溴乙烷制乙烯與高碳烴新工藝研究.pdf

1、乙烯是化學(xué)工業(yè)的基本原料，工業(yè)上乙烯主要來源于石腦油、飽和烴的裂解。由于受熱力學(xué)的限制，熱裂解的溫度高達(dá)850℃；高碳烴是一種清潔的液體燃料，目前主要來源于天然氣經(jīng)費(fèi)托合成。在天然氣水蒸汽重整制合成氣的過程中，需要消耗掉四分之一以上的天然氣來供給反應(yīng)熱量，能量消耗大，資源浪費(fèi)嚴(yán)重。因此有必要尋找新的原料和途徑來合成乙烯與高碳烴，在緩解乙烯原料不足的同時(shí)提高天然氣的利用率。 本論文探討了一種以天然氣中的第二組分乙烷為原料，經(jīng)非合成

2、氣途徑合成乙烯與高碳烴的新工藝。該工藝的特色在于選擇了HBr/H2O作為反應(yīng)介質(zhì)。整個反應(yīng)分兩步：第一步，乙烷與氫溴酸、氧氣反應(yīng)生成溴乙烷；第二步，生成的溴乙烷脫溴化氫合成乙烯或高碳烴。本論文著重探討反應(yīng)的第二步。 催化劑的選擇是溴乙烷脫溴化氫合成乙烯或高碳烴的關(guān)鍵。首先我們考察了不同的載體對溴乙烷脫溴化氫轉(zhuǎn)化率及產(chǎn)物分布的影響。SiO2負(fù)載的金屬化合物催化劑對溴乙烷轉(zhuǎn)化為乙烯具有很好的催化活性，而HZSM-5為載體的金屬化合物

3、催化劑對溴乙烷轉(zhuǎn)化為高碳烴具有很好的催化活性。之后分別考察了以SiO2、HZSM-5為載體時(shí)，不同的Si/Al比、改性金屬、金屬負(fù)載量以及催化劑制備方法、催化劑焙燒溫度等對溴乙烷轉(zhuǎn)化率及產(chǎn)物選擇性的影響。在篩選出合適的催化劑之后，分別考察了反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、水蒸汽等對反應(yīng)的影響。 在選定的反應(yīng)條件下，以浸漬法制備的12.0％ZnO/SiO2-450-8為催化劑，260℃時(shí)溴乙烷的轉(zhuǎn)化率達(dá)到80.9％，乙烯的選擇性達(dá)到98.0％

4、，300℃時(shí)溴乙烷的轉(zhuǎn)化率達(dá)到98.3％，乙烯的選擇性達(dá)到98.0％。但該催化劑使用壽命不長，在300℃連續(xù)反應(yīng)18h后溴乙烷的轉(zhuǎn)化率降為61.4％；當(dāng)以浸漬法制備的8.0％ZnO/HZSM-5-450-8(Si/Al=360)為催化劑時(shí)，300℃時(shí)溴乙烷的轉(zhuǎn)化率達(dá)到98.0％，反應(yīng)產(chǎn)物為C5～C13的烷烴、烯烴及芳烴，其中C7～C10的芳烴選擇性較高，300℃連續(xù)反應(yīng)一個月后，該催化劑的活性仍然保持穩(wěn)定。 本文初步探討了溴乙烷