炼厂干气综合利用方案评选

炼厂干气是石油化工的一种重要资源,它的综合利用日益受到重视.本文对炼厂千气的分离利用、直接加工及利用途径的国内外进展状况进们了评述,并着重对烃化制乙苯和默基化制丙醛、丙酸方案进行了技术经济评价。结果表明,烃化制乙苯经济性能较差,但技术、市场占优,建议优先考虑;建议对其它的炼厂干气利用途径也进行详细的技术经济评价,并建立数据库,为有关部门决策及时提供信息。     

催化裂化干气与苯烷基化催化蒸馏制乙苯反应网络热力学研究

 高温气相反应条件下的催化裂化干气制乙苯过程中，容易生成甲苯和二甲苯等副产物；在该过程中采用催化蒸馏技术，使苯与乙烯在低温条件下进行反应，可大幅度降低产品中二甲苯的含量．通过对催化裂化干气与苯烷基化催化精馏过程中的各反应步骤进行分析与热力学计算，结合反应的实际产物组成，提出了苯与乙烯烷基化的反应网络，探讨了苯与乙烯烷基化反应过程中甲苯和二甲苯的形成机理及影响因素．结果表明，增大苯／乙烯比对提高乙烯平衡转化率及乙苯收率有利；在较低温度下进行烷基化反应，可大大减缓C－C键裂解速度，抑制甲苯和二甲苯生成，提高乙苯产品质量．     

两种催化裂化干气加工利用方案的对比

催化裂化干气直接加工利用是炼厂副产气体综合利用的重要内容。本文选择工艺技术比较成熟的两种加工方案进行技术经济对比,结论是烃化制乙苯方案的经济性能比羰基化制丙醛、丙酸方案差,但从工艺开发成熟程度和市场需求来看,前一方案的发展规模将比后一方案大。     

乙苯工艺技术开发及工业应用进展

乙苯是重要的基本有机化工原料,主要用于生产苯乙烯,进而作为合成橡胶和塑料等高分子材料的单体.乙苯的生产主要采用苯和乙烯的烷基化工艺.传统的AlCl3法由于存在设备腐蚀和环境污染等问题己逐步被环境友好的分子筛烷基化法取代.分子筛烷基化法分为气相法和液相法.气相烷基化催化剂为ZSM-5分子筛,例如Mobil-Badger气相烷基化工艺;液相烷基化催化剂有Y,Beta和MCM-22分子筛,例如Lummus/UOP的EBOne工艺和Mobil-Raythen的EBMax工艺.近年来,随着经济的发展,全球范围内乙苯需求量逐年增加,产能也逐渐扩大.尤其在中国大陆,目前乙苯产能居世界首位,其乙苯工艺技术的开发也最为活跃.经过20多年的发展,苯烷基化制乙苯工艺取得了长足发展.中国科学院大连化学物理研究所在成功合成ZSM-5/ZSM-11分子筛的基础上,与中国石化、中国石油联合开发了苯与干气气相烷基化制乙苯工艺;中国石化上海石油化工研究院则以ZSM-5分子筛为基础,开发了适应原料多样性的苯气相烷基化制乙苯催化剂和工艺技术,可以采用石油苯、焦化苯、纯乙烯、乙醇和稀乙烯为原料;石油化工科学研究院则开发了基于Beta分子筛的苯与乙烯液相烷基化催化剂及液相循环烷基化工艺.以上催化剂及工艺技术均己工业化应用.此外,实现催化烷基化与分离同时进行的催化蒸馏工艺以及乙烷脱氢再与苯烷基化的两段法制乙苯工艺的研究也取得了一定进展.在苯烷基化制乙苯工艺中,气相法操作温度高,苯与乙烯进料摩尔比高,因而能耗高,同时二甲苯含量高,产品纯度低.液相烷基化工艺则具有温度低和苯/烯比低的特点,其能耗控制及产品质量均优于气相法工艺.但是,液相反应中的扩散阻力大,孔道为10元环的ZSM-5分子筛失活迅速,因而选用了具有12元环孔道的Y,Beta和具有表面12元环碗状半超笼的MCM-22分子筛为催化剂.然而,液相法工艺的苯与乙烯进料摩尔比仍然远高于理论化学计量比,其产品中含有一定比例的多乙基苯(主要是二乙苯),需采用烷基转移过程将多乙基苯与苯反应生成乙苯.进一步降低苯/烯比、提高单乙苯选择性是未来乙苯工艺开发的努力方向.研究表明,介孔分子筛及纳米片状分子筛在苯烷基化反应中具有优于常规分子筛的催化表现,即更高的乙烯转化率和乙苯选择性.其原因在于,扩散是影响苯烷基化反应性能的关键因素,扩散性能的改善使得产物从活性位解吸后更容易扩散出去,进而空出活性位并进一步催化新的底物.同时,单烷基化产物与新的烷基化试剂进一步发生烷基化的几率降低,提高了单烷基化产物的选择性.因而,采用扩散性能更好的催化剂催化苯烷基化反应前景看好,关键问题在于如何简单并廉价地获取该类材料.另外,虽然分子筛催化苯烷基化是一个环境友好的工艺过程,但是在分子筛催化剂制备过程中会产生环境污染.同时,失活催化剂的处理也是需要考虑的问题.开发分子筛的绿色合成技术,减轻甚至消除环境污染是一个值得努力的方向;开发失活催化剂的综合利用技术,如采用失活催化剂为原料用于分子筛的合成,可以作为环境保护的有效手段.     

溶胶-凝胶法制备用于CO2气氛下乙苯胶氢反应的高活性Cr2O3-SiO2催化剂

苯乙烯是石化工业中十分重要的化学品,全世界每年生产大约 1300 万吨苯乙烯,其中有90%的苯乙烯是在大量过热水蒸气存在下,于550～650 ℃由乙苯在铁-钾基催化剂上脱氢制得的. 该工艺受热力学平衡限制,并且由于采用大量过热的水蒸气和较高的反应温度而能耗很高,因此人们一直试图寻找新的替代工艺. 最近,利用CO2作为温和氧化剂进行乙苯脱氢制苯乙烯引起人们浓厚的兴趣[1～3]. 利用CO2进行乙苯脱氢能够大幅度降低能耗,并且提高苯乙烯的平衡收率[4]. 但是,现行乙苯脱氢传统工艺中使用的铁-钾基催化剂在CO2气氛下不能有效地催化乙苯脱氢,因此有必要寻找适合这一新工艺的高性能催化剂. 人们已经研究了CO2气氛下各种氧化物催化剂上的乙苯脱氢反应,在这些催化剂中,氧化铬和氧化钒表现出较好的催化性能.     

杂多酸结构对乙苯氧化脱氢的影响

首次考察了Dawson结构的钨磷酸对乙苯氧化脱氢制苯乙烯的催化行为,并与Keggin结构的钨磷酸进行了对比。结果表明,较短的增活期可能与表面积碳物具有更多的未成对电子有关。     

干气制乙苯塔底高沸物组成的气相色谱和气相色谱-傅里叶变换红外光谱分析

炼厂干气含有许多组分,其中乙烯占12%～20%[1]。利用干气中的稀乙烯制取乙苯会产生副产物[2]。国内外对塔底高沸物组分研究的不多,仅利用气相色谱 质谱联用进行定性分析[3]。我们利用气相色谱(GC)、气相色谱 傅里叶变换红外光谱(GC FTIR)技术,对干气制乙苯工艺中多乙苯装置     

CO2气氛下负载型Cr2O3催化剂上乙苯脱氢制苯乙烯反应

 采用浸渍法制备了负载型Cr2O3/Al2O3和Cr2O3/SiO2催化剂,并考察了催化剂在CO2气氛下催化乙苯脱氢制苯乙烯反应的活性. 结果表明,Cr2O3/Al2O3的催化活性高于Cr2O3/SiO2. 这可能是由于Cr2O3在Al2O3载体表面的分散度大大高于在SiO2表面的分散度. 催化剂的催化活性与Cr2O3的负载量有关,在w(Cr2O3)=25%时,Cr2O3/Al2O3的催化活性最高. CO2气氛对乙苯脱氢反应有明显的促进作用; 在CO2气氛下,Cr6+物种可能是催化乙苯脱氢反应活性位的前驱体.     

纳米Fe2O3-K2O催化剂的制备及其催化乙苯脱氢性能

采用浸渍-热分解法制备了纳米Fe2O3-K2O催化剂,并在常压和520～580℃的条件下,考察了其对乙苯催化脱氢反应的催化性能.结果发现,纳米Fe2O3-K2O催化剂表现出很好的活性和稳定性.在550℃,N2/H2O/乙苯摩尔比为30.7/10/1和WHSV=0.43h-1的条件下,纳米Fe2O3-K2O催化乙苯脱氢的转化率为71.9%,苯乙烯选择性为91.1%.透射电子显微镜和X射线衍射测试结果表明,氧化铁的粒径为10～14nm.催化剂的尖晶石结构和高比表面积是其表现出高催化性能的主要原因.     

溶胶-凝胶法制备用于CO2气氛下乙苯脱氢反应的高活性Cr2O3-SiO2催化剂

 采用溶胶-凝胶法制备了Cr2O3-SiO2催化剂，考察了催化剂对CO2气氛下乙苯脱氢制苯乙烯反应的催化性能. 结果表明，溶胶-凝胶法制备的Cr2O3-SiO2催化剂上乙苯脱氢活性是常规的Cr2O3/SiO2负载型催化剂的2倍，Cr2O3-SiO2催化剂中Cr6+的含量较高是其具有高活性的主要原因.