离子液体强化浓硫酸催化异丁烷/丁烯烷基化反应的研究
发布时间：2021-03-24 17:36
烷基化油为异丁烷/丁烯烷基化反应的产物,是一种理想的汽油调和组分。其主要成分是异辛烷,具有辛烷值高、蒸汽压低、不含芳烃、烯烃和硫等优点。目前工业上主要以浓硫酸作为催化剂生产烷基化油。硫酸催化的烷基化反应为典型的液/液反应,烷烯在硫酸中的低溶解度致使反应物和催化剂之间传质受限,从而发生聚合、裂解等副反应,导致酸溶油生成及催化剂的失活,同时该过程存在酸耗大、环境污染严重、废酸处理成本高等缺点。因此,开发可抑制副反应、改善产物分布、降低酸耗的C4烷基化新工艺具有十分重要的意义。本文通过在反应体系中添加具有表面活性的离子液体构筑乳液体系,改善反应过程中酸烃混合状态,强化传质,优化产物分布,降低酸耗,从而为工业上解决C4烷基化问题提供新思路。主要研究内容和结果如下:1.本研究首先筛选了一系列季鏻和季铵类表面活性离子液体添加剂。选取典型离子液体,研究了离子液体协同浓硫酸催化体系的物理化学性质,包括酸强度、表面张力及异丁烷在催化体系中的分散状态和溶解度。结果表明,随离子液体浓度的增加,催化体系酸度略微降低,但仍处于烷基化反应适宜的酸度范围。季铵表面活性离子液体的存在使异丁烷在酸相中能更均匀、更紧密的...
【文章来源】：郑州大学河南省 211工程院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
催化体系与C5~C8烷烃的界面张力Figure2.1Interfacialtensionofthealkane/catalystsystems.
图 2.2 异丁烷与催化剂混合程度观测图：（左）异丁烷/H2SO4体系，（右）异丁烷[N12,1,1,1]Cl/H2SO4体系igure 2.2 Photos of isobutane mixing with the catalytic systems under electron microsco（left） Isobutane in H2SO4; （right） Isobutane in [N12,1,1,1]Cl/H2SO44.3 溶解度异丁烷/丁烯烷基化反应发生在酸烃界面处，烯烃在酸相中有较大的溶解异丁烷在浓硫酸中的溶解度非常有限，如果异丁烷不能及时和烯烃接触会烯烃聚合副反应的发生。因此为确保催化剂相中异丁烷的浓度，工业上烷生产中经常采用较高的烷烯比。低烷烯比会加速烯烃聚合，降低烷基化油质，同时，烯烃的聚合会产生酸溶油、提高硫酸消耗量，所以提高异丁烷解度是提高浓硫酸催化效果关键点之一。本研究中，参考文献中方法[52]使基化反应釜测得添加离子液体前后异丁烷在浓硫酸中的溶解度。实验步骤如下：在反应釜中加入 50 mL [N12,1,1,1]Cl/H2SO4（离子液体浓度mol/L），关闭反应釜，检查气密性，不漏气之后，通异丁烷对釜中空气进
n-butane 1.74（E）-2-butene 2.51n-butene 1.95isobutene 0.04（Z）-2-butene 1.75Alkanes/olefins 152.5.2 烷基化反应装置及实验方法实验装置：实验室所用的烷基化反应装置如图 2.7 所示，烷基化反应器为聚四氟内衬的釜式搅拌高压夹套式反应器，反应釜的容积为 150 mL，装有压力表（0~1Mpa），釜外夹套内通循环水进行制冷，反应釜上部设置五个管路，具体功能如下：一个为深入反应釜底部的原料进样口，另一端与双柱塞微量泵相连从原料罐泵入原料气（实为液体）；一个保护气进样口（N2进样口），另一端与高纯氮钢瓶出口相连；一个尾气排放口，与气袋连接收集尾气用于分析；一个液体取样口（取样管深入反应釜底部）；另一个是热电偶。搅拌系统采用螺旋桨机械搅拌，通过低温恒温槽和反应釜控制仪分别控制反应温度和搅拌速度。
【参考文献】：
期刊论文
[1]“国六”的实施对进口机动车入境口岸排放检测的影响及建议[J]. 韩道平,周保华,李秋诚,侯勇,何非,刘骁辉. 汽车工业研究. 2018(01)
[2]双阳离子液体的合成、性能及应用[J]. 杨许召,王军,方云. 化学进展. 2016(Z2)
[3]醚基功能化离子液体合成及催化烷基化反应[J]. 卢丹,赵国英,任保增,江振西,张锁江. 化工学报. 2015(07)
[4]烷基化装置工艺技术方案比选[J]. 陈述卫. 炼油技术与工程. 2014(08)
[5]过渡期清洁汽油的生产技术[J]. 王大壮. 当代化工. 2013(06)
[6]季铵盐和十二胺对云母类矿物浮选行为和泡沫稳定性的影响[J]. 邓海波,张刚,任海洋,许霞,赵佳. 非金属矿. 2012(06)
[7]MTO与FCC汽油降烯烃组合反应催化剂的研究[J]. 赵如松,张娟娟,高俊斌. 工业催化. 2012(06)
[8]中国经济崛起与未来发展战略[J]. 王东. 科学发展. 2012(04)
[9]低熔点低粘度的季铵盐类离子液体的合成与表征[J]. 肖峰,王冠楠,吴有庭,方诚刚,侯文龙,张志炳. 南京大学学报(自然科学). 2010(02)
[10]城市大气污染物来源特征[J]. 贺克斌,余学春,陆永祺,郝吉明,傅立新. 城市环境与城市生态. 2003(06)
博士论文
[1]季铵盐双子表面活性剂的胶束化性质、界面活性及化学生物学研究[D]. 张山山.浙江大学 2016
硕士论文
[1]醚基功能化离子液体催化异丁烷烷基化反应的研究[D]. 卢丹.郑州大学 2015
[2]非氯铝酸离子液体催化异丁烷/丁烯烷基化反应研究[D]. 刘贵丽.内蒙古大学 2011
本文编号：3098109
【文章来源】：郑州大学河南省 211工程院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
催化体系与C5~C8烷烃的界面张力Figure2.1Interfacialtensionofthealkane/catalystsystems.
图 2.2 异丁烷与催化剂混合程度观测图：（左）异丁烷/H2SO4体系，（右）异丁烷[N12,1,1,1]Cl/H2SO4体系igure 2.2 Photos of isobutane mixing with the catalytic systems under electron microsco（left） Isobutane in H2SO4; （right） Isobutane in [N12,1,1,1]Cl/H2SO44.3 溶解度异丁烷/丁烯烷基化反应发生在酸烃界面处，烯烃在酸相中有较大的溶解异丁烷在浓硫酸中的溶解度非常有限，如果异丁烷不能及时和烯烃接触会烯烃聚合副反应的发生。因此为确保催化剂相中异丁烷的浓度，工业上烷生产中经常采用较高的烷烯比。低烷烯比会加速烯烃聚合，降低烷基化油质，同时，烯烃的聚合会产生酸溶油、提高硫酸消耗量，所以提高异丁烷解度是提高浓硫酸催化效果关键点之一。本研究中，参考文献中方法[52]使基化反应釜测得添加离子液体前后异丁烷在浓硫酸中的溶解度。实验步骤如下：在反应釜中加入 50 mL [N12,1,1,1]Cl/H2SO4（离子液体浓度mol/L），关闭反应釜，检查气密性，不漏气之后，通异丁烷对釜中空气进
n-butane 1.74（E）-2-butene 2.51n-butene 1.95isobutene 0.04（Z）-2-butene 1.75Alkanes/olefins 152.5.2 烷基化反应装置及实验方法实验装置：实验室所用的烷基化反应装置如图 2.7 所示，烷基化反应器为聚四氟内衬的釜式搅拌高压夹套式反应器，反应釜的容积为 150 mL，装有压力表（0~1Mpa），釜外夹套内通循环水进行制冷，反应釜上部设置五个管路，具体功能如下：一个为深入反应釜底部的原料进样口，另一端与双柱塞微量泵相连从原料罐泵入原料气（实为液体）；一个保护气进样口（N2进样口），另一端与高纯氮钢瓶出口相连；一个尾气排放口，与气袋连接收集尾气用于分析；一个液体取样口（取样管深入反应釜底部）；另一个是热电偶。搅拌系统采用螺旋桨机械搅拌，通过低温恒温槽和反应釜控制仪分别控制反应温度和搅拌速度。
【参考文献】：
期刊论文
[1]“国六”的实施对进口机动车入境口岸排放检测的影响及建议[J]. 韩道平,周保华,李秋诚,侯勇,何非,刘骁辉. 汽车工业研究. 2018(01)
[2]双阳离子液体的合成、性能及应用[J]. 杨许召,王军,方云. 化学进展. 2016(Z2)
[3]醚基功能化离子液体合成及催化烷基化反应[J]. 卢丹,赵国英,任保增,江振西,张锁江. 化工学报. 2015(07)
[4]烷基化装置工艺技术方案比选[J]. 陈述卫. 炼油技术与工程. 2014(08)
[5]过渡期清洁汽油的生产技术[J]. 王大壮. 当代化工. 2013(06)
[6]季铵盐和十二胺对云母类矿物浮选行为和泡沫稳定性的影响[J]. 邓海波,张刚,任海洋,许霞,赵佳. 非金属矿. 2012(06)
[7]MTO与FCC汽油降烯烃组合反应催化剂的研究[J]. 赵如松,张娟娟,高俊斌. 工业催化. 2012(06)
[8]中国经济崛起与未来发展战略[J]. 王东. 科学发展. 2012(04)
[9]低熔点低粘度的季铵盐类离子液体的合成与表征[J]. 肖峰,王冠楠,吴有庭,方诚刚,侯文龙,张志炳. 南京大学学报(自然科学). 2010(02)
[10]城市大气污染物来源特征[J]. 贺克斌,余学春,陆永祺,郝吉明,傅立新. 城市环境与城市生态. 2003(06)
博士论文
[1]季铵盐双子表面活性剂的胶束化性质、界面活性及化学生物学研究[D]. 张山山.浙江大学 2016
硕士论文
[1]醚基功能化离子液体催化异丁烷烷基化反应的研究[D]. 卢丹.郑州大学 2015
[2]非氯铝酸离子液体催化异丁烷/丁烯烷基化反应研究[D]. 刘贵丽.内蒙古大学 2011
本文编号：3098109
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/3098109.html
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