催化汽油催化裂解与热裂解的反应规律研究

论文摘要

乙烯、丙烯、丁烯和丁二烯等低碳烯烃是非常重要的基本有机化工原料,特别是乙烯的生产能力常常被视为一个国家和地区石油化工发展水平的标志。蒸汽裂解和催化裂解都可以生产低碳烯烃。与传统的蒸汽裂解技术相比,催化裂解的原料更加宽泛,而且反应温度低,能耗和生产成本下降。催化裂化汽油是我国商品汽油的主要调和组分,但是由于烯烃含量远超过国家商品汽油标准,需要对其进行降烯烃处理。本论文以催化裂化汽油为裂解原料,在降低汽油中烯烃含量的同时,生产一部分市场急需的低碳烯烃。本论文利用小型固定流化床实验装置,研究了催化裂化汽油在催化裂化平衡剂和石英砂上的裂解反应规律,发现反应温度、剂油比、水油比和重时空速均对裂解产物的产率和分布具有不同程度的影响。对于催化裂解,丙烯、丁烯以及总低碳烯烃产率在反应温度增加的过程中出现最大值。对于热裂解,乙烯、丙烯、丁烯以及总低碳烯烃产率随着反应温度的升高而增大。研究确定了催化汽油催化裂解的优化操作条件:反应温度600℃,剂油比为10,重时空速为12 h-1左右,水油比为0.4。在优化的操作条件下,催化汽油的转化率为36.9 wt%,乙烯、丙烯和总低碳烯烃的产率分别为5.6 wt%、14.6 wt%和27.3 wt%,总低碳烯烃选择性为68.4%。通过实验研究确定了催化汽油热裂解的优化操作条件:反应温度700℃,重时空速为5.7 h-1左右,水油比0.5。在优化的操作条件下,催化汽油的转化率为45.1 wt%,乙烯、丙烯和总低碳烯烃的产率分别为9.2 wt%、11.6 wt%和28.9 wt%,总低碳烯烃选择性为64.0%。考察了催化汽油窄馏分的催化裂解性能,发现馏程温度越低的馏分裂化深度越深,低碳烯烃产率越高,汽油原料主要发生了烯烃裂化、芳构化等反应。催化裂解与热裂解反应相比,催化汽油裂解程度深,低碳烯烃产率高,产物分布较好。在600℃以上,热裂解对催化汽油裂解生成低碳烯烃的贡献不可忽略。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1 前言
• 1.2 生产低碳烯烃的主要工艺
• 1.2.1 石脑油蒸汽裂解生产低碳烯烃的主要工艺
• 1.2.2 重油催化裂解生产乙丙烯
• 1.2.3 重油催化裂化生产丙烯
• 1.2.4 几种工艺的简单比较
• 1.3 催化裂解催化剂
• 1.3.1 负载型催化剂
• 1.3.2 金属氧化物催化剂
• 1.3.3 沸石催化剂
• 1.4 烃类催化裂解反应机理
• 1.4.1 自由基机理
• 1.4.2 正碳离子机理
• 1.4.3 自由基与正碳离子共同作用机理
• 1.5 影响裂解反应的主要因素
• 1.5.1 反应装置的影响
• 1.5.2 原料性质的影响
• 1.5.3 催化剂的影响
• 1.5.4 操作条件的影响
• 1.6 本论文的研究内容
• 第二章 实验部分
• 2.1 实验原料和热载体
• 2.2 实验装置和操作方法
• 2.2.1 实验装置流程
• 2.2.2 操作步骤
• 2.3 产物分析方法
• 2.3.1 气体产物分析
• 2.3.2 液体产物分析
• 2.3.3 积炭分析
• 2.4 实验方案
• 2.5 装置可靠性考察
• 2.5.1 装置重复性考察
• 2.5.2 物料平衡考察
• 2.6 小结
• 第三章 汽油催化裂解反应规律
• 3.1 反应温度的影响
• 3.1.1 反应温度对催化裂解产物分布的影响
• 3.1.2 反应温度对低碳烃产率的影响
• 3.1.3 反应温度对液体产物组成的影响
• 3.2 剂油比的影响
• 3.2.1 剂油比对催化裂解产物分布的影响
• 3.2.2 剂油比对低碳烃产率的影响
• 3.2.3 剂油比对液体产物组成的影响
• 3.3 重时空速的影响
• 3.3.1 重时空速对催化裂解产物分布的影响
• 3.3.2 重时空速对低碳烃产率的影响
• 3.3.3 重时空速对液体产物组成的影响
• 3.4 水油比的影响
• 3.4.1 水油比对催化裂解产物分布的影响
• 3.4.2 水油比对低碳烃产率的影响
• 3.4.3 水油比对液体产物组成的影响
• 3.5 催化汽油窄馏分的催化裂解反应
• 3.6 小结
• 第四章 汽油热裂解反应规律
• 4.1 反应温度的影响
• 4.1.1 反应温度对热裂解产物分布的影响
• 4.1.2 反应温度对低碳烃产率的影响
• 4.1.3 反应温度对液体产物组成的影响
• 4.2 重时空速的影响
• 4.2.1 重时空速对热裂解产物分布的影响
• 4.2.2 重时空速对低碳烃产率的影响
• 4.3 水油比的影响
• 4.3.1 水油比对热裂解产物分布的影响
• 4.3.2 水油比对低碳烃产率的影响
• 4.4 催化汽油的催化裂解和热裂解反应
• 4.5 小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢