混合丁烯齊聚反應動力學及反應精餾過程模擬的研究.pdf

1、我國石化企業(yè)催化裂化(FCC)和乙烯裝置生產(chǎn)的混合碳四餾分主要被用作工業(yè)和民用燃料，或用于生產(chǎn)烷基化汽油和疊合汽油，而在碳四餾分的化工利用方面遠遠落后于工業(yè)發(fā)達國家。以丁烯齊聚過程為基礎生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品則是提高碳四餾分化工綜合利用率的有效途徑之一。目前國內(nèi)的烯烴疊合裝置均采用固定床反應器進行液固催化過程，尚存在目標產(chǎn)品選擇性低、反應器中易出現(xiàn)局部過熱等問題，尤其對于以混合碳四為原料的生產(chǎn)過程，產(chǎn)物組成復雜，所以提高作為中間產(chǎn)物的目的產(chǎn)品

2、如二聚物、三聚物的選擇性是生產(chǎn)中亟待解決的問題。本文以混合碳四餾分為原料，利用自行設計的設備，研究開發(fā)混合丁烯齊聚反應精餾的耦合工藝技術，以及時分離產(chǎn)物和反應物，降低串連副反應發(fā)生的可能性，從而提高目的產(chǎn)物的選擇性；同時利用精餾過程控制可能出現(xiàn)的反應床層飛溫或局部過熱現(xiàn)象，合理利用能量，降低催化劑的失活速度；從工程的角度看，該技術還有利于設備及工藝流程的簡化，以達到減少設備投資，降低操作復雜程度的目的。為深入探討各種因素對該反應精餾過程

3、的影響，本文主要開展了以下方面的研究工作： 以工業(yè)用固體酸硅鋁小球為催化劑，利用高壓微反裝置對混合丁烯齊聚及共聚反應的宏觀動力學行為進行了實驗研究。建立了由一系列平行、連串反應組成的復雜體系的反應網(wǎng)絡，并建立了混合丁烯在硅鋁小球催化劑上進行齊聚和共聚反應的集總宏觀動力學模型。該動力學模型的數(shù)值解與實驗結果吻合良好，表明該模型對本實驗條件下齊聚及共聚反應的模擬是可行的，對反應機理的推斷是合理的。這對目前尚不完善的烯烴齊聚動力學的研

4、究理論進行了重要的補充。 利用自行設計的反應精餾實驗裝置進行了混合丁烯齊聚反應精餾的工藝實驗，考察了塔釜溫度、進料流率和進料位置等多種因素對反應精餾過程的影響，為確定反應精餾適宜的工藝條件提供了依據(jù)。通過將反應精餾的實驗結果與固定床微反的實驗結果進行比較，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化率相同時反應精餾催化劑床層溫度低、目的產(chǎn)物的選擇性和收率高，這進一步反映了反應精餾過程的優(yōu)越性。 建立了部分回流條件下混合丁烯齊聚反應精餾過程的非平衡級微分模型

5、，并對該模型進行了數(shù)值求解，經(jīng)與實驗結果對比，表明該模型不僅計算過程穩(wěn)定，收斂速度快，而且誤差符合工程設計要求。在此基礎上，對塔內(nèi)汽液相組成分布、汽液相流率分布和溫度分布、不同反應段高度和提餾段高度下的反應精餾過程進行了模擬計算，結果表明，塔釜溫度越高，轉(zhuǎn)化率越高，而二聚物選擇性越差；進料流率適當增大，有利于二聚物選擇性和收率的提高；在進料條件和系統(tǒng)壓力一定的情況下，增加反應段高度對提高反應的轉(zhuǎn)化率效果明顯，但對二聚物的收率提高較小；增