炼厂混合C4烃催化裂解制低碳烯烃催化剂及工艺条件的研究

摘要

炼厂混合C4烃类催化裂解是增产丙烯的有效方法之一，本论文以炼厂混合C4烃为原料，对催化剂改性、反应工艺条件优化及反应机理的进行了系统研究。
　　 首先综合丁烯二聚-裂解、异丁烷和丁烯的烷基化及2-丁烯与乙烯的歧化机理提出混合C4烃催化裂解过程的主要反应途径，并提出混合C4烃催化裂解过程中主反应和主要的副反应，对主副反应进行热力学分析，为催化剂的筛选和工艺条件的优化提供理论指导。
　　 本实验研究HZSM-5分子筛硅铝比对混合C4烃裂解性能的影响，筛选出最佳的分子筛硅铝比为200。以硅铝比为200的HZSM-5分子筛为载体，负载不同改性物质制备了一系列催化剂，从中筛选出具有优良催化活性的La-HZSM-5和Ce-HZSM-5分子筛催化剂，并研究了改性物质含量对裂解性能的影响，La-HZSM-5和Ce-HZSM-5分子筛最佳的改性活性成分含量为0.099g/g·cat和0.051g/g·cat。
　　 以La-HZSM-5和Ce-HZSM-5分子筛作为工艺条件优化的催化剂，考察了进料流率、反应温度和水烃比(m)对混合C4烃裂解性能的影响。得到最优的工艺条件为：进料流率40ml/min、反应温度480℃和水烃比0.3。在该最佳工艺条件下，Ce-HZSM-5分子筛的裂解性能略优于La-HZSM-5分子筛，其转化率和丙烯的选择性可达67.15％和72.44％，P/E=7.1。
　　 催化剂具有较长的使用寿命，其失活主要是表面积碳覆盖活性中心所致。催化剂的再生采用空气二段烧碳法，催化剂再生温度分别为400℃和550℃。再生后的催化剂基本保持了新鲜催化剂的催化活性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章前言

1.1本文研究的意义

1.2本文的主要工作

1.3本文的创新之处

第二章文献综述

2.1混合C4烃的应用现状

2.1.1混合C4烯烃催化裂解生产丙烯

2.1.2烷基化生产高辛烷值汽油

2.1.3 C4烯烃歧化生产丙烯

2.1.4 C4馏分回炼增产乙烯和丙烯

2.1.5混合C4烃催化裂解生产低碳烯烃

2.2 ZSM-5分子筛的结构和性质

2.2.1 ZSM-5分子筛的结构

2.2.2 HZSM-5分子筛催化剂的活性与其酸性的关系

第三章实验部分

3.1实验药品与装置

3.1.1实验药品

3.1.2实验装置

3.2催化剂的制备

3.3催化裂解混合C4烃的实验步骤

3.4催化裂解混合C4烃的产物分析

3.5催化剂的表征

3.6评价指标

第四章催化裂解混合C4烃反应的机理探究

4.1混合C4烃裂解反应的机理探究

4.2混合C4烃裂解反应的热力学分析

4.3本章小结

第五章实验结果及讨论

5.1 HZSM-5分子筛硅铝比对催化裂解C4烃反应的影响

5.1.1不同硅铝比HZSM-5分子筛催化剂的表征

5.2.2反应结果及讨论

5.2改性HZSM-5分子筛催化裂解混合C4烃的研究

5.2.1改性HZSM-5分子筛催化剂表征

5.2.2反应结果及讨论

5.3改性物质含量对催化裂解混合C4烃制低碳烯烃反应的影响

5.3.1改性物质含量对La-HZSM-5催化裂解C4烃性能的影响

5.3.2改性物质含量对Ce-HZSM-5催化裂解C4烃性能的影响

5.4催化裂解混合C4烃工艺条件的研究

5.4.1进料流率对催化裂解混合C4烃制低碳烯烃反应的影响

5.4.2反应温度对催化裂解混合C4烃制低碳烯烃反应的影响

5.4.3水烃比(m)对催化裂解混合C4烃制低碳烯烃反应的影响

5.4.4催化剂稳定性及再生的研究

5.5本章小结

第六章结论

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的论文