FCC干气和混合C混合进料制丙烯的研究

论文摘要

基于提高FCC干气和混合C4利用率的目的,论文将FCC干气和混合C4混合进料,将其中的低碳烯烃加以利用,转化为高附加值产品丙烯,并对该过程中反应条件的优化及催化剂的制备进行了系统研究。采用以ZSM-5分子筛为活性组分的固体酸催化剂,450oC固定床微反结果表明FCC干气和混合C4混合进料共同反应时在生成丙烯方面具有一定的协同作用,表明该路线可行。在此基础上,对反应规律进行了系统研究,分别考察了两种原料混合比例、空速、反应温度等因素对产物分布的影响,确定了适宜的操作条件。研究了不同孔道结构分子筛的反应性能,ZSM-5分子筛由于具有合适的孔径和酸性质,反应效果较好。提高ZSM-5分子筛的硅铝比,在一定程度上抑制了氢转移等副反应的发生,利于目的产物丙烯选择性的提高。采用Zr-Al复合氧化物做载体,考察了焙烧温度、Al/Zr比等因素对最终催化剂性能的影响。在常规固体酸催化剂中引入钼,以实现催化裂解和歧化反应的耦合。采用XRD、FT-IR、NH3-TPD等手段对ZSM-5分子筛、浸渍法制备的Mo/ZSM-5、水热法制备的Mo-ZSM-5等催化剂的物化性质进行了表征,并与相应的催化性能进行了关联。对于浸渍法制备的Mo/ZSM-5而言,通过研究ZSM-5-Al2O3双组元载体中ZSM-5含量对反应结果影响,发现酸量及表面钼物种与载体适当的相互作用是影响催化性能的两个重要因素,同时考察了钼负载量、浸渍pH值、焙烧温度等因素的影响。采用水热法合成Mo-ZSM-5,并结合氢键理论给出了其表面酸性质的变化机理。此外,水热法引入钼更利于钼物种的分散,生成更多的歧化活性位,利于目的产物丙烯的生成。综上所述,将FCC干气和混合C4混合进料生产丙烯,通过选择适宜的操作条件和合适的催化剂体系,可将其中的乙烯和丁烯加以利用,达到增产丙烯的目的,开拓了一条以FCC干气和混合C4生产丙烯的新途径,具有潜在的工业利用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 烯烃歧化工艺
• 1.2.1 烯烃歧化制丙烯及工艺进展
• 1.2.2 歧化催化剂
• 1.2.3 烯烃歧化反应机理
• 1.2.4 影响歧化催化剂性能的因素
• 1.3 碳四烯烃裂解工艺
• 1.3.1 碳四烯烃催化裂解制丙烯及相关工艺
• 1.3.2 碳四烯烃催化裂解反应机理
• 1.3.3 碳四烯烃催化裂解催化剂
• 1.4 论文选题依据及主要内容
• 第二章 实验部分
• 2.1 实验装置
• 2.2 实验原料及仪器
• 2.3 催化剂的制备
• 2.3.1 Na-ZSM-5 分子筛的合成
• 2.3.2 Na型分子筛转化为H型
• 2.3.3 催化剂的制备
• 2.3.4 催化剂的金属改性
• 2.4 分析及表征仪器
• 2.4.1 气相色谱仪
• 2.4.2 X射线衍射仪
• 2.4.3 红外光谱仪
• 2.4.4 BET分析仪
• 2.4.5 NH3-TPD（程序升温脱附仪）
• 2.5 数据处理
• 第三章 FCC干气和混合C4混合进料制丙烯反应规律的考察
• 3.1 可行性分析
• 3.2 混合比例Rg的考察
• 3.3 空速的考察
• 3.4 反应温度的考察
• 3.4.1 催化裂解
• 3.4.2 热裂解
• 3.5 小结
• 第四章 催化剂的考察
• 4.1 活性组分
• 4.1.1 不同孔道结构的分子筛催化剂
• 4.1.2 不同硅铝比的ZSM-5 分子筛催化剂
• 4.2 Zr-Al复合氧化物载体
• 4.2.1 焙烧温度
• 4.2.2 Al/Zr比的考察
• 4.3 催化剂改性
• 4.3.1 过渡金属改性
• 4.3.2 碱金属和碱土金属改性
• 4.4 小结
• 第五章 载钼双功能催化剂
• 5.1 钼负载量的考察
• 5.1.1 催化剂的表征
• 5.1.2 反应性能的评价
• 5.2 ZSM-5 含量的考察
• 5.3 制备条件
• 5.3.1 浸渍pH值的考察
• 5.3.2 焙烧温度
• 5.4 水热合成法引入钼
• 5.4.1 催化剂的制备
• 5.4.2 催化剂的表征
• 5.4.3 催化剂的评价
• 5.5 小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢