丁烯催化裂解動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、C4烴資源相對(duì)豐富,其中丁烯是很好的催化裂解制丙烯的原料。進(jìn)行丁烯裂解的動(dòng)力學(xué)研究對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)過程至關(guān)重要,它是工業(yè)過程設(shè)計(jì)、放大以及優(yōu)化模擬的前提。
　　 準(zhǔn)確的動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)的獲取對(duì)動(dòng)力學(xué)研究十分關(guān)鍵。由于全混流反應(yīng)器內(nèi)沒有溫度梯度和濃度梯度,因此它是研究氣固相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的理想工具。本實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的傘混流反應(yīng)器可以利用反應(yīng)器本身的錐形特征以及反應(yīng)器底部的4股高速氣流的切線進(jìn)料最大程度地實(shí)現(xiàn)原料氣以及催化劑的返混。本論文利用質(zhì)譜儀結(jié)

2、合退卷積積分對(duì)反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間分布進(jìn)行了研究,并根據(jù)流體流動(dòng)的停留時(shí)間分布理論,得出了一定流量范圍內(nèi)的無因次方差σθ2均接近于1的結(jié)論,證明了反應(yīng)器內(nèi)的流動(dòng)形式為全混流。
　　 在前人的研究基礎(chǔ)上,本論文對(duì)丁烯裂解的反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了推導(dǎo)和驗(yàn)證。結(jié)果證明,丁烯的催化裂解主要遵循二聚-裂解反應(yīng)路徑,即兩分子的丁烯首先二聚生成C8中間物種,然后C8中間物種進(jìn)一步裂解生成戊烯和丙烯。此外,溫度和空速對(duì)反應(yīng)性能的影響也可以為二聚-裂解機(jī)理

3、提供有力的證據(jù)。通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以知道,溫度和空速的變化不僅可以影響原料轉(zhuǎn)化率,而且對(duì)產(chǎn)物分布也有一定的影響。
　　 在500-575℃、常壓以及消除內(nèi)外擴(kuò)散影響的條件下,本論文以異丁烯為模型化合物,對(duì)ZSM-5分子篩上丁烯裂解的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,建立了消失動(dòng)力學(xué)模型。結(jié)果表明,丁烯裂解的總包反應(yīng)級(jí)數(shù)在1-2之間變化,并且呈現(xiàn)出隨著溫度的升高而變大和隨空速的增加而減小的變化趨勢(shì)。此外,根據(jù)二聚-裂解機(jī)理建立了丁烯催化裂