烷基化油為異丁烷/丁烯烷基化反應(yīng)的產(chǎn)物,是一種理想的汽油調(diào)和組分。其主要成分是異辛烷,具有辛烷值高、蒸汽壓低、不含芳烴、烯烴和硫等優(yōu)點(diǎn)。目前工業(yè)上主要以濃硫酸作為催化劑生產(chǎn)烷基化油。硫酸催化的烷基化反應(yīng)為典型的液/液反應(yīng),烷烯在硫酸中的低溶解度致使反應(yīng)物和催化劑之間傳質(zhì)受限,從而發(fā)生聚合、裂解等副反應(yīng),導(dǎo)致酸溶油生成及催化劑的失活,同時(shí)該過程存在酸耗大、環(huán)境污染嚴(yán)重、廢酸處理成本高等缺點(diǎn)。因此,開發(fā)可抑制副反應(yīng)、改善產(chǎn)物分布、降低酸耗的C4烷基化新工藝具有十分重要的意義。本文通過在反應(yīng)體系中添加具有表面活性的離子液體構(gòu)筑乳液體系,改善反應(yīng)過程中酸烴混合狀態(tài),強(qiáng)化傳質(zhì),優(yōu)化產(chǎn)物分布,降低酸耗,從而為工業(yè)上解決C4烷基化問題提供新思路。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:1.本研究首先篩選了一系列季鏻和季銨類表面活性離子液體添加劑。選取典型離子液體,研究了離子液體協(xié)同濃硫酸催化體系的物理化學(xué)性質(zhì),包括酸強(qiáng)度、表面張力及異丁烷在催化體系中的分散狀態(tài)和溶解度。結(jié)果表明,隨離子液體濃度的增加,催化體系酸度略微降低,但仍處于烷基化反應(yīng)適宜的酸度范圍。季銨表面活性離子液體的存在使異丁烷在酸相中能更均勻、更緊密的... 

【文章來源】：鄭州大學(xué)河南省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

催化體系與C5~C8烷烴的界面張力Figure2.1Interfacialtensionofthealkane/catalystsystems.

圖 2.2 異丁烷與催化劑混合程度觀測(cè)圖：（左）異丁烷/H2SO4體系，（右）異丁烷[N12,1,1,1]Cl/H2SO4體系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 溶解度異丁烷/丁烯烷基化反應(yīng)發(fā)生在酸烴界面處，烯烴在酸相中有較大的溶解異丁烷在濃硫酸中的溶解度非常有限，如果異丁烷不能及時(shí)和烯烴接觸會(huì)烯烴聚合副反應(yīng)的發(fā)生。因此為確保催化劑相中異丁烷的濃度，工業(yè)上烷生產(chǎn)中經(jīng)常采用較高的烷烯比。低烷烯比會(huì)加速烯烴聚合，降低烷基化油質(zhì)，同時(shí)，烯烴的聚合會(huì)產(chǎn)生酸溶油、提高硫酸消耗量，所以提高異丁烷解度是提高濃硫酸催化效果關(guān)鍵點(diǎn)之一。本研究中，參考文獻(xiàn)中方法[52]使基化反應(yīng)釜測(cè)得添加離子液體前后異丁烷在濃硫酸中的溶解度。實(shí)驗(yàn)步驟如下：在反應(yīng)釜中加入 50 mL [N12,1,1,1]Cl/H2SO4（離子液體濃度mol/L），關(guān)閉反應(yīng)釜，檢查氣密性，不漏氣之后，通異丁烷對(duì)釜中空氣進(jìn)

n-butane 1.74（E）-2-butene 2.51n-butene 1.95isobutene 0.04（Z）-2-butene 1.75Alkanes/olefins 152.5.2 烷基化反應(yīng)裝置及實(shí)驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)裝置：實(shí)驗(yàn)室所用的烷基化反應(yīng)裝置如圖 2.7 所示，烷基化反應(yīng)器為聚四氟內(nèi)襯的釜式攪拌高壓夾套式反應(yīng)器，反應(yīng)釜的容積為 150 mL，裝有壓力表（0~1Mpa），釜外夾套內(nèi)通循環(huán)水進(jìn)行制冷，反應(yīng)釜上部設(shè)置五個(gè)管路，具體功能如下：一個(gè)為深入反應(yīng)釜底部的原料進(jìn)樣口，另一端與雙柱塞微量泵相連從原料罐泵入原料氣（實(shí)為液體）；一個(gè)保護(hù)氣進(jìn)樣口（N2進(jìn)樣口），另一端與高純氮鋼瓶出口相連；一個(gè)尾氣排放口，與氣袋連接收集尾氣用于分析；一個(gè)液體取樣口（取樣管深入反應(yīng)釜底部）；另一個(gè)是熱電偶。攪拌系統(tǒng)采用螺旋槳機(jī)械攪拌，通過低溫恒溫槽和反應(yīng)釜控制儀分別控制反應(yīng)溫度和攪拌速度。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]季銨鹽雙子表面活性劑的膠束化性質(zhì)、界面活性及化學(xué)生物學(xué)研究[D]. 張山山.浙江大學(xué) 2016

碩士論文
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本文編號(hào)：3098109