異丁烷脫氫制異丁烯新型催化劑及反應(yīng)工藝研究.pdf

1、異丁烷(i-C4H10)脫氫制異丁烯(i-C4H8)而后和甲醇醚化生產(chǎn)MTBE是C4綜合利用的一條重要途徑。北京化工大學(xué)化工學(xué)院物性及過(guò)程模擬實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)了用于異丁烷脫氫制異丁烯Pt-Sn/Al2O3催化劑及以水蒸氣作為稀釋劑的固定床反應(yīng)工藝。該技術(shù)將用于10萬(wàn)噸/年i-C4H10脫氫工業(yè)化裝置。為了配合催化劑的工業(yè)化放大生產(chǎn)和應(yīng)用以及脫氫工業(yè)化裝置的運(yùn)行，本課題在100ml中型實(shí)驗(yàn)裝置上對(duì)實(shí)驗(yàn)室及工業(yè)放大生產(chǎn)的催化劑進(jìn)行了系統(tǒng)的評(píng)價(jià)研究

2、;建立了包括催化劑失活在內(nèi)的脫氫反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型;利用該動(dòng)力學(xué)模型對(duì)采用絕熱軸向固定床工業(yè)脫氫反應(yīng)器進(jìn)行了模擬研究;最后，利用Aspen軟件對(duì)整套系統(tǒng)過(guò)程進(jìn)行模擬，尤其是用于脫氫產(chǎn)物異丁烯分離的MTBE分離單元進(jìn)行了模擬。
　　在i-C4H10空速900-1200h-1，壓力0.15-0.30MPa，H2/i-C4H10比例0-0.5mol/mol，H2O/i-C4H10比例1.5mol/mol，溫度510-610℃的條件下對(duì)實(shí)驗(yàn)室

3、和工業(yè)放大制備的催化劑進(jìn)行了評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，工業(yè)放大生產(chǎn)的催化劑與實(shí)驗(yàn)室制備的催化劑相比，其工業(yè)生產(chǎn)的催化劑的活性、選擇性和穩(wěn)定性平均水平不低于實(shí)驗(yàn)室制備的。通過(guò)燒焦再生還原的手段，可以使失活催化劑的活性、選擇性和穩(wěn)定性完全恢復(fù)。在上述條件下，催化劑的運(yùn)行周期最短14天，最長(zhǎng)39天。
　　建立了包括催化劑失活在內(nèi)的異丁烷脫氫制異丁烯反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)模型。利用擬均相模型并結(jié)合上述的動(dòng)力學(xué)模型對(duì)工業(yè)軸向固定床絕熱異丁烷脫氫反應(yīng)器進(jìn)行了模擬

4、。在預(yù)設(shè)的基本操作工況下，(i-C4H10空速900h-1，H2/i-C4H10比例0.2mol/mol，H2O/i-C4H10比例1.5mol/mol)一段脫氫反應(yīng)器在維持20％的異丁烷轉(zhuǎn)化率情況下，運(yùn)行周期為31天。二段脫氫反應(yīng)器在維持12.5％的異丁烷轉(zhuǎn)化率情況下運(yùn)行周期為34天。利用上述的反應(yīng)器模型，通過(guò)模擬研究H2/i-C4H10，和H2O/i-C4H10比例及壓力對(duì)脫氫反應(yīng)器運(yùn)行周期的影響，模擬結(jié)果對(duì)工業(yè)反應(yīng)器的優(yōu)化操作具有