重石脑油催化裂解制烯烃的研究

摘要

乙烯和丙烯等烯烃作为非常重要的基本的化工原料，需求量日益增大，且丙烯的需求增速超过乙烯。传统的蒸汽裂解制烯烃法具有反应温度高、原料来源窄以及产品分布不易灵活调整等缺点；同样，催化裂化增产烯烃技术也存在着主要产品为汽柴油、烯烃收率低等不足。而催化裂解技术集传统蒸汽裂解裂解深度深、乙烯丙烯产率高和催化裂化使用催化剂反应温度低、原料范围宽等优点，可有效地克服上述不足。因此，该技术的研究对我国大型石化装置节能降耗及满足不断增长的烯烃需求具有非常重要的意义。从文献来看，对于中间重石脑油馏分催化裂解制烯烃的研究甚少。因此，本论文本着拓宽催化裂解原料的目的，研究了其在催化剂上的裂解性能并做了一些相关探讨。
　　首先，本文以重石脑油为原料、HZSM-5分子筛为催化剂，在改制的固定床微反应器上进行催化裂解性能的研究，考察不同温度、不同硅铝比的催化剂对重石脑油裂解生成烯烃收率的影响。结论如下：重石脑油是催化裂解制烯烃的很好的原料来源。在裂解温区为580℃-660℃、低硅铝比催化剂条件下，总烯烃收率达到30％-37%。低温时，丙烯收率大于乙烯收率，高温时，则相反。硅铝比为50的HZSM-5催化剂烯烃收率最高，稳定性也较好，可用其做负载改性的载体。
　　其次，以原料族组成为依据，选取合理的探针化合物，全面地考察各类烃的催化裂解性能。同时，考察了相同裂解压力和空速下重石脑油的高温热裂解性能。结论如下：各探针化合物在硅铝比为50的HZSM-5催化剂上总烯烃收率顺序依次为：正庚烷、正辛烷＞正己烷＞乙基环己烷＞异辛烷；反应活性顺序依次为：正构烷烃、环烷烃＞异构烷烃。达到同等烯烃收率的催化裂解技术比传统高温热裂解温度低约200℃，且产品分布不同，前者的丙烯收率比后者高。
　　最后，初步考察Hβ分子筛对重石脑油的裂解性能的影响，同时模拟计算了探针化合物和产物的分子构型及尺寸，以研究分子筛的孔径与分子构型和尺寸的相对大小对催化剂择形催化性能的影响并对其负载改性做了初步探讨。结论如下：较小孔径的HZSM-5分子筛比Hβ分子筛催化剂更适合作为负载改性的载体。在择形催化反应中，烃分子的三维构象及尺寸的表达方式更为合理。异构烷烃的最小截面积比正构烷烃的大，裂解原料中异构烷烃的增加将不利于获得较高的烯烃收率。采用等体积浸渍法，由硝酸银和硝酸铜改性的催化剂，其芳构化和积碳趋势较为严重，烯烃收率低。

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第一章 文献综述

1.1双烯的原料来源和生产技术

1.2催化裂解反应机理

1.3原料性能考察优化和分子筛择形催化方面的研究进展

1.4本论文的研究内容及意义

第二章 实验部分

2.1实验试剂和仪器

2.2催化剂预处理

2.3固定床反应器微反应器的建立

2.4实验数据的处理方法

第三章 重石脑油催化裂解反应研究

3.1不同反应条件对催化裂解烯烃收率的影响

3.2探针化合物催化裂解反应条件研究

3.3催化裂解与高温热裂解对比

3.4本章小结

第四章 分子筛择形催化的初步研究

4.1不同孔径的催化剂对同一探针化合物的裂解性能的影响

4.2分子尺寸的模拟计算及催化剂改性的初步研究

4.3本章小结

第五章 结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

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