甲醇合成汽油工艺中ZSM-5催化乙烯齐聚关键步骤反应条件的优化研究
发布时间:2020-04-22 22:16
【摘要】:目前,国内煤化工产业由甲醇合成乙烯或丙烯(MTP和MTO)的工业化研究已经处于世界领先的地位。低碳烯烃催化剂齐聚反应在合成汽油(C5-C10)或柴油(C10-C20)过程中显得尤为重要,例如 Mobil Olefins to Gasoline and Distillate(MOGD)过程。烯烃齐聚是甲醇合成汽油(MTG)和煤化工费托合成液体燃料等能源化工过程的重要组成部分。本文研究了 ZSM-5分子筛催化烯烃齐聚的工艺条件优化、反应机理和反应动力学。主要研究内容包括以下两个方面。论文的第一部分采用乙烯单独进料,在连续反应固定床反应器-在线气相色谱装置上研究MTG工艺中低碳烯烃齐聚反应工艺条件的优化,反应器全长0.4m,内径0.08m。使用三种不同硅铝比的ZSM-5探究催化剂酸性对乙烯齐聚反应的影响,标记为xZSM-5,x表示硅铝比,分别为46、81和150。催化剂经焙烧,压片,研磨再筛分至60-80目以避免热量传递和消除内扩散的影响,催化剂置入反应器的恒温段,上下用石英砂填充,使反应器内物料流型成活塞流。实验条件:温度,250-550℃;压力,0.1-0.4Mpa;针对不同硅铝比的催化剂确定不同的反应空时,避免乙烯的转化率太低或者太高造成较大的实验误差。实验结果表明,46ZSM-5对乙烯齐聚的催化效果最好,且得到的产物中汽油组分的含量最高。但是由于46ZSM-5分子筛上强酸的酸量大,氢转移反应活性高,产物中烷烃含量较高,烯烃含量低。随着反应时间的延长,积碳覆盖了催化剂表面的部分活性中心,催化剂催化效果下降,乙烯转化率降低。氢转移反应活性同样被抑制,产物中丙烯和丁烯的含量反而增加。W/F增加,乙烯与催化剂的接触时间延长,乙烯的转化率增加,同时产物分布向高碳数方向移动。但是副反应加剧,产物中低碳烷烃的含量增加。由于热力学和动力学两方面因素的作用,低温条件下(573K,反应速率慢,且乙烯转化率难以有较大的提高。随着温度的增加,乙烯的转化率先增大后减小,说明乙烯齐聚反应存在一个最佳反应温度。低空时下,压力对乙烯转化率的影响非常显著,增大压力,乙烯转化率增加,产物中汽油组分的含量增加,同时烷烃的含量也大大增加了。低硅铝比、提高压力和降低空速都有利于齐聚反应,选择在高温、低压、合适的空速下反应,可以保证乙烯的转化率,同时有效抑制副反应,提高产物中汽油组分的含量。论文的第二部分以乙烯齐聚为模型反应,在连续反应固定床反应器-在线气相色谱装置上研究MTG工艺中低碳烯烃在ZSM-5分子筛上的相互转化合成汽油的反应动力学。使用46ZSM-5分子筛,压力为常压,乙烯分压为18.4kPa,反应温度为320-550℃,乙烯空时为:0.148-0.667h,总空时为0.03-0.133h,共测得35组动力学实验数据,根据乙烯转化率和各个产物收率的变化规律探究低碳烯烃转化为汽油组分的反应机理和反应路径,根据反应路径归纳出9个主导低碳烯烃齐聚反应的反应方程,从而建立低碳烯烃齐聚反应动力学模型,通过动力学数据计算得到11个反应速率常数,且计算结果与实验结果吻合较好。
【图文】:
}内标曲钱图
Fig.邋2.5邋GC邋online邋analysis邋map逡逑表2.邋4色谱在线分析结果逡逑Table邋2.4邋GC邋online邋analysis邋result逡逑序号逦逦保留时间(min)逦质量校正因子逡逑逦1逦逦1.886逦1逦逡逑2逦乙烯逦2.812逦0.918逡逑3逦乙烷逦3.038逦1逡逑4逦丙烯逦7.060逦1逡逑5逦丙烷逦7J98逦0.956逡逑6逦异丁烷逦11.215逦1逡逑7逦异丁烯逦丨丨.575逦1逡逑8逦正丁邋?垸逦11.979逦1逡逑9逦正丁烯逦12.丨84逦1逡逑10逦异戊烯逦15.515逦1逡逑
【学位授予单位】:武汉工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TE665;O643.3
本文编号:2637023
【图文】:
}内标曲钱图
Fig.邋2.5邋GC邋online邋analysis邋map逡逑表2.邋4色谱在线分析结果逡逑Table邋2.4邋GC邋online邋analysis邋result逡逑序号逦逦保留时间(min)逦质量校正因子逡逑逦1逦逦1.886逦1逦逡逑2逦乙烯逦2.812逦0.918逡逑3逦乙烷逦3.038逦1逡逑4逦丙烯逦7.060逦1逡逑5逦丙烷逦7J98逦0.956逡逑6逦异丁烷逦11.215逦1逡逑7逦异丁烯逦丨丨.575逦1逡逑8逦正丁邋?垸逦11.979逦1逡逑9逦正丁烯逦12.丨84逦1逡逑10逦异戊烯逦15.515逦1逡逑
【学位授予单位】:武汉工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TE665;O643.3
【参考文献】
相关期刊论文 前10条
1 潘伦;邓强;鄂秀天凤;聂根阔;张香文;邹吉军;;高密度航空航天燃料合成化学[J];化学进展;2015年11期
2 李栋;李茜;齐晗兵;吴国忠;艾青;夏新林;;RP-3航空煤油热辐射物性参数的透射法测量[J];工程热物理学报;2015年10期
3 阿古达木;孙勇;张飞跃;;神华宁煤甲醇制丙烯装置产物分布探讨[J];煤化工;2013年01期
4 齐国祯;谢在库;陈庆龄;;新鲜SAPO-34催化剂上甲醇制烯烃反应动力学[J];化学反应工程与工艺;2012年06期
5 钱伯章;;甲醇制汽油路线及其应用[J];化工设计通讯;2009年04期
6 姜皓然;李思东;;HZSM-5分子筛在甲醇工业上的应用[J];贵州化工;2009年01期
7 柯明,汪燮卿,张凤美;分子筛孔结构和硅铝比对催化裂化产品中乙烯选择性的影响[J];石油炼制与化工;2003年09期
8 张剑秋,田辉平,达志坚,范中碧,汪燮卿;磷改性Y型分子筛的氢转移性能考察[J];石油学报(石油加工);2002年03期
9 朱建华;HZSM-5沸石上的MoCl_5负载及催化甲醇制汽油反应[J];石油学报(石油加工);1998年01期
10 王殿中,何鸣元;稀乙烯在ZSM-5沸石上转化为异丁烯与汽油的反应[J];石油炼制与化工;1995年08期
相关博士学位论文 前1条
1 吴文章;甲醇制丙烯(MTP)反应过程研究[D];华东理工大学;2012年
,本文编号:2637023
本文链接:https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/2637023.html
最近更新
教材专著