混合丁烯齊聚反應(yīng)動力學(xué)及反應(yīng)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(yuǎn)遠(yuǎn)落后于工業(yè)發(fā)達(dá)國家。以丁烯齊聚過程為基礎(chǔ)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(yīng)器進(jìn)行液固催化過程，尚存在目標(biāo)產(chǎn)品選擇性低、反應(yīng)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(fù)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(shè)計(jì)的設(shè)備，研究開發(fā)混合丁烯齊聚反應(yīng)精餾的耦合工藝技術(shù)，以及時(shí)分離產(chǎn)物和反應(yīng)物，降低串連副反應(yīng)發(fā)生的可能性，從而提高目的產(chǎn)物的選擇性；同時(shí)利用精餾過程控制可能出現(xiàn)的反應(yīng)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(shù)還有利于設(shè)備及工藝流程的簡化，以達(dá)到減少設(shè)備投資，降低操作復(fù)雜程度的目的。為深入探討各種因素對該反應(yīng)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?yàn)榇呋瘎?，利用高壓微反裝置對混合丁烯齊聚及共聚反應(yīng)的宏觀動力學(xué)行為進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。建立了由一系列平行、連串反應(yīng)組成的復(fù)雜體系的反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，并建立了混合丁烯在硅鋁小球催化劑上進(jìn)行齊聚和共聚反應(yīng)的集總宏觀動力學(xué)模型。該動力學(xué)模型的數(shù)值解與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合良好，表明該模型對本實(shí)驗(yàn)條件下齊聚及共聚反應(yīng)的模擬是可行的，對反應(yīng)機(jī)理的推斷是合理的。這對目前尚不完善的烯烴齊聚動力學(xué)的研

4、究理論進(jìn)行了重要的補(bǔ)充。 利用自行設(shè)計(jì)的反應(yīng)精餾實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了混合丁烯齊聚反應(yīng)精餾的工藝實(shí)驗(yàn)，考察了塔釜溫度、進(jìn)料流率和進(jìn)料位置等多種因素對反應(yīng)精餾過程的影響，為確定反應(yīng)精餾適宜的工藝條件提供了依據(jù)。通過將反應(yīng)精餾的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與固定床微反的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化率相同時(shí)反應(yīng)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(jìn)一步反映了反應(yīng)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(yīng)精餾過程的非平衡級微分模型

5、，并對該模型進(jìn)行了數(shù)值求解，經(jīng)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比，表明該模型不僅計(jì)算過程穩(wěn)定，收斂速度快，而且誤差符合工程設(shè)計(jì)要求。在此基礎(chǔ)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(yīng)段高度和提餾段高度下的反應(yīng)精餾過程進(jìn)行了模擬計(jì)算，結(jié)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(jìn)料流率適當(dāng)增大，有利于二聚物選擇性和收率的提高；在進(jìn)料條件和系統(tǒng)壓力一定的情況下，增加反應(yīng)段高度對提高反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率效果明顯，但對二聚物的收率提高較??；增