丙烯齐聚固体磷酸催化剂催化过程研究

摘要

费托合成反应可以合成汽、柴油等液体燃料，同时尾气中含有约25％的低碳烯烃。对该部分烯烃冷却分离后，利用乙烯齐聚制直链α-烯烃，丙烯聚合制聚丙烯，可有效提高烯烃利用率，增加经济收益。然而，尾气中仍然存留部分烯烃。相比于继续对其进行分离，通过齐聚反应将该部分烯烃转化为油品添加剂是避免下游产业链增长、投资和消耗增加的行之有效的方法。因此，根据费托合成油品中烯烃组成的特点，选择合适的齐聚催化剂及其工艺，是烯烃高效转化过程的关键。固体磷酸催化剂（SPAC）制备过程简单、成本低、操作条件温和，催化性能好、产品辛烷值高，产品容易收集，广泛应用于烯烃齐聚反应。但是在反应过程中催化剂容易因泥化而失活。同时为了增长产物碳链，提高产品附加值，需要对产物选择性进行调控。
　　本论文基于“高低温费托联产（HT/LTFT）中油品加工工艺开发”的课题背景，旨在丙烯齐聚反应中固体磷酸催化剂催化过程的研究，明晰两方面问题：如何在维持反应高活性的同时减小催化剂泥化程度；齐聚反应产物选择性调控范围及烯烃碳链增长过程关键影响因素。详细内容如下：
　　1）结合催化剂磷酸硅盐水解及酸流失过程，从活化方式及程度两方面提出了减小催化剂泥化程度的方法。
　　2）考察了催化剂的酸强度和操作条件（反应温度、压力、接触时间）对丙烯齐聚产物选择性的影响，结合催化剂性质对产物碳链增长过程的影响因素进行了分析。得到了以下结论：
　　1）反应前催化剂无需加水活化，反应约80 h后通水，水量维持在0~0.025 mol·g-1·h-1范围内。该法可在维持反应高活性的同时减小催化剂泥化程度。
　　2）固体磷酸催化剂可将丙烯转化为 C6~C12烯烃。该催化剂作用下，产物碳链增长过程受到限制，无法生成C12以上的烯烃。
　　3）催化剂的酸强度为烯烃齐聚反应产物碳链增长过程的关键限制因素。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

符号说明

第一章 前言

1.1 课题背景

1.2 费托产品组成及烯烃提质加工技术

1.3 烯烃齐聚催化反应的研究

1.4 烯烃齐聚工艺的现状及问题

1.5 烯烃齐聚催化剂

1.6 研究目的及研究内容

第二章 丙烯齐聚反应热力学分析及工艺条件选择

2.1 丙烯齐聚反应热力学分析

2.2 丙烯齐聚反应工艺条件的选择

第三章 丙烯齐聚反应中催化剂制备及催化性能研究

3.1催化剂的制备

3.2 催化剂的活化

3.3 催化剂的催化性能研究

3.4 本章小结

第四章 催化剂泥化问题的解决

4.1 催化剂磷酸硅盐水解过程研究

4.2 催化剂酸流失过程研究

4.3 催化剂活化过程控制

4.4本章小结

第五章 齐聚产物选择性调控

5.1 催化剂酸强度对产物选择性的影响

5.2 操作条件对产物选择性的影响

5.3 产物选择性的影响因素分析

5.4 本章小结

第六章 结论与建议

6.1 结论

6.2 建议

参考文献

发表论文及科研情况说明

致谢