甲醇制丙烯動力學(xué)研究及反應(yīng)器模擬.pdf

1、丙烯是一種重要的工業(yè)原料，多用于生產(chǎn)聚丙烯、丙烯腈和環(huán)氧丙烷。目前，世界上90％以上的丙烯來自石油路線，主要通過石腦油蒸汽裂解（Steam Cracking）、丙烷脫氫和催化裂化(Fluid Catalyst Cracking，F(xiàn)CC)來生產(chǎn)。由于石油資源的短缺，通過煤、天然氣和生物質(zhì)氣經(jīng)甲醇制丙烯(MTP)受到越來越多的關(guān)注。本文研究了在工業(yè)ZSM-5分子篩催化劑上MTP反應(yīng)體系的熱力學(xué)、反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)和反應(yīng)動力學(xué)，并基于得到的反應(yīng)動力學(xué)模

2、型模擬了工業(yè)六段固定床反應(yīng)器。本文主要研究內(nèi)容包括以下幾點(diǎn):
　　1.甲醇制丙烯熱力學(xué)分析:結(jié)果表明，甲基化反應(yīng)為不可逆放熱反應(yīng)，烯烴裂化反應(yīng)為可逆的吸熱反應(yīng)，疊合-裂化反應(yīng)為既有吸熱反應(yīng)又有放熱反應(yīng)的可逆反應(yīng)，烯烴加氫和甲醇裂解反應(yīng)均為不可逆放熱反應(yīng)。烯烴的平衡組成受熱力學(xué)平衡的限制，溫度和壓力均會影響平衡的組成。
　　2.采用微型固定床反應(yīng)器全面研究了甲醇制丙烯(MTP)反應(yīng)過程，考察了甲醇單獨(dú)進(jìn)料、不同烯烴單獨(dú)進(jìn)料、甲

3、醇和烯烴混合進(jìn)料三種條件下的反應(yīng)規(guī)律。結(jié)果表明，在工業(yè)H-ZSM-5催化劑上甲醇主要發(fā)生甲基化和裂化反應(yīng)，C2～C5烯烴主要發(fā)生疊合-裂化反應(yīng)，C6和C7烯烴主要發(fā)生裂解反應(yīng)，甲醇通過一系列甲基化和烯烴裂化路徑轉(zhuǎn)化為丙烯，生成丙烯的反應(yīng)步驟都是快反應(yīng)，而甲醇裂化、乙烯轉(zhuǎn)化和生成烷烴及芳烴的副反應(yīng)都是慢反應(yīng)。據(jù)此，提出了MTP的復(fù)雜反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)與動力學(xué)模型，通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的擬合獲得了各步反應(yīng)的動力學(xué)參數(shù)。
　　3.基于得到的反應(yīng)動力學(xué)模型