活性氧化铝上乙醇选择性脱水制乙烯的动力学研究

摘要

采用多相催化固定床管式积分反应器，对活性氧化铝上乙醇催化脱水生成乙烯的反应工艺条件和动力学进行了较系统的实验研究。
　　 首先，用单因素实验法考察了反应温度(410℃～440℃)、进料流率(0.4ml·min-1～2.0ml·min-1)等因素对反应行为的影响规律。结果表明，催化剂对主反应的选择性随着温度的升高而升高，在达到一定的温度后趋于稳定；催化剂选择性随着进料流率增大而增大，之后稳定在99.5％以上；在实验考察的温度范围内，乙醇转化率对温度并不敏感，而随空速的增大而降低。在进料流率小于1ml·min-1时乙醇转化率高于85％，乙烯收率都在80％以上。最终选定的适宜工艺条件：温度420℃左右，进料流率1.0ml·min-1左右。
　　 之后，利用低浓度乙醇作原料，在得到的适宜实验条件下进行反应行为考察，发现乙醇转化率随乙醇浓度增大而增大，而主反应的选择性基本维持稳定。
　　 最后，在常压下，410℃～440℃和乙醇进料浓度25％～100％的条件下，对活性氧化铝上乙醇催化脱水生成乙烯的宏观动力学进行了实验研究。首先以改变催化剂装填量的方法，确定了消除了外扩散影响的空速范围，然后在不同温度下进行了变流率和变浓度实验，得到了动力学实验数据；建立了活性氧化铝催化剂上乙醇选择性脱水制乙烯的宏观动力学幂函数型动力学模型，通过各种检验证明该模型在本研究的实验条件范围内与实验数据吻合良好。

目录

文摘

英文文摘

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符号说明

第一章 引言

1.1 论文选题的目的和意义

1.2 拟研究的内容和方案

1.2.1 研究内容

1.2.2 研究方案

第二章 文献综述

2.1 乙烯工业现状

2.1.1 乙烯应用简介

2.1.2 国际上制备乙烯生产技术概况

2.1.3 国内生产乙烯技术概况

2.1.4 乙烯市场需求总述

2.1.5 乙烯系化学产品的未来

2.2 制备乙烯的新方法

2.2.1 利用天然气氧化偶联制低碳烯烃

2.2.2 利用甲醇制乙烯

2.2.3 利用乙醇催化脱水制乙烯

2.2.4 制备乙烯的各种方法比较总结

2.3 乙醇制乙烯研究进展

2.3.1 乙醇脱水催化剂研究

2.3.2 催化脱水反应的主要影响因素

第三章 工艺条件研究

3.1 实验设备建设及调试

3.1.1 反应流程

3.1.2 进料泵校正

3.1.3 反应装置气密性检验

3.1.4 反应器等温区域的确定

3.2 催化剂制备与装填

3.3 实验药品

3.4 反应条件

3.5 实验方法

3.5.1 反应温度的影响实验

3.5.2 进料流率的影响实验

3.5.3 低浓度乙醇对反应效果的影响实验

3.6 分析方法

3.7 实验数据计算方法

3.8 实验结果分析与讨论

3.8.1 温度对反应行为的影响

3.8.2 流率对反应行为的影响

3.8.3 低浓度乙醇的反应行为

3.9 小结

第四章 乙醇催化脱水动力学研究

4.1 动力学研究的理论基础

4.1.1 乙醇催化脱水反应的机理

4.1.2 固定床反应器

4.1.3 宏观动力学

4.1.4 模型检验

4.2 模型的建立

4.2.1 热力学分析

4.2.2 实验模型

4.3 动力学实验

4.3.1 影响因素考察

4.3.2 流率变化实验

4.3.3 浓度变化实验

4.4 模型检验

4.4.1 参数计算

4.4.2 宏观动力学模型的结果检验

4.5 小结

第五章 结论

参考文献

致谢

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