炼厂混合C4与乙醇制丙烯反应研究

论文摘要

炼厂混合C4烃与乙醇反应是增产丙烯的有效方法之一,本论文以炼厂混合C4烃和乙醇为原料,对催化剂、反应工艺条件优化、反应机理和热力学及动力学的进行了系统研究。本实验研究HZSM-5分子筛硅铝比对混合C4烃与乙醇制丙烯反应的影响,筛选出硅铝比为50分子筛催化效果较好。以硅铝比为50的HZSM-5分子筛为基础进行改性,制备了一系列改性催化剂,从中筛选出具有优良催化活性的La-HZSM-5和Mo-HZSM-5分子筛催化剂,并研究了焙烧温度和改性物质含量对反应的影响,选出焙烧温度为500℃,改性物质含量为1%La-HZSM-5和2%Mo-HZSM-5。以La-HZSM-5和Mo-HZSM-5分子筛作为工艺条件优化的催化剂,考察了反应温度、物料比和反应空速对混合C4烃与乙醇制丙烯反应的影响。得到最优的工艺条件为：反应温度400℃、混合C4烃与乙醇的物料比为1：2和气空时速为123.652min-1。在该最佳工艺条件下,在La-HZSM-5分子筛催化剂催化下,混合C4烯烃转化率和丙烯的选择性可达91.15%和55.69%。本文建立的该复杂反应的反应网络,综合乙醇脱水、丁烯与乙烯的歧化、丁烯二聚、裂解、异丁烷和丁烯的烷基化机理,提出混合C4烃与乙醇反应过程中主反应和主要的副反应,建立混合C4烃与乙醇的反应途径。对复杂反应过程进行了热力学分析,建立了动力学模型。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 本文研究的意义
• 1.2 本文的主要工作
• 1.3 本文的创新之处
• 第二章 文献综述
• 2.1 炼厂混合C4利用的研究现状
• 2.1.1 混合C4馏分分离后利用
• 2.1.2 炼厂混合C4烯烃催化裂解制乙烯丙烯
• 2.1.3 炼厂混合C4烃烷基化生产高辛烷值的汽油
• 2.1.4 炼厂混合C4馏分回炼增产乙烯和丙烯
• 2.1.5 炼厂混合C4烃歧化生产丙烯
• 2.2 ZSM-5分子筛的结构和性质
• 2.2.1 ZSM-5分子筛的结构
• 2.2.2 ZSM-5分子筛催化剂的酸性
• 第三章 实验部分
• 3.1 实验原料与仪器
• 3.1.1 实验原料
• 3.1.2 实验仪器
• 3.2 实验步骤
• 3.3 改性HZSM-5分子筛的制备
• 3.4 催化剂的表征
• 3.5 产物分析
• 第四章 实验结果与讨论
• 4.1 混合C4烃与乙醇制丙烯的反应可行性分析
• 4.2 焙烧温度对催化活性的影响
• 4.2.1 BET测试
• 4.2.2 XRD表征
• 4.2.3 反应结果考察
• 4.3 混合C4与乙醇反应催化剂开发
• 4.3.1 不同硅铝比HZSM-5分子筛催化剂对反应的影响
• 4.3.2 非金属元素改性的HZSM-5分子筛对反应的影响
• 4.3.3 碱金属元素改性的HZSM-5分子筛对反应的影响
• 4.3.4 碱土金属元素改性的HZSM-5分子筛对反应的影响
• 4.3.5 稀土元素改性的HZSM-5分子筛对反应的影响
• 4.3.6 过渡金属元素改性的HZTSM-5分子筛对反应的影响
• 4.4 改性物质含量对反应的影响
• 2O₃含量对反应的影响'>4.4.1 改性物质La₂O₃含量对反应的影响
• 3含量对反应的影响'>4.4.2 改性物质MoO₃含量对反应的影响
• 4.5 混合C4和乙醇制取丙烯工艺条件考察
• 4.5.1 反应温度对反应的影响
• 4.5.2 反应物料比对反应的影响
• 4.5.3 气空时速对反应的影响
• 第五章 混合C4烃和乙醇反应热力学和集总动力学研究
• 5.1 混合C4和乙醇制丙烯反应的热力学研究
• 5.2 混合C4和乙醇制丙烯反应的集总动力学研究
• 5.2.1 混合C4烃和乙醇反应网络的建立
• 5.2.2 集总动力学模型的建立
• 5.2.3 模型方程的求解
• 5.2.4 集总动力学模型验证
• 第六章 结论
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文
• 致谢