丁烷芳构化反应规律的研究

利用100 mL等温固定床实验装置,采用LAC芳构化催化剂,研究了丁烷芳构化生产芳烃的反应规律,主要考察了反应温度和空速对丁烷芳构化产品分布的影响。实验结果表明,高温和低空速可得到较高的液体收率和芳烃收率。随着反应温度的升高,丁烷芳构化反应的液体收率逐渐增大,同时干气产率也增加较快;随着进料空速的增大,丁烷芳构化反应的液体收率和干气收率逐渐减小,而液化石油气收率逐渐增大。反应温度和进料空速对n-C4H10的芳构化反应影响较大,而对i-C4H10的影响较小;i-C4H10较n-C4H10易转化为芳烃,当反应温度为460～540℃、质量空速为0.25～1.00 h-1时,以n-C4H10为原料能得到质量分数为17%～30%的轻质芳烃和质量分数为10%～16%的液化石油气,以i-C4H10为原料能得到质量分数为33%～41%的轻质芳烃和质量分数为21%～34%的液化石油气。在大量实验的基础上得到了丁烷单体烃芳构化反应的液体收率随工艺条件变化的经验关联式,利用此关联式在一定条件下可以预测不同组成丁烷芳构化反应的液体收率,关联式的绝对误差小于2.5%。

丁烷层流预混火焰多环芳烃生成化学动力学模拟

近年来,随着环保要求的不断提高,碳氢燃料燃烧过程中多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)形成、生长和氧化的详细反应动力学研究成为热点。该文通过更新的层流预混火焰中描述丁烷热分解、氧化,苯的形成,多环芳烃生成及氧化等过程的详细机制反应模型,对层流预混C4H10/O2/Ar稳态火焰中芳香烃和多环芳烃的形成和生长进行动力学模拟计算,获得火焰中反应区和燃尽区反应物、主要燃烧产物、中间组分及PAHs的浓度分布,同时采用敏感系数分析法确定了丁烷火焰中影响PAHs生成的主要基元反应。研究结果表明:采用的更新机制模型能够很好地预测丁烷火焰中大多数低分子量的脂肪烃、燃烧副产物、中间组分及PAHs的浓度分布;丙炔基(H2CCCH)的化合反应是苯环生成的主要反应序列;萘(C10H8)生成的主要步骤是环戊二烯基(c-C5H5)的化合反应,活化分子茚基与c-C5H5反应可以形成大量的菲(C14H10);同时模型更近一步论证了PAHs生成的"脱氢加乙炔"机制。

异丁烷反向异构化反应热力学分析及反应规律

以反向异构化主反应以及裂解、生焦等副反应为研究对象,对异丁烷反向异构化反应过程进行了热力学分析。分析结果表明,反应温度是影响异丁烷反向异构化反应热力学平衡的主要因素。使用Ce-Pt改性硫酸化氧化锆催化剂,采用临氢固定床反应器研究了异丁烷反向异构化的反应规律。结果表明:异丁烷反向异构化反应作为吸热反应,升高反应温度有利于反向异构化反应的进行;但反应温度高于320℃时,会加剧热裂解副反应,导致正丁烷收率降低;适当提高反应压力至2.0 MPa,可以抑制热裂解等副反应,一定程度上可提高正丁烷的收率;氢/油比对异丁烷反向异构化反应有着重要影响。确定了最佳的反应条件为:反应温度320℃、反应压力2.0 MPa、氢/油摩尔比1.07、液时空速1.17 h^(-1)。根据反应规律与产物分布研究,确定了异丁烷反向异构化的反应机理,该反应主要以单分子路径进行反应。