氮气吹扫和费托合成的脉冲过程对生产α-烯烃的影响

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α-烯烃是重要的化工原料,随着塑料工业的不断发展,未来α-烯烃的需求呈快速增长的趋势。基于全球石油价格的不断波动和我国“富煤贫油少气”的能源结构,研究开发非石油路线制取α-烯烃的工艺路线,能够减少国家对石油资源的依赖、促进经济发展。费托合成是制取化工产品和燃料油的重要技术,通过费托合成直接制取α-烯烃可以减少工艺的中间环节,合理高效的利用煤炭资源。  本文主要进行了两方面的工作:(1)通过氮气吹扫消除费托合成反应体系的液相,提高α-烯烃的选择性;(2)通过Aspen plus模拟费托合成反应体系的液相消除过程,探索液相消除规律。主要的研究成果如下:  1.将制备Fe-Co双金属催化剂应用到常规费托合成中,通过考察吹扫气速、吹扫温度和吹扫压强的对于费托合成的烯烷比、CO转化率和甲烷选择性的影响,得到最优吹扫条件。吹扫气速增加、吹扫压强降低或者吹扫温度提高,都会提升费托合成产物的烯烷比。随着吹扫的进行,CH4选择性和CO转化率会下降。液相的累积和催化剂在吹扫过程中发生的变化可能是造成烯烃选择性提高的原因。吹扫气速为1000h-1,吹扫压强为0.2Mpa,吹扫温度为517K为最优吹扫条件,此条件下吹扫后重新进行的费托合成产物的烯烷比数值是未进行吹扫处理的九倍左右。在单台固定床反应器进行氮气吹扫和费托合成交替进行的脉冲过程,结果表明:最优吹扫条件下的脉冲过程处理的单台反应器生产的α-烯烃量为未吹扫处理的烯烃量的1.5倍,生产为间歇式生产。在最优吹扫条件下通过脉冲处理生产α-烯烃为后期中试放大工作提供了重要参数。  2.Aspen plus的闪蒸模型模拟费托合成体系的液相消除过程的结果显示:UNIQUFAC方程、Wilson方程和PR-BM方程模拟的露点随闪蒸压强的升高而升高,随着氮气的吹扫速率增加而降低;UNIQUFAC方程和Wilson方程模拟计算的露点值基本相同,PR-BM方程的模拟结果与前两个方程模拟的结果差别大;在无水体系、无氢气体系和费托合成反应体系中,PR-BM方程模拟的露点差别大,在无水体系和费托合成反应体系中,UNIQUFAC方程和Wilson方程模拟的数值比较接近;无氢气体系的露点和其他两个体系的露点差别大;在费托合成反应体系中,氢气对于露点的影响大,而通过UNIQUFAC方程和Wilson方程模拟的结果显示水的存在对于费托合成体系的露点影响不大。无水体系、无氢气体系和费托合成反应体系的露点随闪蒸压强和氮气吹扫速率的变化规律基本相同。通过液相消除过程的模拟可以为获得费托合成本证动力学方程提供依据。
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