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苯和乙烯催化蒸馏合成乙苯催化剂和工艺的研究

作　者: 孙新德
导　师: 王清遐
学　校: 中国科学院研究生院（大连化学物理研究所）
专　业: 工业催化
关键词: 催化蒸馏 乙苯 烷基化 沸石
分类号: TQ241
类　型: 博士论文
年　份: 2004年
下　载: 447次
引　用: 3次
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内容摘要


乙苯是一种重要的石油化工基础原料,近年来需求增长较快。采用廉价的催化裂化干气等稀乙烯资源低成本地生产优质乙苯具有重要的意义。本论文对催化蒸馏干气制乙苯催化剂和工艺进行了研究。首次采用氨部分中毒的方法研究了沸石的酸强度在苯与乙烯液相烷基化反应中的作用,发现对于?、USY、MCM-22 沸石,只有强酸中心是烷基化反应的活性中心,而弱酸中心对烷基化反应和乙烯聚合反应基本没有活性。而具有烷基化活性的强酸中心中,酸强度不同,其比活性和选择性也有明显差异,且不同沸石表现出不同的规律。β沸石的硅铝比提高到31 以上,强酸中心浓度才会降低,苯与乙烯液相烷基化反应活性相应下降,而烷基化反应的选择性与硅铝比关系不大。β沸石上苯与乙烯的烷基化反应主要发生在强B 酸中心上,而强L 酸中心对反应的催化过程似有阻碍作用。水蒸汽处理使β沸石骨架脱铝导致强酸酸量和弱酸酸量下降,还可使部分强L 酸中心转变为强B 酸中心,烷基化反应活性随之提高,同时可明显改善催化剂的稳定性、减少副产物的生成。以β、Y、MCM-22 沸石为催化剂进行了催化蒸馏干气制乙苯的研究。首次提出在反应段中取热以提高乙烯转化率的措施。研究表明,催化蒸馏干气制乙苯过程中的速率控制步骤是液相催化反应,而乙烯在液相物料中的溶解基本处于相平衡状态;乙烯转化率决定于催化剂的宏观反应速率常数、催化蒸馏塔气相中乙烯的分压及乙烯在反应段中的停留时间。筛选出β、Y 沸石两种各具特点、性能良好的催化剂,并分别提出了较佳的工艺条件,为下一步的中试放大研究打下了坚实的基础。

全文目录


第一章 文献综述  10-36
  1.1 气相法乙苯合成工艺及催化剂  10-11
  1.2 液相法乙苯合成工艺  11-12
  1.3 液相法乙苯合成工艺的催化剂体系  12-17
    1.3.1 Y型沸石催化剂  13-14
    1.3.2 β沸石催化剂  14-15
    1.3.3 MCM-22沸石催化剂  15-17
    1.3.4 其他催化剂体系  17
  1.4 液相烷基化反应规律  17-21
    1.4.1 液相烷基化反应过程描述  17-18
    1.4.2 沸石酸性在液相烷基化反应中的作用  18-19
    1.4.3 液相烷基化反应中扩散的影响和催化剂的失活  19-21
  1.5 催化精馏合成乙苯工艺  21-25
    1.5.1 催化蒸馏技术简介  21-23
    1.5.2 催化蒸馏技术用于乙苯合成  23-25
  1.6 稀乙烯制乙苯  25-27
  1.7 论文研究的内容和目的  27
  参考文献  27-36
第二章 实验部分  36-46
  2.1 实验原料与仪器  36-37
  2.2 β分子筛合成  37-38
  2.3 催化剂制备  38
  2.4 催化剂固定床反应评价  38-39
  2.5 催化蒸馏反应评价  39-42
  2.6 分析方法  42-44
  2.7 催化剂的表征  44-45
  参考文献  45-46
第三章苯与乙烯液相烷基化催化剂的研究  46-85
  前言  46
  3.1 沸石酸强度在苯与乙烯液相烷基化反应中的作用  46-56
    3.1.1 氨选择性中毒β沸石的烷基化反应性能  46-51
    3.1.2 氨选择性中毒MCM-22 沸石的烷基化反应性能  51-54
    3.1.3 氨选择性中毒USY 沸石的烷基化反应性能  54-56
  3.2 β沸石催化剂的研究  56-76
    3.2.1 β沸石的粒度对烷基化性能的影响  57-60
    3.2.2 硅铝比对β沸石烷基化性能的影响  60-65
    3.2.3 水蒸汽处理对β沸石烷基化性能的影响  65-70
    3.2.4 反应条件对β沸石烷基化性能的影响  70-76
  3.3 反应条件对Y 沸石烷基化性能的影响  76-80
    3.3.1 反应温度的影响  76-78
    3.3.2 乙烯重量空速的影响  78-79
    3.3.3 苯烯比的影响  79-80
  3.4 反应温度对MCM-22 沸石烷基化性能的影响  80-81
  3.5 小结  81-82
  参考文献  82-85
第四章 β沸石催化蒸馏工艺的研究  85-129
  前言  85
  4.1 催化蒸馏塔结构和工艺条件的初步确定  85-86
  4.2 反应温度和压力的影响  86-93
  4.3 乙烯重量空速的影响  93-98
  4.4 回流比的影响  98-104
  4.5 进料苯烯比的影响  104-109
  4.6 乙烯含量及加入丙烯的影响  109-115
  4.7 干气分段进料的影响  115-119
  4.8 反应段取热的影响  119-124
  4.9 反应前后β沸石催化剂的物性变化  124-126
  4.10 β沸石催化蒸馏合成乙苯小结  126-127
  参考文献  127-129
第五章 第五章Y 沸石催化蒸馏工艺的研究  129-165
  前言  129
  5.1 反应温度和压力的影响  129-134
  5.2 乙烯重量空速的影响  134-138
  5.3 回流比的影响  138-142
  5.4 进料苯烯比的影响  142-145
  5.5 干气中乙烯丙烯含量的影响  145-151
  5.6 干气分段进料的影响  151-155
  5.7 反应段取热的影响  155-159
  5.8 Y 沸石催化剂反应前后的物性变化及再生性能  159-163
  5.9 Y 沸石催化蒸馏合成乙苯小结  163-164
  参考文献  164-165
第六章 β、Y和MCM-22沸石催化蒸馏过程比较与分析  165-178
  前言  165
  6.1 MCM-22 沸石催化蒸馏工艺研究  165-169
  6.2 催化蒸馏与固定床工艺的比较  169-171
  6.3 催化蒸馏反应过程中的速率控制步骤  171-173
  6.4 催化蒸馏工艺过程分析  173-177
    6.4.1 催化蒸馏塔内的温度和组成分布  173-174
    6.4.2 催化蒸馏烷基化反应的活性和选择性  174-177
  参考文献  177-178
第七章 结论  178-180
作者简介及发表文章目录  180-182
致谢  182

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 基本有机化学工业 > 芳香族化合物的生产 > 芳香烃
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