乙苯脱氢制苯乙烯工业生产过程的模拟与优化

利用建立的乙苯脱氢反应动力学模型 ,对乙苯脱氢制苯乙烯反应过程进行了计算机模拟 ,借助流程模拟软件ASPENPLUS 10.1,在灵敏度分析的基础上确定了苯乙烯生产过程的最佳操作条件。     

乙苯脱氢制苯乙烯的本征动力学研究

针对ＧＳ－０５催化剂在反应温度为５７０～６２０℃、系统压力为常压、水烃比（重）为２０,１．５,１．３条件下进行了乙苯脱氢制苯乙烯的本征动力学研究,提出了该反应的简化反应网络,求得了各个反应的动力学速度式及有关动力学参数．研究结果表明,ＧＳ－０５催化剂对乙苯脱氢制苯乙烯具有良好的活性和选择性．     

乙苯脱氢径向反应器的模拟和操作优化

采用一维拟均相绝热径向反应器模型模拟乙苯负压脱氢径向反应器,探讨了在负压条件下乙苯脱氢反应温度、水烃比和压力对乙苯脱氢反应转化率和选择性的影响,指出负压反应系统对压降的严格要求,由此得出合理的操作条件,通过模型计算结果与生产装置实测数据的比较,确认本模型可以用于生产装置的模拟。     

乙苯脱氢制苯乙烯绝热式反应器的数学模型

采用一维活塞流的反应器数学模型，结合乙苯脱氢制苯乙烯反应的动力学方程及传质，传热方程，建立了文题的数学模型。探讨了反庆温度，水蒸汽与乙苯的摩尔比，压力对苯乙烯收率的影响，确定了最佳操作条件。用实际生产装置的数据检验数学模型，证实计算结果与实际数据相吻合。     

小型乙苯脱氢装置操作条件的考察

在自行设计的小型乙苯脱氢装置上，对过程的适宜操作条件及苯乙烯的分析方法进行了考察，结果表明，在反应温度５８０－６００℃；液空速０．８ｈ＾－１及Ｈ２Ｏ／乙苯为１．５（质量比）的条件下，乙苯单程转化率为４７％－６１％，选择性达到９２％－９３％，这一结果与工业装置的实际生产数据相当吻合，因此，可利用该小型装置对工业生产的操作条件进行模拟，苯乙烯含量的色谱分析与折光指数分析对比显示，两者相当接近，故可采用     

固体超强酸催化下乙苯与苯乙烯烷基化产物的组成研究

本文研究了在ＳＯ４＾２－／ＺｒＯ２作用下乙苯乙烯烷基化反应的产物组成，运用色谱－质谱联用、色谱－红外联用技术成功地鉴别出各产物异构体，并用ＧＣ考察了反应温度、原料配比、催化剂用量对反应物各异构体分布的影响。     

乙苯工艺中苯精制单元动态仿真与控制优化

乙苯是重要的有机化工原料,国内需求量大但产能不足。在苯与乙烯烷基化制取乙苯工艺中,苯精制单元作为全流程的起点,为其余单元提供原料,该工段耦合性强、控制难度大。以某企业年产50万吨乙苯工艺为研究对象,对苯精制单元建立动态模型,就该工艺单元的控制方案进行分析与优化。针对原控制方案在进料量发生波动时不能对塔釜组成变化作出快速响应的问题,提出了新的控制方案。通过对比分析,最终选定以灵敏板温度为主控变量来控制塔釜采出,仿真结果表明改进后的控制方案在产品纯度的控制上效果显著。     

小型乙苯脱氢装置操作条件的考察

在自行设计的小型乙苯脱氢装置上，对过程的适宜操作条件及苯乙烯的分析方法进行了考察。结果表明，在反应温度田０～６００℃；液空速０．８ｈ￣（－１）及Ｈ＿２Ｏ／乙苯为１．５（质量比）的条件下，乙苯单程转化率为４７％～６１％，选择性达到９２％～９３％，这一结果与工业装置的实际生产数据相当吻合。因此，可利用该小型装置对工业生产的操作条件进行模拟。苯乙烯含量的色谱分析与折光指数分析对比显示。两者相当接近，故可采用相对较为简单的折光指数法测定乙苯脱氢反应液相产物中苯乙烯的含量。     

乙苯脱氢制苯乙烯催化剂工艺条件分析

采用均匀设计进行了乙苯脱氢制苯乙烯催化剂工艺条件对转化率和选择性影响的实验,在此基础上选取出可达到较高转化率和选择性的适宜反应温度、空速、水油比之反应条件。     

乙苯催化脱氢制苯乙烯反应器实验研究

采用新型管式反应器实验装置,通过正交试验讨论了反应温度,进料速率以及水和乙苯的配比对苯乙烯收率的影响,确定了反应最佳操作条件。根据乙苯脱氢制苯乙烯的反应动力学模型,由实验结果计算出了反应速度常数与温度的关系且通过实验数据进行了检验,相对误差不大于5％。由实验结果确定了该综合实验的方法和培养目标。     

氧化镁对乙苯脱氢催化剂的促进作用

制备了一系列不同Mg含量的Fe-K-Ce-Mg乙苯脱氢催化剂,并以XRD、CO2-TPD、NH3-TPD和BET等方法对催化剂进行表征,考察MgO对乙苯脱氢催化剂表面结构、酸碱性以及催化性能的影响.结果表明,添加适量的MgO可以增大催化剂的孔径和孔容,降低比表面积,形成的MgFe2O4新相有助于分散催化剂表面的活性相KFeO2和KFe11O17,并增加催化剂表面CeO2的含量,同时也调节催化剂表面的酸碱度,降低催化剂表观活化能,在水油体积比1.3且空速为1h-1时,MgO的质量分数为6%的催化剂活性最高.     

用绝热反应器研究乙苯脱氢的宏观动力学

在实验室绝热反应器中进行了乙苯脱氢制苯乙烯的反应动力学研究。根据不同反应机理，提出五种反应模型，经残差分析及模拟计算规律与实验规律的比较，确定Ｃａｒｒａ双曲模型为最佳反应动力学模型。通过对实验数据的回归拟合，经参数估计求得了速率方程的频率因子和活化能。     

CeO2乙苯脱氢催化剂的XRD、XPS研究

利用XPS中的Ar4 溅射技术,发现CeO22是一种Ce3 3 和Ce4 4 共存的混合价态氧化物,其表面Ce 3 /Ce 4 比是0.1.在乙苯脱氢条件下,CeO22催化剂表面存在如下动态平衡: CeO22和CeO22-x存在于同一晶体中,CaF22型晶体结构并没有发生改变.实验表明,稳定的苯乙烯收率与表面CeO22-CeO22-x稳定物相密切相关,乙苯催化脱氢的活性相可能是CeO22-CeO22-x.CeO22催化剂表面Ce 3 /Ce 4 比值下降,其副产物(苯和甲苯)含量随之减少,乙苯脱氢选择性随之提高.     

乙苯脱氢实验反应器的改进

从乙苯脱氢反应的原理分析,提出了反应器的改进依据,改进后的反应器可缩短乙苯在无催化剂高温区的停留时间,提高苯乙烯的收率。     

氧化铁系乙苯脱氢催化剂的SEM—EDAX研究

用SEM-EDAX 对氧化铁系乙苯脱氢催化剂进行了形貌观察和微区成份分析,结果与 Mubler 等人描述的结构不同,该种催化剂是由外部覆盖层和内部主体层构成。覆盖层是由小块片状晶体堆垛成疏松的层状结构单元,这些结构单元松散地联接起来结成薄层,覆盖在催化剂的表面上,内部主体层是由大量的棒状晶体松散地堆垛而成。分析表明,前者是钾的化合物,是活性相在大气中分解、水解和吸收CO_2生成的产物;后者是α-Fe_2O_3或Fe_3O_4的晶体。     

V2 O5/γ-Al2O3催化剂的乙苯混合脱氢研究

采用等体积浸渍法制备了一系列V2O5/γAl2O3催化剂,用程序升温还原反应(TPR)、X射线光电予能谱分析(XPS)、粉末X射线衍射分析(XRD)和N2物理吸附对催化剂进行了表征,并考察了催化剂在CO2气氛下乙苯氧化脱氢反应性能和在系统中通入O2对催化剂结构和催化性能的影响.结果表明,随着V负载量的增加,催化剂在CO2氧化乙苯脱氢过程中的初活性增加,但催化剂的稳定性变差;在CO2氧化乙苯过程中加入少量O2可以有效抑制催化剂表面积碳,同时使催化剂表面高价态的V物种含量增加,从而维持较高的活性和稳定性.     

乙苯脱氢制苯乙烯Fe_2O_3-K_2O系催化剂的XPS研究

对铈、钼助催的Fe_2O_3-K_2O乙苯脱氢制苯乙烯催化剂使用前后和工业用后卸下的样品作XPS研究,结果表明:用后催化剂中铁以Fe~(2+)和e~(3+)两种价态并存,表面上生成一定量羟基,反应条件下钾和氧化铁发生作用生成新相K_2Fe_2O_4,它也是活性相,表面钾被水蒸汽溶解随物料流动而迁移流失,钾的流失是失活的重要原因,还有结构因素的影响,在催化剂表面铈以CeO_2微晶存在,反应条件下部分被还原,因而增加了晶格氧的活动性和电子传递渠道,通过促进氧转移脱氢而使催化剂脱氢活性增加。     

乙苯脱氢制苯乙烯催化剂活性影响因素分析及对策

基于近几年乙苯脱氢制苯乙烯催化剂在中国石油兰州石化6万t/a苯乙烯装置的工业应用情况,分析了乙苯脱氢制苯乙烯催化剂活性的影响因素及相应对策。结果表明,通过严格控制原料中杂质的含量和根据脱氢尾气中CO2的含量适当提高水油比的方法,消除了催化剂表面积碳对催化剂活性的影响;调整新鲜二级脱盐水的补给量使工艺凝液中氯离子含量≤10mg/L;调整工艺凝液加入量使水油比为1.3~1.5(重量比);调整尾气压缩机转数使第二反应器出口压力不高于-40kPa(P)等措施,催化剂活性稳定。     

燃烧条件对乙苯脱氢催化剂相结构和耐湿性的影响

采用XRD和冷水浸泡或后煮沸的方法分别研究乙苯脱氢催化剂的相结构和耐湿性,表明催化剂耐湿性的改善取决于K_2Fe_(22)O_(34)相的存在,而只有在高于900℃的温度下煅烧才能大量生成K_2Fe_(22)O_(34),但它与催化活性似乎并无直接关系。