[发明专利]CO2

权利要求书

1.一种CO₂加氢合成甲醇膜反应器的总熵生产率最小优化方法，其特征在于，所述CO₂加氢合成甲醇膜反应器，包括：

反应管；

渗透管，其同轴设置在反应管内，所述渗透管的材料为羟基方钠石渗透膜，所述反应管与所述渗透管之间填充有催化剂；

所述催化剂为CuO/ZnO/Al₂O₃催化剂；

所述CO₂加氢合成甲醇膜反应器的总熵生产率最小优化方法包括以下步骤：

向反应管中通入合成气，合成气在催化剂的作用下反应生成甲醇，反应中生成的水蒸气进入渗透管，渗透管内的水蒸气由吹扫气带出渗透管；计算反应管管外热源与反应管内混合物之间的传热过程引起的局部熵产生率；

计算反应管内混合物和渗透管内混合物之间的传热过程引起的局部熵产生率；

计算反应管内反应过程引起的局部熵产生率；

计算反应管内混合物粘性流动过程引起的局部熵产生率；

计算反应管内混合物和渗透管内混合物之间传质过程引起的局部熵产生率；

将上述各步骤中的局部熵产生率求和得到局部总熵产生率，局部总熵产生率在反应器轴向积分可得到总熵产生率；

以固定的甲醇收率为约束，以总熵产生率最小为优化目标，得到最优的反应管管外热源温度。

2.如权利要求1所述的CO₂加氢合成甲醇膜反应器的总熵生产率最小优化方法，其特征在于，反应管管外热源与反应管内混合物之间传热过程引起的局部熵产生率的计算方法采用以下公式：

σ_HT,r＝πd_riJ_q,r(1/T_RM-1/T_a)

其中，σ_HT,r为反应管管外热源与反应管内混合物之间传热过程引起的局部熵产生率；d_ri表示反应管内径；T_a表示反应管管外热源温度；T_RM表示反应管内混合物温度；J_q,r表示通过反应管内壁的热流密度，其计算公式为：J_q,r＝U_r(T_a-T_RM)，U_r表示为反应管管外热源和反应管内混合物之间的换热系数。

3.如权利要求2所述的CO₂加氢合成甲醇膜反应器的总熵生产率最小优化方法，其特征在于，反应管内混合物和渗透管内混合物之间的传热过程引起的局部熵产生率的计算方法采用以下公式：

σ_HT,m＝πd_moJ_q,m(1/T_MM-1/T_RM)

其中，σ_HT,m表示反应管内混合物和渗透管内混合物之间的传热过程引起的局部熵产生率；d_mo表示渗透管外径；T_MM表示渗透管内混合物温度；J_q,m表示通过渗透管的热流密度，其计算公式为：J_q,m＝U_m(T_RM-T_MM)，U_m表示反应管内混合物与渗透管混合物之间的换热系数。