【摘要】：目前,國內(nèi)煤化工產(chǎn)業(yè)由甲醇合成乙烯或丙烯(MTP和MTO)的工業(yè)化研究已經(jīng)處于世界領(lǐng)先的地位。低碳烯烴催化劑齊聚反應(yīng)在合成汽油(C5-C10)或柴油(C10-C20)過程中顯得尤為重要,例如 Mobil Olefins to Gasoline and Distillate(MOGD)過程。烯烴齊聚是甲醇合成汽油(MTG)和煤化工費托合成液體燃料等能源化工過程的重要組成部分。本文研究了 ZSM-5分子篩催化烯烴齊聚的工藝條件優(yōu)化、反應(yīng)機理和反應(yīng)動力學(xué)。主要研究內(nèi)容包括以下兩個方面。論文的第一部分采用乙烯單獨進料,在連續(xù)反應(yīng)固定床反應(yīng)器-在線氣相色譜裝置上研究MTG工藝中低碳烯烴齊聚反應(yīng)工藝條件的優(yōu)化,反應(yīng)器全長0.4m,內(nèi)徑0.08m。使用三種不同硅鋁比的ZSM-5探究催化劑酸性對乙烯齊聚反應(yīng)的影響,標記為xZSM-5,x表示硅鋁比,分別為46、81和150。催化劑經(jīng)焙燒,壓片,研磨再篩分至60-80目以避免熱量傳遞和消除內(nèi)擴散的影響,催化劑置入反應(yīng)器的恒溫段,上下用石英砂填充,使反應(yīng)器內(nèi)物料流型成活塞流。實驗條件:溫度,250-550℃;壓力,0.1-0.4Mpa;針對不同硅鋁比的催化劑確定不同的反應(yīng)空時,避免乙烯的轉(zhuǎn)化率太低或者太高造成較大的實驗誤差。實驗結(jié)果表明,46ZSM-5對乙烯齊聚的催化效果最好,且得到的產(chǎn)物中汽油組分的含量最高。但是由于46ZSM-5分子篩上強酸的酸量大,氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)活性高,產(chǎn)物中烷烴含量較高,烯烴含量低。隨著反應(yīng)時間的延長,積碳覆蓋了催化劑表面的部分活性中心,催化劑催化效果下降,乙烯轉(zhuǎn)化率降低。氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)活性同樣被抑制,產(chǎn)物中丙烯和丁烯的含量反而增加。W/F增加,乙烯與催化劑的接觸時間延長,乙烯的轉(zhuǎn)化率增加,同時產(chǎn)物分布向高碳數(shù)方向移動。但是副反應(yīng)加劇,產(chǎn)物中低碳烷烴的含量增加。由于熱力學(xué)和動力學(xué)兩方面因素的作用,低溫條件下(573K,反應(yīng)速率慢,且乙烯轉(zhuǎn)化率難以有較大的提高。隨著溫度的增加,乙烯的轉(zhuǎn)化率先增大后減小,說明乙烯齊聚反應(yīng)存在一個最佳反應(yīng)溫度。低空時下,壓力對乙烯轉(zhuǎn)化率的影響非常顯著,增大壓力,乙烯轉(zhuǎn)化率增加,產(chǎn)物中汽油組分的含量增加,同時烷烴的含量也大大增加了。低硅鋁比、提高壓力和降低空速都有利于齊聚反應(yīng),選擇在高溫、低壓、合適的空速下反應(yīng),可以保證乙烯的轉(zhuǎn)化率,同時有效抑制副反應(yīng),提高產(chǎn)物中汽油組分的含量。論文的第二部分以乙烯齊聚為模型反應(yīng),在連續(xù)反應(yīng)固定床反應(yīng)器-在線氣相色譜裝置上研究MTG工藝中低碳烯烴在ZSM-5分子篩上的相互轉(zhuǎn)化合成汽油的反應(yīng)動力學(xué)。使用46ZSM-5分子篩,壓力為常壓,乙烯分壓為18.4kPa,反應(yīng)溫度為320-550℃,乙烯空時為:0.148-0.667h,總空時為0.03-0.133h,共測得35組動力學(xué)實驗數(shù)據(jù),根據(jù)乙烯轉(zhuǎn)化率和各個產(chǎn)物收率的變化規(guī)律探究低碳烯烴轉(zhuǎn)化為汽油組分的反應(yīng)機理和反應(yīng)路徑,根據(jù)反應(yīng)路徑歸納出9個主導(dǎo)低碳烯烴齊聚反應(yīng)的反應(yīng)方程,從而建立低碳烯烴齊聚反應(yīng)動力學(xué)模型,通過動力學(xué)數(shù)據(jù)計算得到11個反應(yīng)速率常數(shù),且計算結(jié)果與實驗結(jié)果吻合較好。
【圖文】：

}內(nèi)標曲錢圖

Ｆｉｇ．邋２．５邋ＧＣ邋ｏｎｌｉｎｅ邋ａｎａｌｙｓｉｓ邋ｍａｐ逡逑表２．邋４色譜在線分析結(jié)果逡逑Ｔａｂｌｅ邋２．４邋ＧＣ邋ｏｎｌｉｎｅ邋ａｎａｌｙｓｉｓ邋ｒｅｓｕｌｔ逡逑序號邐邐保留時間（ｍｉｎ）邐質(zhì)量校正因子逡逑邐１邐邐１．８８６邐１邐逡逑２邐乙烯邐２．８１２邐０．９１８逡逑３邐乙烷邐３．０３８邐１逡逑４邐丙烯邐７．０６０邐１逡逑５邐丙烷邐７Ｊ９８邐０．９５６逡逑６邐異丁烷邐１１．２１５邐１逡逑７邐異丁烯邐丨丨．５７５邐１逡逑８邐正丁邋？垸邐１１．９７９邐１逡逑９邐正丁烯邐１２．丨８４邐１逡逑１０邐異戊烯邐１５．５１５邐１逡逑
【學(xué)位授予單位】：武漢工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TE665;O643.3

【參考文獻】

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本文編號：2637023