丙烷脱氢与氢选择性氧化耦合工艺的模拟与优化

发布时间：2021-05-15 16:28

　　丙烯是化学工业中至关重要的基础原料之一,其需求量也随着社会经济的飞速发展而日益提高。传统生产丙烯的方法如蒸汽裂解和催化裂化已经无法满足当下对于丙烯的需求。近年来,丙烷脱氢制丙烯作为一项专产丙烯的技术日趋成熟,但仍然存在脱氢反应受到热力学平衡限制和反应工艺需要大量能量输入的问题。将丙烷脱氢反应与氢选择性氧化反应耦合的设想可以有效地解决这些问题。该设想通过移除反应生成的氢气打破丙烷脱氢反应热力学平衡的限制,同时利用氢气燃烧生成的热量以节约能源。本文基于该设想对三种不同丙烷脱氢与氢选择性氧化耦合工艺进行了模拟研究,分别建立了对应的Co-fed工艺模型,催化膜反应器（CMR）工艺模型以及Redox工艺模型,并对三种工艺进行了模拟和优化。主要工作和结果如下:（1）基于Co-fed耦合方式建立了丙烷脱氢与氢选择性氧化耦合工艺过程模型。将Co-fed工艺与相应的Oleflex工艺进行模拟结果的比较,并考察了进料温度、操作总压力和进料摩尔分数对两种工艺结果的影响。结果显示不同条件下Co-fed工艺比Oleflex工艺的最终丙烯收率高6.0-46.1%,平均每吨丙烯可节省2.86-7.24×106 kJ... 

【文章来源】：华东理工大学上海市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 前言
    1.1 课题背景及研究意义
    1.2 本文的研究思路和研究内容
第2章 文献综述
    2.1 丙烯及其生产技术进展
        2.1.1 丙烯
        2.1.2 丙烯的生产技术进展
    2.2 丙烷脱氢制丙烯的技术研究进展
        2.2.1 丙烷催化直接脱氢技术
        2.2.2 丙烷氧化脱氢技术
    2.3 丙烷脱氢反应与氢气燃烧反应耦合工艺的研究进展
        2.3.1 氢气选择性氧化催化剂的开发
        2.3.2 丙烷脱氢反应与氢气氧化反应耦合方式的设计
    2.4 反应器的建模和模拟
    2.5 本章小结
第3章 丙烷脱氢与氢选择性氧化Co-fed工艺
    3.1 引言
    3.2 Co-fed工艺流程模型的建立
        3.2.1 Co-fed工艺和反应体系
        3.2.2 丙烷脱氢反应器的建模
        3.2.3 氢选择性燃烧反应器的建模
        3.2.4 工艺流程模拟和最优化过程
    3.3 模拟优化结果与讨论
        3.3.1 Co-fed工艺与Oleflex工艺的比较
        3.3.2 Co-fed工艺的优化
        3.3.3 氢气燃烧反应选择性的影响
    3.4 本章小结
第4章 丙烷脱氢催化膜反应器工艺
    4.1 引言
    4.2 膜反应器工艺模型的建立
        4.2.1 物理模型和反应体系
        4.2.2 模型假设
        4.2.3 模型方程
        4.2.4 数值求解
    4.3 膜反应器工艺的模拟结果与讨论
        4.3.1 典型模拟结果
        4.3.2 流型的影响
        4.3.3 进料温度的影响
    4.4 本章小结
第5章 丙烷脱氢与氢选择性氧化Redox工艺
    5.1 引言
    5.2 Redox工艺模型的建立
        5.2.1 物理模型和反应体系
        5.2.2 模型假设
        5.2.3 模型方程
        5.2.4 数值求解
    5.3 Redox工艺的模拟结果与讨论
        5.3.1 典型模拟结果
        5.3.2 进料温度的影响
        5.3.3 压力的影响
    5.4 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 全文总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
附录


【参考文献】：
期刊论文
[1]低碳烷烃催化脱氢制取烯烃的技术研究进展[J]. 王丽博,王振宇,郑步梅.  天然气化工（C1化学与化工）. 2019(06)
[2]丙烯产业发展现状及趋势分析[J]. 陈永利,陈浩,郭振宇.  炼油技术与工程. 2019(12)
[3]国内丙烷脱氢装置发展现状[J]. 郭梦扬,云泽拥.  天津职业院校联合学报. 2019(11)
[4]丙烷脱氢工艺的技术经济性比较[J]. 张京辉.  石油化工技术与经济. 2019(05)
[5]丙烷氧化脱氢制丙烯研究进展[J]. 杜凯敏,范杰.  化工进展. 2019(06)
[6]增产丙烯技术及其研究进展[J]. 韩伟,谭亚南,何霖,潘相米,吴砚会,艾珍.  能源化工. 2014(06)
[7]丙烷无氧脱氢制丙烯工艺和催化剂的研究进展[J]. 刘乔,董秀芹,余英哲,张敏华.  石油化工. 2014(06)
[8]增产丙烯的催化裂化工艺进展[J]. 顾道斌.  精细石油化工进展. 2012(03)
[9]增产丙烯技术研究进展[J]. 魏飞,汤效平,周华群,Zeeshan Nawaz.  石油化工. 2008(10)
[10]增产丙烯的技术进展与我国发展对策[J]. 张建国,宋昭峥,丁宏霞,徐春明,蒋庆哲,柯明,郑成国.  现代化工. 2006(S2)



本文编号：3187965