell D.L. A lumped parameter approximation to a general model for catalytic reactors. //CanJ.Chem.Eng., 1969,47, p.583−589.
- Вэйлас С. Химическая кинетика и расчет промышленных реакторов. М.: Химия, 1967.
- Левеншпиль О. Инженерное оформление химических реакций. М.: Химия, 1970.
- Крамере X., Вестертерп К. Химические реакторы. Расчет и управление ими. М.: Химия, 1967.
- Holm-Larsen Н. Synthesis and New Applications of DME a review of alternatives. //International DME Association, IDA, 8th NGCS, Natal, May 30, -2007.
- Norgaard T. Optimum technology for DME manufacturing. Haldor Topsoe AG.// First International DME Conference. -Paris: Oct., 2004.
- Ohno Y. Operational results of DME 100 tons/day demonstration plant. JFE Holdings. //First International DME Conference. Paris: Oct., — 2004.
- Бард И. Нелинейное оценивание параметров. М.: Статистика, 1979. 345 с.
- Грон Д. Методы идентификации систем. М.: Мир, 1979. 302 с.
- Себер Д.Ж. Линейный регрессионный анализ. М.: Мир. 1980. 456с.
- Налимов В.В. Планирование эксперимента. М.: Наука, 1971. 208с.
- Леман Э.Л. Проверка статистических гипотез. М.: Наука, 1979. 408 с.
- Дрейнер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ. М.: Статистика, 1973. 392 с.
- Крамер Г. Математические методы статистики. М.: Мир, 1975. 648 с.
- Крылов И.Ф., Емельянов В. Е. Альтернативные моторные топлива. Производство, применение, перспективы. Лекция 8, Водородные топлива.// Мир нефтепродуктов, -2007. № 4. С. 43.
- Эшли С. Автомобили на топливных элементах. // Мир науки, -2005. № 6. С. 47.
- Garland R. Hydrogen production.//Prep. Pap-Amer. Chem. Soc., Div. Fuel Chem. 2007. — v.52. part 2. p.231.
- Rostrup-Nielsen J.R. Fuels and energy for future: The role of catalysis// Catalysis reviews. 2004. — v.46. № 3−4. p.247.
- Rozovskii A. Ya., Lin G.J., Samokhin P.V., Yashina O.V., Zavalishin J.N., Kipnis M.A., Volnina E.A. Dimethyl ether and range of products on its basis.// Proc. 14th International Congress on Catalysis. Seoul. — 2008. p.269.
- Писаренко E.B., Новиков М. Э., Морозова M.C. Инновационные технологии получения диметилового эфира и метанола из природного газа.// Химическая промышленность сегодня. 2009, № 10. С. 8−11.
- Pisarenko E.V., Ban A.G., Pisarenko V.N., Novikov M.E., Gordeev L.S.1.proved industrial process of high octane and oxygenated motor fuel136production // CHISA 2004. — Praha, Czech. Republik. — 2004, Summeries 1. Reaction engineering, p. 121.
- Новиков М.Э., Писаренко B.H. Анализ и моделирование кинетики химической реакции получения дметилового эфира из синтез-газа.// Успехи в химии и химической технологии. — Москва РФ: т. XVII. 2003. № 2 (27). С. 7.
- Мошняков Е.А. Разработка процессов получения диметилового эфира и метанола высшего качества с использованием принципов совмещения. Диссертация на соискание к.т.н. Москва: РХТУ, 2003.
- Harris Daniel Chemical Analysis. Fifth edition. W.H. Freeman and Company. New York: — 2000. p. 545.
- Колесников И.М. Катализ и производство катализаторов, М.: Техника, 2004. 399 с.
- Промышленный катализ в лекциях. Под ред. Проф. А. С. Носкова. М.: 2004. № 1 № 4.
- Полторак О.М. Лекции по теории гетерогенного катализа. М.: Изд-во МГУ, 1968.155с.
- Хомутов Н.Е. Катализ. М.: МХТИ им. ДЖМенделеева, 1969. 115с.
- Лащинский А.А., Толчинский А. Р. Основы конструирования и расчета химических аппаратов. М.: ООО ИД «Альянс», 2008.
- Балашов М.И., Серафимов JI.A., Салдадзе К. Н. и др. Формованные катионитные катализаторы // Пластмассы, —1967. № 5. С. 56.
- Bandiera Jl, Naccache С. Kinetics of methanol dehydration on dealuminated H-mordenite. A model with acid and basic active centres.// Appl. Catal., 1991.69. p. 139−148.
- Van Santen R.A., Kramer GJ. Reactivity theory of zeolitic bronsted acidic sites.// Chem. Rev., 1992. 95. p. 637−660.
- Пригожин И., Дефей P. Химическая термодинамика. Москва: Бином, 2010.
- Kee R.J., Rupley F.M., Miller J. A. Chem. kin П. A fortran chemical kinetics package for the analysis of gas phase chemical kinetics Albugnergue. — New Mexico: Sandia National Labs. 1991.
- Писаренко E.B. Промышленные каталитические процессы. Структура и свойства твердых катализаторов. М.: Федеральное агентство по образованию, 2009.135с.
- Сергеев С.П. Возможные модели отравления катализатора каталитическими ядами.// Катализ в промышленности, -2001. № 2. С. 48−52.
- Byrne G.D., Dean А.М. The numerical solution of some models with VODE and Chem. kin П. //Computers Chemistry. 1993. 17(3). p.297−302.
- Brown P.N., Byrne G.D., Hindmarsh A.C. VODE: A variable coefficient ode solver.// SIAM J. Sci. Stat. Comput. 1989. 10. p. 1038−1051.
- Слинько М.Г. История развития математического моделирования каталитических процессов и реакторов. Теорет. основы хим. технологии. 2007, т.41, № 1, С. 16.
- Юинг Г. В. Инструментальные методы химического анализа, М., Госатомиздат, 1963.