基于反应器-换热网络耦合的C4+烯烃裂解装置催化剂再生周期优化

为了研究烯烃催化裂解装置催化剂失活对系统的影响,优化催化剂再生周期,构建了考虑催化剂失活的反应与换热网络通用集成模型。基于反应和催化剂失活动力学、换热网络集成原理和公用工程迁移规律,构建了反应器-换热网络耦合集成模型,可确定反应器参数和换热网络目标能耗随催化剂失活的变化规律,以单位产品的平均能耗为评价指标优化催化剂再生周期。据此模型探讨了烯烃催化裂解装置催化剂活性变化对反应器出料组成、温度、换热网络最小公用工程用量以及单位产品平均能耗的影响规律,确定了催化剂的最佳再生活性为0.8,最佳再生周期约为4.5天。优化后,单位产品平均生产能耗可降低41.5%。

基于粒子群优化算法改进的XGBoost模型制备C4烯烃工艺条件优化

C4烯烃是生产清洁友好燃料等化工产品的重要原料,提升C4烯烃收率,增大C4烯烃产量是生产过程重要的目标之一。针对乙醇偶合制备C4烯烃这一化学反应样本数量多、特征数量少等特点,提出一种组合模型——粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法改进的XGBoost模型。首先,将XGBoost模型与数据的拟合效果作为粒子群算法的目标函数,通过粒子迭代确定XGBoost模型的最优超参数;其次,通过对变量设置一定的步长构造仿真数据。最后,将优化后的XGBoost模型与仿真数据进行拟合,拟合优度由76%提升至93%。根据预测结果确定了C4烯烃的最大收率和最佳反应条件,得到C4烯烃收率的最大值为43.52%。实验结果表明,改进后的XGBoost模型在误差和精度方面都优于原始模型。

乙醇偶合制备C4烯烃催化剂及温度最佳选择与评价

在化学工业生产中C4烯烃是重要的化学原料。传统工艺上运用化石燃料或合成气作为原料制备C4烯烃,但随着化石燃料等资源的储量不断减少,开发一种新的原料对化学工业可持续发展具有至关重要的作用。本文研究表明乙醇转化率和C4烯烃选择性与反应温度存在较强的正相关,且在试验过程中乙醇转化率,C4烯烃选择性,乙醛选择性和碳数为4~12脂肪醇选择性均属于中等变异,乙烯选择性属于强变异。当Co负载量为3.02 wt%,Co/SiO_(2)和HAP装料比为2.03,乙醇浓度为2.1 mL/min,温度为348.18℃时,C4烯烃选择性较高。研究表明反应温度在乙醇偶合制备C4烯烃过程中有较大影响。

基于乙醇偶合制备C4烯烃的研究

随着当今科技的不断发展,新型材料在社会生产中的占比越来越重。其中高分子材料以其耐腐蚀性、耐候性、性能可灵活调配、可中长期在较高温度中使用等优良特性,从新型材料中脱颖而出,成为比肩金属材料、无机非金属材料的又一重要材料,已投入使用在了经济建设中的。其中C4烯烃作为高分子材料中的重要成分,得到了广泛关注,因此怎样更高效配置C4烯烃在当前意义重大。本文从数学角度出发,利用数学模型,分析研究了C4烯烃的制备。以温度作为横轴,乙醇转化率与C4烯烃分别作为纵轴,借助于MATLAB编程,绘制乙醇转化率、C4烯烃与温度的关系图。其次根据图形曲线观测选用非线性回归分析模型,借助MATLB编程,选用最小二乘法,绘制了乙醇转化率与温度的一阶、二阶、三阶拟合图像,得出了拟合多项式参数,用二范数检查了拟合后与原数据的偏差,同时绘制了C4烯烃与温度的一阶、二阶、三阶拟合图像,得出了拟合多项式参数,用二范数检查了拟合后与原数据的偏差。

C_4烯烃催化裂解增产丙烯技术进展

从热力学、反应机理等方面分析了C4烯烃催化裂解增产丙烯技术的特点,介绍了该技术的最新研究进展;评述了C4烯烃催化裂解生产丙烯是高效利用烯烃资源的重要途径;认为应加快开发具有我国自主知识产权的高效烯烃催化裂解增产丙烯的技术。

C_4烯烃催化转化增产丙烯研究进展

以C4烯烃与乙烯歧化反应生产丙烯工艺和C4烯烃选择性催化裂解生产丙烯工艺的技术路线为线索,从催化剂、反应工艺及其技术经济性等方面评述了C4烯烃催化转化增产丙烯反应的研究进展。指出由C4烯烃催化转化生产丙烯是油化结合增产丙烯、高效利用C4烯烃资源的重要途径,进而可提高炼化企业的经济效益。我国急需研发具有自主知识产权的高效C4烯烃催化转化增产丙烯技术。

C_4烯烃气相色谱分析的常用进样装置

利用气相色谱仪分析液态C4烯烃时,采用气体或液体进样阀将定量的样品导入仪器中。选用气体进样阀,必须在其前面连接汽化装置或采用单独的汽化装置预先将样品汽化,汽化装置有水浴汽化、小量液态样品的完全汽化等。如果选用液体进样阀,进样装置有手动液体进样阀、气动液体进样阀等。其中,液体进样阀操作简便,安全可靠,能够满足进样要求。

SiO_2改性HZSM-5催化剂催化C_4烯烃裂解生产丙烯

利用硅油对HZSM-5分子筛进行液相沉积S iO2改性,制备了S iO2/HZSM-5催化剂(简称催化剂);考察了S iO2沉积量及反应条件对催化剂催化C4烯烃裂解生产丙烯性能的影响;采用X射线衍射、N2等温吸附-脱附、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、吡啶吸附-脱附红外光谱等方法对催化剂进行了表征。实验结果表明,在HZSM-5分子筛上沉积SiO2调变了催化剂的孔结构和酸性,SiO2沉积量影响催化剂的性能,当SiO2沉积量为7.0%(质量分数)时,催化剂具有适当的孔结构和酸性,催化剂的性能较好。在530℃、0.1MPa、原料重时空速2.0 h-1、催化剂中SiO2沉积量7.0%的条件下,C4烯烃转化率为42.9%,丙烯收率为28.3%。

La修饰ZSM-5分子筛催化剂用于C_4烯烃催化裂解制丙烯

采用不同含量的La对ZSM-5分子筛进行改性,考察其在C4烯烃催化裂解制丙烯反应中的催化性能。结果发现,少量La的引入不会破坏分子筛催化剂的骨架结构,改性后催化剂活性的变化是由于其表面酸性的改变而引起。分子筛催化剂表面酸量决定其C4烯烃裂解反应活性,La的加入使催化剂表面酸量减少,从而使烯烃转化率降低。催化剂表面酸强度是影响其产物分布的主要因素,酸性越强,催化剂裂解能力越强,产物丙烯的选择性也就越高。尽可能提高催化剂表面强酸的酸量是C4烯烃催化裂解制丙烯反应催化剂的研制方向。

Ni/Al_2O_3-SiO_2催化剂对C_4单烯烃加氢的催化性能

利用XRD、H2-TPR和孔结构的分析对C4馏分加氢催化剂N i/A l2O3-SiO2进行了表征,在固定床反应器内对催化剂的活性进行了评价,并对加氢机理进行了讨论。结果表明,在N i/A l2O3-SiO2催化剂表面至少存在两种活性中心,分别由体相N iO和高度分散的N iO还原产生。研制的催化剂对C4馏分加氢具有很高的活性和良好的稳定性,进口温度18.6℃时就可进行加氢,属于低温型加氢催化剂。在C4单烯烃质量分数为74.85%、加氢压力为2.0MPa^2.7MPa、液时空速为1.0 h-1~2.0 h-1、氢油体积比为300~450下,原料中单烯烃转化率在98%以上。催化剂连续运行342 h,其活性基本保持不变。

SAPO-34催化剂上C4烯烃催化裂解与甲醇转化制烯烃反应耦合

采用SAPO-34催化剂,在流化床装置上考察了甲醇制烯烃(MTO)副产C4烯烃催化裂解制乙烯和丙烯的反应行为,分析了C4烯烃转化率、产物收率等主要指标随工艺参数的变化规律,对比了C4烯烃催化裂解和MTO反应积炭催化剂的差异,提出了C4烯烃催化裂解适宜的关键工艺条件。C4烯烃催化裂解对比MTO反应需要较高的反应温度和催化剂活性。结果表明,C4烯烃裂解反应过程形成的积炭催化剂仍可用于MTO反应,并且具有较高的甲醇转化率和低碳烯烃选择性,因此可以采用SAPO-34催化剂把两个独立的反应串联耦合在一起。

C_4烯烃催化转化增产丙烯技术进展

从反应热力学规律及工艺技术方面,介绍了C4烯烃催化转化增产丙烯技术的特点,重点评述了催化裂解和烯烃歧化技术的最新进展。指出C4烯烃催化转化生产丙烯是高效利用烯烃资源的重要途径,提出了应加快开发具有我国自主知识产权的高效烯烃催化转化增产丙烯技术。

C_4/C_5烃催化裂解制低碳烯烃的研究进展

从催化剂类型、裂解工艺、催化裂解的影响因素和裂解机理4个方面对国内外C4/C5烃催化裂解制低碳烯烃的研究进行了综述。催化裂解制低碳烯烃催化剂主要采用ZSM-5分子筛系列催化剂,在此基础上发展了酸改性或水热改性高硅ZSM系列分子筛及介孔MCM-41分子筛。总结了国内外C4/C5烃的裂解工艺,认为影响催化裂解的主要因素是裂解原料、催化剂类型及工艺条件。目前,裂解机理主要是自由基与碳正离子机理相结合的机理。并简述了本课题组目前有关C4烷烃催化裂解的主要研究进展。

稀土改性HZSM-5分子筛催化裂解混合C4烃制低碳烯烃性能的研究

用浸渍法制备了稀土改性HZSM-5分子筛催化剂（简称RE/HZSM-5）,研究了RE/HZSM-5对混合C4烃（包括C4烷烃和C4烯烃）裂解活性及低碳烯烃收率的影响。结果表明,RE改性后HZSM-5分子筛催化剂的裂解活性明显增加,轻稀土改性HZSM-5分子筛比重稀土改性的表现出更好的增产低碳烯烃裂解性能。在0.1MPa,重时空速（WHSV）=1.2×104mL/h.g^-1条件下,轻稀土La、Pr、Nd、Sm、Gd改性HZSM-5分子筛催化剂上混合C4烃催化裂解产物中乙烯和丙烯总收率在625℃时达到最高,分别为54.66%、54.32%、53.32%、54.15%和54.06%,比相同条件下未改性的HZSM-5高3%~4%。重稀土中只有Yb/HZSM-5表现出较好的裂解活性,裂解产物中乙烯和丙烯总收率在600℃时达到最高,为54.80%。用红外光谱（FT-IR）,氨程序升温脱附（NH3-TPD）和吡啶吸附红外光谱法（Py-IR）法对RE/HZSM-5分子筛进行了表征,结果表明催化剂的总酸量、B酸与L酸的比值与催化活性之间存在密切关系。

C4烯烃组成变化对烷基化反应热力学行为的影响

针对丁烯资源中异丁烯体积分数增加、烷基化C4原料组成变化引起生产波动的现状,借助热力学方法对1-丁烯、2-丁烯、异丁烯与异丁烷在-10~50℃内液相烷基化反应特征进行分析。结果表明,烷基化反应为不可逆放热反应,放热量随温度升高略增大,生成目的产物放热量略大于生成副产物放热量,异丁烯烷基化反应放热量最小;不同丁烯烷基化反应平衡转化率均在99.9%以上,异丁烯烷基化平衡转化率略低于其他2种烯烃,主、副反应平衡转化率均随温度升高略降低;辛烷值较高的TMP的选择性随温度升高而降低,而副产物DMH、MH选择性增加。随着C4原料中异丁烯体积分数的增加,烷基化目的产物的选择性略降,且随着温度的升高降低趋势增强,温度对烷基化产物辛烷值影响敏感,有效控制并稳定反应温度可弥补烷基化产品质量的损失。

C_4烯烃叠合反应及催化剂研究现状

简述了国内外C_4烯烃叠合反应的研究现状,结合相关技术进展对C_4烯烃的化工利用途径进行了归纳。以异丁烯为例,介绍了叠合反应的化学反应机理;着重阐述固体磷酸催化剂、分子筛催化剂的催化性能和研究概况。针对我国低碳烯烃的利用现状,提出了C_4烯烃的发展应用前景和建议。

C_4烯烃转化制丙烯催化剂稳定性考察

以长期评价-再生为一个运行周期,在固定床反应器中于520℃且有水的条件下,考察了用于C4烯烃转化制丙烯的ZSM-5催化剂的稳定性,并采用NH3-TPD方法表征了催化剂的总酸量,研究了催化剂的性能与其酸量的关系。实验结果表明,除在第1运行周期中,C4烯烃转化率随反应时间的延长而降低外,从第2运行周期开始,C4烯烃转化率和丙烯收率几乎不随反应时间而变化;经过累积4 000 h的评价后,C4烯烃转化率约为65%,丙烯收率大于30%。结合NH3-TPD表征结果发现,C4烯烃转化制丙烯的反应可在较低催化剂酸量下进行,催化剂的酸性或酸分布影响C4烯烃转化率和乙烯收率;当C4烯烃转化率高时,丙烯收率与催化剂的酸量关系不密切,但C4烯烃转化率低时,丙烯收率降低。

乙炔选择性加氢Pd⁃Ag催化剂上C4烯烃生成规律

针对乙炔选择性加氢Pd⁃Ag催化剂表面绿油生成导致催化剂失活的关键问题,运用XRD和H2⁃TPR表征催化剂的组成及结构性质,运用10 mL固定床高压加氢装置考察了Pd⁃Ag催化剂的乙炔选择性加氢性能及反应过程中绿油前驱体C4烯烃的形成规律。结果表明,不同制备工艺的Pd⁃Ag/Al2O3催化剂乙炔加氢活性存在明显差异,这主要取决于Pd在催化剂表面的分散形式,助剂Ag和活性中心Pd之间紧密的混合可增强电子和几何效应,形成更多的Pd⁃Ag合金相,降低了催化剂的加氢活性,但增加了催化剂的稳定性;而C4烯烃生成量与催化剂活性呈正相关,催化剂活性越高生成的C4烯烃越多,研究结论揭示了Pd⁃Ag催化剂的失活机制,对催化剂的改性和工艺条件优化具有重要的指导价值。

基于机器学习的C4烯烃收率的回归分析

C4烯烃被广泛应用于医药中间体和化工产品的生产,近年来,乙醇催化转化制备C4烯烃受到了广泛关注。乙醇转化率和C4烯烃收率受催化剂组合和温度的影响,本研究采用三次样条回归模型分别拟合乙醇转化率与温度之间的关系和C4烯烃的选择性与温度之间的关系,基于随机森林研究了C4烯烃收率关于催化剂组合和温度的回归分析问题,进而可以根据不同的催化剂组合和温度预测C4烯烃收率。

Fe改性HZSM-5分子筛上甲醇耦合C_4烃制低碳烯烃反应性能研究

用等体积浸渍法制备Fe改性HZSM-5分子筛催化剂(Fe/HZSM-5)。考察了Fe/HZSM-5在不同温度下对甲醇耦合C4烃制低碳烯烃反应性能的影响,并利用紫外-可见漫反射光谱对Fe/HZSM-5进行了表征。结果表明,在低铁含量条件下,Fe改性HZSM-5分子筛上Fe(Ⅲ)主要以高分散隔离的形式存在于HZSM-5分子筛的表面,Fe改性提高了催化剂上的原料转化率以及乙烯和丙烯选择性,从而获得了较高的乙烯和丙烯总收率。在反应温度为550℃时,在Fe(Ⅲ)处理的HZSM-5分子筛上,乙烯和丙烯总收率最高可达42.1%,比未改性的HZSM-5提高了7%。