米兰-双催化剂体系空间排布优化理论研究获进展—新闻—科学网

中国科学院广州能源研究所生物资催化转化研究室在国度天然科学基金等项目标帮助下，在双催化剂系统的宏不雅空间排布优化理论研究方面获得新进展。相干功效近日颁发在《化学工程科学》（Chemical Engineering Science）。该论文第一作者为中国科学院广州能源研究所博士研究生刘思炜，通信作者为中国科学院广州能源研究所研究员王晨曦。

双催化剂系统中存在的空间排布问题。

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作为能源范畴的研究热门之一，双催化剂系统的引入为温室气体的捕集转化供给了新的路径，也为可再生能源燃料和化学品合成供给了全新思绪。同时，双催化剂系统凭仗其非均相的特点，可用在固定床等持续流反映器中，在相干范畴具有较年夜的工业利用潜力，是以被普遍利用在石油化工、生物资转化、合成气转化和其它能源化工范畴中，特别在一氧化碳/二氧化碳加氢生成甲醇/烯烃/芳烃等高值产物方面遭到普遍存眷。

但是，以往采取双催化剂系统的相干研究常常聚焦在微不雅上催化剂布局设计或宏不雅上反映前提的优化，略过了介在二者之间的反映器标准上物理化学进程存在的空间异质性是以，在反映器标准上，双催化剂的空间排布优化问题仍缺少系统的理论指点。该问题直不雅反应在相干研究中，两种催化剂在反映器内常常局限在简单的双层排布或随机夹杂装填，缺少对其它双催化剂排布体例的深切探讨，极年夜减弱了双催化剂系统的反映潜力，同时局限了双催化剂系统的进一步工业化利用。

催化剂替代差的计较体例。

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针对上述科学问题，研究人员构建告终合遗传算法和机械进修方式的排布优化理论模子，实现了分歧反映参数组合下双催化剂的快速排布优化。研究进一步构建了催化剂替代差（DS）作为双催化剂系统的新型描写符，量化了分歧空间位置上采取对应催化剂种类的需要水平。相干模子和描写符为进一步的研究供给了理论东西。

据介绍，采取该理论东西的进一步研究发现，两种催化剂的副反映别离具有分歧的感化。在底物-中心产品-方针产品的抱负模子中，当副反映仅产生在S0（底物-中心产品对应催化剂）而不产生在S1（中心产品-方针产品对应催化剂）上时，对应的最优排布显现S0-S1-S0高分离布局，合适传统的“越近越好”理论；而慢慢引入S1上的副反映时，这类纪律布局将逐步崩溃，同时最优床层长度区间敏捷缩小，对总反映时候的节制提出了更高的要求。另外，对非纪律摆列，摸索了基在替代差阐发的简化摆列体例，同时最年夜水平保存了优化结果。

双催化剂系统空间排布优化和简化策略框架。本文由研究团队供图

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在此根本上，研究人员搭建了完全的双催化剂系统空间排布优化和简化策略框架，弥补了双催化剂在反映器标准的空间排布优化理论方面的空白。其焦点包罗三方面：一是，划分优化摆列和简单双层摆列的合用区间，用在肯定是不是需要采取优化摆列；二是，需要采取优化摆列时，经由过程替代差特点判定是不是合适S0-S1-S0纪律布局；三是，无纪律布局时，采取基在替代差值的简化方式。

相干论文信息：https://doi.org/10.1016/j.ces.2024.120500

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