论文部分内容阅读
乙烯是化学工业的基本原料,工业上乙烯主要来源于石脑油、饱和烃的裂解。由于受热力学的限制,热裂解的温度高达850℃;高碳烃是一种清洁的液体燃料,目前主要来源于天然气经费托合成。在天然气水蒸汽重整制合成气的过程中,需要消耗掉四分之一以上的天然气来供给反应热量,能量消耗大,资源浪费严重。因此有必要寻找新的原料和途径来合成乙烯与高碳烃,在缓解乙烯原料不足的同时提高天然气的利用率。本论文探讨了一种以天然气中的第二组分乙烷为原料,经非合成气途径合成乙烯与高碳烃的新工艺。该工艺的特色在于选择了HBr/H2O作为反应介质。整个反应分两步:第一步,乙烷与氢溴酸、氧气反应生成溴乙烷;第二步,生成的溴乙烷脱溴化氢合成乙烯或高碳烃。本论文着重探讨反应的第二步。催化剂的选择是溴乙烷脱溴化氢合成乙烯或高碳烃的关键。首先我们考察了不同的载体对溴乙烷脱溴化氢转化率及产物分布的影响。SiO2负载的金属化合物催化剂对溴乙烷转化为乙烯具有很好的催化活性,而HZSM-5为载体的金属化合物催化剂对溴乙烷转化为高碳烃具有很好的催化活性。之后分别考察了以SiO2、HZSM-5为载体时,不同的Si/Al比、改性金属、金属负载量以及催化剂制备方法、催化剂焙烧温度等对溴乙烷转化率及产物选择性的影响。在筛选出合适的催化剂之后,分别考察了反应温度、反应时间、水蒸汽等对反应的影响。在选定的反应条件下,以浸渍法制备的12.0%ZnO/SiO2-450-8为催化剂,260℃时溴乙烷的转化率达到80.9%,乙烯的选择性达到98.0%,300℃时溴乙烷的转化率达到98.3%,乙烯的选择性达到98.0%。但该催化剂使用寿命不长,在300℃连续反应18h后溴乙烷的转化率降为61.4%;当以浸渍法制备的8.0%ZnO/HZSM-5-450-8（Si/Al=360）为催化剂时,300℃时溴乙烷的转化率达到98.0%,反应产物为C5～C13的烷烃、烯烃及芳烃,其中C7～C10的芳烃选择性较高,300℃连续反应一个月后,该催化剂的活性仍然保持稳定。本文初步探讨了溴乙烷脱溴化氢制备高碳烃的反应机理,推测此反应机理与“碳池”机理相似,不过此反应机理有待于进一步的验证。