甲烷部分氧化过程中强制振荡的动力学Monte Carlo模拟

任秀彬 周安宁 章结兵

引用本文: 任秀彬, 周安宁, 章结兵. 甲烷部分氧化过程中强制振荡的动力学Monte Carlo模拟[J]. 物理化学学报, 2014, 30(11): 2009-2014. doi: 10.3866/PKU.WHXB201409091 shu
Citation:  REN Xiu-Bin, ZHOU An-Ning,  A Kinetic Monte Carlo Simulation on Forced Oscillations of Methane Partial Oxidation[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2014, 30(11): 2009-2014. doi: 10.3866/PKU.WHXB201409091 shu

甲烷部分氧化过程中强制振荡的动力学Monte Carlo模拟

  • 基金项目:

    国家自然科学基金(51174279) (51174279)

    陕西省教育厅专项基金(2010JK685)资助项目 (2010JK685)

摘要:

为了有效控制动力学振荡行为以提高反应的转化率, 利用Monte Carlo 方法研究了甲烷催化部分氧化过程中的强制振荡行为, 探讨了原料气周期性变化对振荡动力学和转化率的影响. 研究表明原料气周期性变化不仅可以有效调控振荡的动力学行为, 产生如短周期振荡和双峰振荡等特殊动力学过程, 而且还可以提高反应的转化率. 当强制过程的周期从T/3 增大到2T(T为自发振荡过程的平均周期), 振荡过程从短周期振荡变化为双峰振荡. 对反应过程中CO的转化率进行了计算, 结果表明原料气周期性变化可以有效提高反应的转化率.振荡动力学的改变和转化率的提高主要是因为强制振荡过程使得催化剂表面发生了从氧化态向还原态的转变.

English

    1. [1]

      (1) Zhang, X. L.; Lee, C. S. M.; Hayward, D. O.; Min s, D. M. P. Catal. Today 2005, 105, 283. doi: 10.1016/j.cattod.2005.02.040

      (1) Zhang, X. L.; Lee, C. S. M.; Hayward, D. O.; Min s, D. M. P. Catal. Today 2005, 105, 283. doi: 10.1016/j.cattod.2005.02.040

    2. [2]

      (2) Svensson, P.; Jaeger, N. I.; Plath, P. J. J. Phys. Chem. 1988, 92, 1882. doi: 10.1021/j100318a037(2) Svensson, P.; Jaeger, N. I.; Plath, P. J. J. Phys. Chem. 1988, 92, 1882. doi: 10.1021/j100318a037

    3. [3]

      (3) Cimino, S.; Lisi, L.; Mancino, G.; Musiani, M.; Vázquez-Gómez, L.; Verlato, E. Int. J. Hydrog. Energy 2012, 37, 17040. doi: 10.1016/j.ijhydene.2012.08.022(3) Cimino, S.; Lisi, L.; Mancino, G.; Musiani, M.; Vázquez-Gómez, L.; Verlato, E. Int. J. Hydrog. Energy 2012, 37, 17040. doi: 10.1016/j.ijhydene.2012.08.022

    4. [4]

      (4) Zhang, X. L.; Hayward, D. O.; Min s, D. M. P. Catal. Lett. 2003, 86, 235. doi: 10.1023/A:1022672219909(4) Zhang, X. L.; Hayward, D. O.; Min s, D. M. P. Catal. Lett. 2003, 86, 235. doi: 10.1023/A:1022672219909

    5. [5]

      (5) Zhang, X. L.; Hayward, D. O.; Min s, D. M. P. Catal. Lett. 2002, 83, 149. doi: 10.1023/A:1021069510797(5) Zhang, X. L.; Hayward, D. O.; Min s, D. M. P. Catal. Lett. 2002, 83, 149. doi: 10.1023/A:1021069510797

    6. [6]

      (6) Tulenin,Y. P.; Sinev, M. Y.; Savkin, V. V.; Korchak, V. N. Stud. Surf. Sci. Catal. 1997, 110, 757. doi: 10.1016/S0167-2991(97)81038-5(6) Tulenin,Y. P.; Sinev, M. Y.; Savkin, V. V.; Korchak, V. N. Stud. Surf. Sci. Catal. 1997, 110, 757. doi: 10.1016/S0167-2991(97)81038-5

    7. [7]

      (7) Tulenin, Y. P.; Sinev, M. Y.; Savkin, V. V.; Korchak, V. N.; Yan, Y. B. Kinet. Catal. 1999, 40, 405.(7) Tulenin, Y. P.; Sinev, M. Y.; Savkin, V. V.; Korchak, V. N.; Yan, Y. B. Kinet. Catal. 1999, 40, 405.

    8. [8]

      (8) Tulenin, Y. P.; Sinev, M. Y.; Savkin, V. V.; Korchak, V. N. Catal. Today 2004, 91-92, 155.(8) Tulenin, Y. P.; Sinev, M. Y.; Savkin, V. V.; Korchak, V. N. Catal. Today 2004, 91-92, 155.

    9. [9]

      (9) Zhang, X. L.; Hayward, D. O.; Min s, D. M. P. Catal. Lett. 2001, 72, 147.(9) Zhang, X. L.; Hayward, D. O.; Min s, D. M. P. Catal. Lett. 2001, 72, 147.

    10. [10]

      (10) Hu,Y. H.; Ruckenstein, E. Ind. Eng. Chem. Res. 1998, 37, 2333. doi: 10.1021/ie980027f(10) Hu,Y. H.; Ruckenstein, E. Ind. Eng. Chem. Res. 1998, 37, 2333. doi: 10.1021/ie980027f

    11. [11]

      (11) Slinko, M. M.; Korchak, V. N.; Peskov, N. V. Appl. Catal. A: Gen. 2006, 303, 258. doi: 10.1016/j.apcata.2006.02.010(11) Slinko, M. M.; Korchak, V. N.; Peskov, N. V. Appl. Catal. A: Gen. 2006, 303, 258. doi: 10.1016/j.apcata.2006.02.010

    12. [12]

      (12) Lashina, E. A.; Kaichev, V. V.; Chumakova, N. A.; Ustyu v, V. V.; Chumakov, G. A.; Bukhtlyrov, V. I. Kinet. Catal. 2012, 53, 374. doi: 10.1134/S0023158412030081(12) Lashina, E. A.; Kaichev, V. V.; Chumakova, N. A.; Ustyu v, V. V.; Chumakov, G. A.; Bukhtlyrov, V. I. Kinet. Catal. 2012, 53, 374. doi: 10.1134/S0023158412030081

    13. [13]

      (13) Ren, X. B.; Li, H. Y.; Guo, X. Y. Surf. Sci. 2008, 602, 300. doi: 10.1016/j.susc.2007.10.016(13) Ren, X. B.; Li, H. Y.; Guo, X. Y. Surf. Sci. 2008, 602, 300. doi: 10.1016/j.susc.2007.10.016

    14. [14]

      (14) Ren, X. B.; Li, H. Y.; Guo, X. Y. Acta Phys. -Chim. Sin. 2008, 24, 197. [任秀彬, 李换英, 郭向云. 物理化学学报, 2008, 24, 197.] doi: 10.1016/S1872-1508(08)60009-1(14) Ren, X. B.; Li, H. Y.; Guo, X. Y. Acta Phys. -Chim. Sin. 2008, 24, 197. [任秀彬, 李换英, 郭向云. 物理化学学报, 2008, 24, 197.] doi: 10.1016/S1872-1508(08)60009-1

    15. [15]

      (15) Ren, X. B.; Guo, X. Y. Surf. Rev. Lett. 2008, 15, 769. doi: 10.1142/S0218625X0801213X(15) Ren, X. B.; Guo, X. Y. Surf. Rev. Lett. 2008, 15, 769. doi: 10.1142/S0218625X0801213X

    16. [16]

      (16) Ren, X. B.; Guo, X. Y. Surf. Sci. 2009, 603, 606. doi: 10.1016/j.susc.2008.12.018(16) Ren, X. B.; Guo, X. Y. Surf. Sci. 2009, 603, 606. doi: 10.1016/j.susc.2008.12.018

    17. [17]

      (17) Ren, X. B.; Guo, X. Y. J. Nat. Gas Chem. 2011, 20, 503. doi: 10.1016/S1003-9953(10)60216-2(17) Ren, X. B.; Guo, X. Y. J. Nat. Gas Chem. 2011, 20, 503. doi: 10.1016/S1003-9953(10)60216-2

    18. [18]

      (18) Zhao, K.; He, F.; Huang, Z.; Zheng, A. Q.; Li, H. B.; Zhao, Z. L. Chin. J. Catal. 2014, 35, 1196. [赵坤, 何方, 黄振, 郑安庆, 李海滨, 赵增立. 催化学报, 2014, 35, 1196.] doi: 10.1016/S1872-2067(14)60084-X(18) Zhao, K.; He, F.; Huang, Z.; Zheng, A. Q.; Li, H. B.; Zhao, Z. L. Chin. J. Catal. 2014, 35, 1196. [赵坤, 何方, 黄振, 郑安庆, 李海滨, 赵增立. 催化学报, 2014, 35, 1196.] doi: 10.1016/S1872-2067(14)60084-X

    19. [19]

      (19) Donazzi, A.; Livio, D.; Diehm, C.; Beretta, A.; Groppi, G.; Forzatti, P. Appl. Catal. A: Gen. 2014, 469, 52.(19) Donazzi, A.; Livio, D.; Diehm, C.; Beretta, A.; Groppi, G.; Forzatti, P. Appl. Catal. A: Gen. 2014, 469, 52.

    20. [20]

      (20) Nguyen, T. H.; ?amacz, A.; Beaunier, P.; Czajkowska, S.; DomaDski, M.; KrztoD, A.; Le, T. V.; Djéga-Mariadassou, G. Appl. Catal. B: Environ. 2014, 152-153, 360.(20) Nguyen, T. H.; ?amacz, A.; Beaunier, P.; Czajkowska, S.; DomaDski, M.; KrztoD, A.; Le, T. V.; Djéga-Mariadassou, G. Appl. Catal. B: Environ. 2014, 152-153, 360.

    21. [21]

      (21) Sadhankar, R. R.; Lynch, D. T. J. Catal. 1994, 149, 278. doi: 10.1006/jcat.1994.1296(21) Sadhankar, R. R.; Lynch, D. T. J. Catal. 1994, 149, 278. doi: 10.1006/jcat.1994.1296

    22. [22]

      (22) Graham,W. R. C.; Lynch, D. T. AIChE J. 1990, 36, 1796.(22) Graham,W. R. C.; Lynch, D. T. AIChE J. 1990, 36, 1796.

    23. [23]

      (23) Sinha, I.; Mukherjee, A. K. Chem. Phys. Lett. 2012, 553, 30. doi: 10.1016/j.cplett.2012.09.073(23) Sinha, I.; Mukherjee, A. K. Chem. Phys. Lett. 2012, 553, 30. doi: 10.1016/j.cplett.2012.09.073

    24. [24]

      (24) Liu, D. J.; Evans, J.W. Prog. Surf. Sci. 2013, 88, 393. doi: 10.1016/j.progsurf.2013.10.001(24) Liu, D. J.; Evans, J.W. Prog. Surf. Sci. 2013, 88, 393. doi: 10.1016/j.progsurf.2013.10.001

    25. [25]

      (25) Packard, N. H.; Crutcheld, J. P.; Farmer, J. D.; Shaw, R. S. Phys. Rev. Lett. 1980, 45, 712. doi: 10.1103/PhysRevLett.45.712(25) Packard, N. H.; Crutcheld, J. P.; Farmer, J. D.; Shaw, R. S. Phys. Rev. Lett. 1980, 45, 712. doi: 10.1103/PhysRevLett.45.712

    26. [26]

      (26) Grassberger, P.; Procaccia, I. Phys. Rev. Lett. 1983, 50, 346. doi: 10.1103/PhysRevLett.50.346(26) Grassberger, P.; Procaccia, I. Phys. Rev. Lett. 1983, 50, 346. doi: 10.1103/PhysRevLett.50.346

    27. [27]

      (27) Kipchatov, A. A.; Krasichkov, L. V. On Reconstruction of Chaotic Attractor from Time Series Represented as "Clusters". In Dynamical Systems and Chaos; The Proceedings of the International Conference on Dynamical Systems and Chaos, Tokyo, Japan, May 23-27, 1994; pp 1-4.(27) Kipchatov, A. A.; Krasichkov, L. V. On Reconstruction of Chaotic Attractor from Time Series Represented as "Clusters". In Dynamical Systems and Chaos; The Proceedings of the International Conference on Dynamical Systems and Chaos, Tokyo, Japan, May 23-27, 1994; pp 1-4.

    28. [28]

      (28) Guo, X. Y.; Zhong, B.; Peng, S. Y. Acta Phys. -Chim. Sin. 1995, 11, 873. [郭向云, 钟炳, 彭少逸. 物理化学学报, 1995, 11, 873.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20080524

      (28) Guo, X. Y.; Zhong, B.; Peng, S. Y. Acta Phys. -Chim. Sin. 1995, 11, 873. [郭向云, 钟炳, 彭少逸. 物理化学学报, 1995, 11, 873.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20080524

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  329
  • 文章访问数:  713
  • HTML全文浏览量:  19
文章相关
  • 发布日期:  2014-10-30
  • 收稿日期:  2014-06-05
  • 网络出版日期:  2014-09-09
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章