甲醇制对二甲苯反应系统的多组分耦合研究

甲醇制芳烃工艺产物成分复杂、对二甲苯含量低,耦合芳烃间转化技术能提升对二甲苯收率,但存在多组分匹配复杂、耦合非线性的难题。本文通过梳理5类反应产物集总与6种转化技术之间的对应、竞争、共生和协同关系,构建超结构模型并将之转化为非线性规划方程进行求解,提出甲醇制芳烃和芳烃间转化技术的高效耦合方法,揭示了反应产物和转化技术的多组分协调匹配机制,实现了组分中碳氢元素向对二甲苯的定向转化,为甲醇制对二甲苯的高效发展提供了思路。

预积炭改性ZSM-5分子筛及其苯与合成气烷基化性能研究

苯与合成气的烷基化反应旨在利用非石油资源生产甲苯、二甲苯等烷基苯,本工作采用甲醇蒸气预积炭制备一系列的ZSM-5分子筛,并与ZnCrOx复合形成双功能催化剂,探索对苯和合成气烷基化制烷基苯的影响。通过对预积炭时间的考察,发现适当的预积炭能显著提高ZSM-5分子筛的催化性能。在450℃、4.0 MPa的反应条件下,预积炭改性24 h的催化剂苯转化率达到20.18%。对预积炭改性的ZSM-5分子筛和反应后的复合催化剂进行分析,表明预积炭改变了分子筛的酸性。预积炭覆盖了ZSM-5分子筛上的一些B酸位点,降低了B/L酸比,从而提高苯的转化率。最后,通过烃池机理对苯与合成气烷基化反应的失活机理进行合理推测。

酯交换制油酸甲酯的基团贡献法热力学分析

采用基团贡献法和赵氏经验公式(ΔSv=AslgTb+Bs)计算了三油酸甘油酯与甲醇之间发生的三步连续可逆酯交换反应的标准摩尔反应焓、标准摩尔熵、标准摩尔反应Gibbs函数和标准平衡常数,并分析了酯交换反应转化率的影响因素。结果表明,酯交换反应是放热反应,低温和高压有利于反应的进行。酯交换反应的转化率在甲醇液相时受温度和压力的影响较小,醇油比增大可以提高反应的转化率,当醇油比为20∶1时转化率达到98.8%。酯交换反应的转化率在甲醇气相时,随着压力的增大而增大,随着温度的增大而减小。通过计算结果与实验数据进行比较,表明本文提出的分析方法是可行的。

转炉煤气合成草酸二甲酯的过程模拟与技术经济分析

转炉煤气是钢厂生产钢铁过程中副产的CO体积分数为60%的尾气,通常被直接排放或作为燃料使用,造成环境污染与资源浪费。本文提出了利用转炉煤气合成草酸二甲酯(DMO)的工艺过程,主要处理单元包括加氢脱硫、催化除氧、低温甲醇洗与DMO合成。通过使用Aspen Plus V10化工模拟软件对工艺进行模拟计算、质量能量分析与技术经济分析。结果显示该工艺生产的DMO价格为5309.74元/t,低于目前市场价格(10000元/t);内部收益率为35.56%,大于基本贴现率(12%).盈亏平衡分析显示当生产负荷超过24.94%时,项目开始盈利。本文设计的工艺过程具有很好的经济效益,为实现转炉煤气的资源化利用、钢铁企业的节能减排提供建议与思路。

生命周期评价在我国乙烯行业环境评估中的应用

采用IMPACT 2002+方法对我国的乙烯行业进行了生命周期评价(LCA)研究,分析了包括原油生产、原煤生产、原料生产、乙烯生产和电力生产5个环节在内的13种污染物排放对乙烯行业的环境影响.结果表明,乙烯工业对不可再生能源原油的消耗,对温室效应、呼吸效应和水体酸化等的环境影响潜值最为严重.减少乙烯生产环节和原料生产环节(炼油过程)的SO2、NOx、CO2等气体的排放,以及原油开采过程的CH4逸放,是改善环境影响的关键因素.同时,以石脑油为原料裂解乙烯工艺比以轻烃为原料制乙烯工艺对环境的影响要小.而煤制烯烃工艺对环境影响较大,仍具有一定改进空间.总体来看,经过近十年发展,我国乙烯行业对资源利用效率和缓解尾气排放两方面都有显著的提升.