轻汽油醚化的反应精馏技术研究

论文摘要

我国的车用汽油约80%来自FCC轻汽油(催化裂化汽油),其中烯烃含量非常高,很难达到车用汽油烯烃含量小于35%(体积分数)的标准,因此如何经济合理地降低FC轻汽油中的烯烃含量而又不降低辛烷值,是当前亟待解决的工艺技术问题。采用反应精馏技术进行轻汽油醚化是实现上述目标的有效途径。反应精馏是指集反应、分离于一体的一种新的化工过程,与传统的固定床反应技术相比具有很多优点,因此对轻汽油醚化的反应精馏技术的研究具有重要意义。本课题首先对反应精馏技术中的关键问题——催化填料进行了研究。在明确现有催化填料不足的基础上,从两种不同的思路入手,研制出了新型的催化填料,并通过流体力学实验证实。与传统的催化填料相比,所研制的新型催化填料具有制作简单、比表面积大、流通效果好等优点,同时可调节催化剂的填充量和填充密度,实现较大的塔内床层空隙率和较小的压降,从而提高了塔的生产能力,并且催化剂装卸方便,工艺上容易实现。其次,本课题采用所研制的新型催化填料进行了轻汽油醚化反应精馏过程的实验,考查了各种因素对轻汽油醚化的影响,通过理论与实验相结合,找到了醚化的最佳工艺条件,同时也检验了所研制的新型催化填料的催化分离性能。最后,本课题应用流程模拟方法对轻汽油的醚化过程进行了计算模拟,并将模拟值与实验值进行了对比,结果基本吻合,证实了在模拟过程中所采用的模型参数的正确性,从而可以为进一步实验及工业放大提供指导。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 醚化原料
• 1.2 反应动力学和热力学
• 1.2.1 反应动力学研究
• 1.2.2 反应热力学
• 1.3 醚化催化剂
• 1.3.1 大孔阳离子交换树脂
• 1.3.2 分子筛催化剂
• 1.3.3 QRE一02树脂
• 1.3.4 HE23催化剂
• 1.3.5 催化精馏专用填料型固体酸
• 1.4 轻汽油及其醚化产品的分析
• 1.5 醚化工艺
• 1.5.1 固定床反应器工艺
• 1.5.2 反应精馏技术
• 1.5.3 催化填料
• 1.5.4 反应精馏过程的操作工艺
• 1.6 反应精馏过程的数学模型及计算
• 1.6.1 平衡级模型
• 1.6.2 非平衡级模拟
• 1.6.3 微分模拟
• 1.7 反应精馏的计算机模拟
• 1.8 本文的研究内容
• 第二章 新型催化填料的研究
• 2.1 催化剂主要装填方式简介
• 2.1.1 板式塔催化剂装填方式
• 2.1.2 填充式催化剂装填方式
• 2.1.3 悬浮式装填方式
• 2.1.4 催化剂散装填料
• 2.2 金属丝网支架型规整催化填料的结构和性能
• 2.2.1 金属丝网支架型规整催化填料的结构
• 2.2.2 新型丝网支架型催化填料的流体力学性能研究
• 2.2.3 与工业数据的对比
• 2.3 结构化树脂催化填料
• 2.3.1 制备原理
• 2.3.2 原料及实验步骤
• 2.3.3 结果及讨论
• 2.4 本章小节
• 第三章 醚化的反应精馏实验研究
• 3.1 实验流程与装置
• 3.2 催化剂
• 3.3 原料及产品分析方法
• 3.3.1 原料定性分析
• 3.3.2 产品定性分析
• 3.3.3 原料及产品的定量分析
• 3.4 实验条件及数据举例
• 3.5 实验结果及分析
• 3.5.1 温度对醚化反应的影响
• 3.5.2 醇烯比对醚化反应的影响
• 3.5.3 回流比对醚化反应的影响
• 3.6 本章小节
• 第四章 醚化反应精馏技术的计算机模拟
• 4.1 ASPEN PLUS软件介绍
• 4.2 ASPEN PLUS在反应精馏中的应用
• 4.3 Aspen Plus的单元模块
• 4.4 物性方法
• 4.5 平衡模型选择
• 4.6 基础数据
• 4.7 结果及分析
• 4.7.1 反应温度的影响
• 4.7.2 醇烯比的影响
• 4.7.3 回流比的影响
• 4.8 本章小节
• 第五章 结论
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢