【摘要】：與西方發(fā)達(dá)國(guó)家不同,我國(guó)低碳烷烴(丙烷或丁烷)常被用作燃料,造成了嚴(yán)重的資源浪費(fèi)。若將低碳烷烴通過(guò)脫氫轉(zhuǎn)化為低碳烯烴,不僅能夠顯著提升其高附加值利用率,同時(shí)還將滿足日益增長(zhǎng)的低碳烯烴市場(chǎng)需求。因此,本文針對(duì)低碳烷烴循環(huán)流化床脫氫工藝技術(shù)開展基礎(chǔ)研究工作。(1)低碳烷烴脫氫催化劑流化性能和耐磨性能研究。針對(duì)自主研發(fā)的PBD型催化劑,測(cè)定了其密度、粒徑分布、最小流化速度及磨耗率。研究結(jié)果表明,PBD型催化劑屬于Geldart A類催化劑,具有較好的流化性能;其磨耗率僅0.27%,是國(guó)內(nèi)外同類型催化劑的1/8~1/4,即耐磨性能極佳,完全適用于循環(huán)流化床脫氫過(guò)程。(2)低碳烷烴循環(huán)流化床脫氫工藝條件優(yōu)化研究。采用循環(huán)流化床中試裝置對(duì)低碳烷烴(丙烷、異丁烷、正丁烷)單獨(dú)脫氫以及不同配比混合低碳烷烴進(jìn)行了系統(tǒng)的工藝操作參數(shù)優(yōu)化研究。結(jié)果表明,低碳烷烴脫氫過(guò)程中最重要的影響因素是反應(yīng)溫度和反應(yīng)空速,不同的脫氫原料具有不同的適宜操作工況,丙烷脫氫在600 ~oC和1700 h~(-1)條件下,轉(zhuǎn)化率為39%,丙烯收率達(dá)33%;異丁烷脫氫在580 ~oC和1700 h~(-1)條件下,轉(zhuǎn)化率為48%,異丁烯收率為45%;正丁烷脫氫在580 ~oC和1700 h~(-1)條件下,轉(zhuǎn)化率為40%,丁烯收率高達(dá)32%;此外PBD催化劑對(duì)于不同配比的丙烷/異丁烷混合脫氫、混合丁烷脫氫均有較高的催化活性,最終獲得了不同脫氫原料適宜的操作工況。(3)催化劑結(jié)焦及其動(dòng)力學(xué)研究。采用固定床裝置及熱分析儀考察了反應(yīng)溫度、反應(yīng)空速、原料中異丁烯含量對(duì)異丁烷脫氫過(guò)程中催化劑結(jié)焦量的影響。研究結(jié)果表明,原料氣中的異丁烯含量和反應(yīng)溫度對(duì)催化劑結(jié)焦量有較大影響,當(dāng)反應(yīng)溫度超過(guò)580 ~oC時(shí),隨著原料氣中異丁烯含量的增加,催化劑結(jié)焦量迅速增加。通過(guò)考察催化劑結(jié)焦速率和氣體進(jìn)料組成及其分壓之間的關(guān)系,建立了催化劑結(jié)焦動(dòng)力學(xué)模型,展現(xiàn)出較高的模型精度。
【圖文】：

煙臺(tái)大學(xué)碩士學(xué)位論文大于 0.1 MPa。該工藝采用移動(dòng)床反應(yīng)器[47]，實(shí)現(xiàn)了催化劑連續(xù)的反應(yīng)與再結(jié)焦催化劑再生過(guò)程中可以不斷補(bǔ)充新鮮催化劑；副產(chǎn)物氫氣可以作為反劑，有效緩解催化劑的焦化及烷烴脫氫過(guò)程的熱裂解副反應(yīng)，同時(shí)氫氣可熱體為脫氫反應(yīng)提供熱量，安全性高。該工藝中異丁烷脫氫反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率，異丁烯的選擇性高于 90%。但是該生產(chǎn)工藝所用的 Pt 系催化劑具有成本點(diǎn)且催化劑穩(wěn)定性不夠理想[48]，工藝流程見(jiàn)圖 1-1。

圖 1-2 Catofin 工藝流程圖Fig.1-2 The Catofin process diagram3 Star 工藝Phillips 石油公司最初研制出 Star 工藝，后來(lái) Uhde 將工藝改良以后用于丙取丙烯。Star 工藝在 1992 年進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)，采用 Pt-Sn 催化劑體系，，與不同之處在于催化劑載體是鋁酸鋅尖晶石 (ZnAl2O4)。該催化劑具有高選擇毒性能，催化劑的使用壽命得到顯著提高[52]。脫氫反應(yīng)進(jìn)行時(shí)通入蒸汽作為稀釋劑[53]可以降低烷烴分壓，還能抑制催化，提高催化劑抗積碳性能。該工藝工業(yè)化生產(chǎn)過(guò)程中，異丁烷轉(zhuǎn)化率可~54%，目標(biāo)產(chǎn)物異丁烯的選擇性在 88%以上，工藝流程見(jiàn)圖 1-3。
【學(xué)位授予單位】：煙臺(tái)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TQ426;TQ051.13

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本文編號(hào)：2665743