毕业论文200字摘要

摘 要 乙苯和异丙苯是苯的两个最大的商业化衍生物。两者相加占世界石油苯消费的近 75%。乙苯是生产苯乙烯的关键原料目前全球乙苯的生产能力估计已达到 2500 万吨/年其年均增长为 4%。 二乙苯的主要用途是通过高温下脱氢,分馏后制备二乙烯苯。二乙烯苯是重要的交联剂,可作为离子交换树脂、聚酯树脂和聚合单体组分,也可用为聚乙烯、丁苯橡胶的改进剂等。工业上二乙苯的生产方法大部分为烷基化法其工艺原理与乙苯的生产方法相似。 本研究工作的任务是用β沸石作为活性组分进行苯、 乙苯与乙醇烷基化反应的催化工艺的探索研究。 3.1 乙醇在分子筛上脱水反应 乙醇在β分子筛上脱水反应所包含的两个反应乙醇分子间脱水生成乙醚和分子内脱水生成乙烯在温度大于 180℃的情况下是同时进行的互为竞争的反应。在相对低温时有利于乙醚的生成在相对高温时有利于乙烯的生成。 3.2 苯与乙醇在β沸石催化剂上的烷基化反应 此节主要考察工艺条件对烷基化反应的影响包括温度、压力、空速、苯与乙醇比对烷基化反应的影响。本实验为气相法反应压力为常压在给定的反应温度下物料在反应器中均为气相。本实验主要考察的工艺条件范围为温度180℃~270℃苯空速 1~7h乙醇在β分子筛上脱水反应所包含的两个反应乙醇分子间脱水生成乙醚和 1苯与乙醇比 1~8。得到结论 分子内脱水生成乙烯在高温t>180℃时是同时进行的互为竞争的反应。在相对低温时有利于乙醚的生成在相对高温时有利于乙烯的生成。 在沸石分子筛上乙醇 140℃开始发生脱水反应乙醇的转化率随着温度的升高而增大乙醚的生成量随着温度的升高先上升而后急剧下降在 200℃~210℃ 之间有一个极大值 。 苯与乙醇在β沸石催化剂上的烷基化反应合成乙苯的适宜工艺条件为 温度240℃~260℃苯与乙醇摩尔为 5~6苯重量空速 3~5h 1。 北京服装学院硕士学位论文 1 3.4 乙苯歧化反应 由于在乙苯与乙醇烷基化反应的过程中不可避免同时进行着乙苯的自身歧化反应而要使得产物中的二乙苯尽可能的是由乙苯与乙醇反应来得到这就必须尽量减少乙苯的自身歧化反应 所以乙苯与乙醇烷基化反应应该在尽可能低的温度下进行可以得到结论乙苯与乙醇烷基化反应的温度应该在 240℃以下比较理想。 3.5 乙苯与乙醇在β沸石催化剂上的烷基化反应 通过实验得到结论 β沸石分子筛作为烷基化反应的催化剂可使烷基化反应在较低的温度下即可进行并且乙醇的利用率也相对较高 烷基化反应的产物为二乙苯的三种同分异构体。 乙苯与乙醇在β沸石催化剂上的烷基化反应通常伴随着乙苯的自身歧化反应歧化反应在 170℃左右开始进行随着反应温度的升高乙苯的转化率在不断上升而二乙苯选择性则缓慢下降。 乙苯与乙醇在β沸石催化剂上的烷基化反应合成二乙苯的适宜工艺条件为温度 200℃220℃乙苯与乙醇物质的量比为 46乙苯重量空速 24。 3.7 苯与乙醇烷基化反应的寿命考察实验 β沸石上苯与乙醇的烷基化反应的单程寿命大概在 110 小时左右 气相法反应容易导致烯烃与烷基苯聚合生成多环芳烃导致积炭并致使催化剂失活。 3.8 GC MS 测试失活催化剂的积炭组成 β沸石催化剂上积炭含量最多的是多烷基萘和多烷基联苯积炭组分较多重组分稠环芳烃含量也较高。 3.9 β沸石的改性及改性后苯与乙醇烷基化反应的寿命实验 3.9.1 La203对β沸石催化剂的改性 3.9.2 P 对β沸石催化剂的改性 3.9.3 MgO 对β沸石催化剂的改性 3.9.4.1 不同阳离子改性后催化剂上苯与乙醇烷基化反应的寿命 在β沸石催化剂上负载阳离子后催化剂的寿命都有所提高。 北京服装学院硕士学位论文 2 负载 La 的催化剂 Laβ 2 及负载 P 的催化剂 Pβ 2 寿命与未改性的β相比提高不大只有 20%左右。负载 MgO 的催化剂 Mgβ 2 寿命却提高了一倍左右说明Mg 离子与 La 离子和 P 离子相比能更好的提高催化剂的寿命。 3.9.4.2 在 MgO 改性后的催化剂上苯与乙醇烷基化反应的寿命 在相同条件下随着β沸石上 MgO 负载量的增加苯的转化率有所下降催化剂的寿命有所增加。 在给定的操作条件下催化剂 Mgβ 3 的寿命大约是未改性催化剂的 5 倍左右。 3.9.4.3 在 MgO 改性后的催化剂上乙苯与乙醇烷基化反应的寿命 由图可以看出催化剂 Mgβ 3 的烷基化反应寿命是未改性催化剂 Mgβ 0的4 6 倍这表明了随着β沸石催化剂上 MgO 负载量的增加乙苯与乙醇的烷基化反应寿命有显著的提高这说明在β沸石催化剂上负载适量的 Mg2+可以显著地提高乙苯与乙醇烷基化反应的寿命。 3.12 催化剂积炭机理分析 随着催化剂 MgO 负载量的增加催化剂上的积炭成分也有相应的变化。如图16 所示未改性的β沸石催化剂 MgO 0 上积炭含量最多的是多烷基萘和多烷基联苯而且积炭组分较多重组分稠环芳烃含量也较高。 而经过 MgO 改性的β沸石催化剂 MgO 2、MgO 3 上积炭组分以及积炭量都发生了一些变化如图 24、25 所示。在 MgO 2、MgO 3 上积炭含量最多的是 多乙基苯主要是四乙基苯其含量超过 60%其余组分为多烷基烷基萘和多烷基烷基联苯 稠环芳烃等重组分的含量则非常少。 催化剂 MgO 3 与催化剂MgO 2相比积炭组分基本没有太大变化但是积炭量有所下降MgO 3 催化剂各个组分的峰面积相对于 MgO 2 催化剂都有所减小。 多乙基苯在生成过程中主要受到空间位阻的作用影响 只能生成三乙基苯和四乙基苯。其中均四乙苯结构最为稳定所以在多烷基苯导致的积炭中均四乙苯的含量最多。而且由于均四乙苯体积较大沸点较高很难从分子筛孔内扩散出去所以它也是导致催化剂积炭失活的重要原因之一。