芳构化催化剂研究进展
HZSM--5催化剂上甲醇芳构化研究的开题报告
HZSM--5催化剂上甲醇芳构化研究的开题报告一、选题背景与意义甲醇芳构化是一种将甲醇通过催化剂转化为苯和其他芳烃的化学反应。
芳构化反应产物广泛用于生产化学制品和清洁燃料等重要工业领域。
HZSM-5催化剂是一种新型的沸石催化剂，被广泛用于甲醇芳构化反应。
本文将研究HZSM-5催化剂上甲醇芳构化反应以及其反应机理，旨在探究HZSM-5催化剂对甲醇芳构化反应的催化性能和优化条件，为芳构化反应的实际应用提供理论基础和指导。
二、研究内容和方法本研究将通过实验方法，研究HZSM-5催化剂上甲醇芳构化反应的反应条件和机理。
具体研究内容包括以下几方面：（1）调节反应温度、甲醇浓度和反应时间等关键反应参数，研究HZSM-5催化剂对甲醇芳构化反应的催化效果。
（2）通过XRD、TEM等方法表征HZSM-5催化剂的物理性质。
（3）利用GC-MS等方法分析反应产物，确定反应机理和优化反应条件。
三、研究预期成果通过本研究，预期实现以下目标：（1）掌握HZSM-5催化剂的制备方法和物理性质。
（2）确定HZSM-5催化剂的最佳催化反应条件及其催化效果。
（3）揭示HZSM-5催化剂上甲醇芳构化反应的机理。
（4）为甲醇芳构化反应的工业应用提供理论基础和指导。
四、研究进度安排第一年：研究HZSM-5催化剂制备方法；调节反应条件，研究HZSM-5催化剂的催化效果。
第二年：通过XRD、TEM等方法表征HZSM-5催化剂的物理性质；利用GC-MS等方法分析反应产物，揭示HZSM-5催化剂上甲醇芳构化反应的机理。
第三年：总结研究成果，完成论文写作和答辩。
五、研究难点和解决方案HZSM-5催化剂制备方法的优化及对反应条件的控制是本研究的难点所在。
通过分析制备工艺和反应条件，采用反应条件表面响应法（RSM）的优化方法，解决制备和反应条件的问题，并进一步探索研究更为细致和深刻的问题。
六、研究意义本研究将为芳构化反应领域的发展提供新思路和新方法，为我国工业发展提供新的技术指导。
改性ZSM-5分子筛的制备及其芳构化性能研究
改性ZSM-5分子筛的制备及其芳构化性能研究ZSM-5分子筛作为芳构化催化剂的主要组成部分,其催化性能与之物理化学特性密切相关。
从催化剂角度出发,提高反应效率的关键在于对当前分子筛催化剂的酸性和孔结构进行合理调控。
酸性方面既要保证原料分子的充分活化,又要实现定向转化;孔结构方面既要保证原料与催化剂活性中心的充分接触,又要有效抑制反应副产物焦炭前驱体的形成,实现择形催化,还要使产物分子及时扩散离开催化剂活性中心。
本论文以改善ZSM-5分子筛的芳构化性能为目的,对ZSM-5分子筛的孔道结构、酸性和形貌分别采用不同方法进行了相关调控,主要研究内容和结果如下:(1)以“烃池机理”为依据,设定甲醇芳构化体系(MTA)中存在的化学反应,采用平衡常数法对各个反应的热力学参数进行计算。
结果表明,在所研究的温度范围之内(350～550 ℃),MTA反应体系中各反应均具有很大的平衡常数,且都能自发进行。
反应温度对产物分布影响较大,芳烃的生成存在一个最佳的温度区间。
同时采用最小吉布斯自由能法,借助于HSC 6.0热力学分析软件对甲烷无氧芳构化反应(MDA)过程中每一个反应的有关热力学数据和平衡组成进行计算。
结果表明,MDA反应属于一个吸热体系,温度对各反应的影响显著。
当温度较低时,甲烷的平衡转化率较低,较高温度虽然有利于提高甲烷的转化效率和芳烃的生成速率,但反应温度过高将会引起大量积炭的生成,因此需要一个合理的温度范围(600～900℃),使得芳烃的收率最大化。
(2)通过向正硅酸乙酯水解过程中(硅源的水解是合成ZSM-5分子筛所必须的过程)加入适量咪唑,成功制备了同时含有微/介孔的多级孔纳米ZSM-5分子筛(IHS)。
采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、N2等温吸脱附和氨气程序升温脱附(NH3-TPD)对所制得样品的物理化学特性进行了研究。
结果表明,咪唑改性后的ZSM-5分子筛具有多级孔道结构、较高的酸浓度和强度以及分布均匀的纳米级颗粒。
甲烷无氧芳构化研究进展及其工业应用前景
甲烷无氧芳构化研究进展及其工业应用前景甲烷是一种无色、无味的天然气，由一种碳原子和四种氢原子组成。
作为最简单的烷烃，甲烷在化学研究和工业应用中具有重要作用。
本文将探讨甲烷无氧芳构化的研究进展以及其在工业应用中的前景。
甲烷无氧芳构化是一种将甲烷转化为芳烃的过程。
芳烃是一类具有稠环结构的化合物，常见的芳烃有苯、甲苯等。
由于芳烃在石化工业中广泛应用于燃料、溶剂、化工原料等领域，因此甲烷无氧芳构化具有重要的工业应用价值。
在甲烷无氧芳构化的研究中，研究人员通过控制反应条件和催化剂的选择，使甲烷发生芳构化反应。
目前，常用的催化剂包括贵金属催化剂、氧化锌、氧化铝等。
这些催化剂能够提供活性位点，促进甲烷的活化和反应过程的进行。
研究人员还通过调节反应温度、压力和时间等参数，优化反应条件，提高芳构化反应的产率和选择性。
甲烷无氧芳构化的机理复杂而多样。
一种主要的机理是通过甲烷的氧化反应生成甲基自由基，然后甲基自由基通过一系列的反应步骤逐步形成芳烃。
另一种机理是通过甲烷的热解反应生成甲烯和氢气，然后甲烯再发生芳构化反应生成芳烃。
不同的机理对应不同的反应路径和中间体，研究人员通过实验和理论计算，对甲烷无氧芳构化的机理进行了深入研究。
甲烷无氧芳构化的工业应用前景广阔。
首先，甲烷作为天然气的主要成分，丰富的甲烷资源为甲烷无氧芳构化提供了充足的原料来源。
其次，芳烃是石化工业的重要产品，广泛应用于燃料、溶剂、塑料等领域。
通过甲烷无氧芳构化，可以将廉价的甲烷转化为高附加值的芳烃产品，提高资源利用效率和经济效益。
此外，甲烷无氧芳构化还可以减少对石油等传统化石能源的依赖，促进可持续发展。
然而，甲烷无氧芳构化仍面临着一些挑战和难题。
首先，甲烷的活化和转化需要高能量，反应条件较为苛刻。
其次，甲烷无氧芳构化的催化剂选择和设计仍存在一定的困难，需要进一步研究和改进。
此外，甲烷无氧芳构化的机理和反应路径尚未完全明确，需要更深入的研究和探索。
甲烷无氧芳构化是一项具有重要研究价值和工业应用前景的领域。
芳构化催化剂研究进展
上海石化总厂研究院开发的芳构化技术 的芳烃总含量达到 ９％以上ｔ ５ ３ ｌ 。 裂解轻油芳构化催化剂是 ５％～ ｏ ５ ６％的 Ｈ Ｓ 一 ＺＭ ５ 原粉与黏合剂组成 。 但是 ， 由于原料富含烯烃和芳 烃， 并且反应条件 苛刻 ， 催化剂在线操作时间较短 ，
（． １ 大庆石油学院化学化工学院， 黑龙江 大庆
１３ １ ； ６ ３８
２大庆 天 然气公 司油气加 工二 大 队 ， ． 黑龙 江 大庆 １３ １ ） ６ ４ ４
摘要 ： 总结了当前 国 内外轻 烃芳构化 的研 究进展 ， 目前正在研制 开发 的芳构化催化 荆做 了较详 细的阐 对 述。 针对芳构化工艺 中催化 荆的不足之处 ， 绍了目前改善 芳构化催化剂催化性能的前 沿技术 ， 介 并对催化
Ｏ 的 活性 中心 、 应机 理 的研 究进 行 了 系统 的 概述 。 ｒ ， 】 反
关键词 ： 芳构化 ； 催化荆 ； 轻烃 ；Ｃ Ｆ Ｃ汽油
中 图分 类 号 ：Ｑ ２ ． 文献 标 识 码 ： 文章 编 号 ：０ ８ １６ （０ ６ ０ － ０ ３ ０ Ｔ ４ ６７ Ａ １０ － ２７ ２ ０ ）３ ０ ２ －４
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２０ ０ ６年 ５月
Ｇ Ｐ工 艺 （ ａｏｉｅ ｒｍａｚｔ ｎＰｏｅｓ。 Ａ Ｇ ｓｌ ｏ ｔａｉ ｒｃｓ） ｎＡ ｉ ｏ
Ｇ Ｐ工艺所用催化剂 Ｌ Ｃ １ Ｈ Ｓ ５ Ａ Ａ 一 是 Ｚ Ｍ一 沸石
经 金 属 改性 而得 到 的 。Ｌ Ｃ １ 化剂 具 有 活性 高 、 Ａ一 催
烘 焙烧 ， ｆ， 压片， 粉碎 ， 筛分 ， 得到 Ｚ Ｏ和 Ｐ ｎ 改性 ０ 沸石催化剂 Ｚ — ／ Ｚ Ｍ ５并使该催化剂在实验室 ｎＰＨ Ｓ 一 ， 规模的小型固定床反应器 卜 进行芳构化反应 。 研究结果表明 ， 该催化剂除了具有 良好的芳构 化 活性 和稳定 性外 ， 还具 有一 定 的异构化 作 用 ， 弥补 丁因降烯烃引起的辛烷值损失 ， 使产 品成为 良好的
有机催化芳构化促进亚胺的极反转反应
有机催化芳构化促进亚胺的极反转反应一、概述有机催化是现代有机合成领域中的一个重要分支，通过有机催化反应可以高效、高选择性地合成具有生物活性的化合物，为药物合成、材料合成等领域提供了重要的手段。
而芳构化反应是有机合成中的一类重要反应，能够提供对芳香化合物的合成途径。
在芳构化反应中，促进亚胺的极反转反应是一个重要的研究方向，本文将对有机催化芳构化促进亚胺的极反转反应进行探讨。
二、有机催化芳构化促进亚胺的极反转反应概述在有机催化芳构化过程中，亚胺的极反转反应起着至关重要的作用。
在这类反应中，亚胺分子可以通过极反转机理进行转化，实现碳-碳键的构建。
由于亚胺分子的特殊结构，使得其极反转反应过程具有一定的挑战性，然而通过有机催化的手段可以有效地促进亚胺的极反转反应，为芳构化反应的进行提供了有力支持。
三、有机催化芳构化促进亚胺的极反转反应机理在有机催化促进亚胺的极反转反应过程中，常见的催化剂包括贵金属催化剂、过渡金属催化剂等。
这些催化剂可以与亚胺分子发生相互作用，形成中间物种，进而引发极反转反应的进行。
在催化剂的作用下，亚胺分子的极性会发生改变，极反转的进行可以实现碳-碳键的形成，从而实现芳构化反应的进行。
四、有机催化芳构化促进亚胺的极反转反应的研究进展近年来，有机催化芳构化促进亚胺的极反转反应在研究领域取得了不断的进展。
研究人员通过设计新型催化剂、优化反应条件等手段，实现了对亚胺的高效促进，提高了芳构化反应的转化率和选择性，为有机合成领域的发展提供了重要的支持。
五、有机催化芳构化促进亚胺的极反转反应在有机合成中的应用有机催化芳构化促进亚胺的极反转反应在有机合成中具有重要的应用价值。
该反应不仅可以高效、高选择性地合成目标化合物，还可以拓展合成途径，为有机合成领域的发展提供新的思路和方法。
有机催化芳构化促进亚胺的极反转反应在药物合成、材料合成等领域具有广泛的应用前景。
六、结论有机催化芳构化促进亚胺的极反转反应是有机合成领域的重要研究方向，通过对其机理和研究进展的深入探讨，可以为有机合成领域提供重要的理论和实践支持。
甲烷无氧芳构化研究进展及其工业应用前景
甲烷无氧芳构化研究进展及其工业应用前景引言•甲烷是一种重要的天然气体，由于其丰富性和廉价性质，在能源领域有着广泛的应用。
然而，甲烷的化学惰性限制了其在化学领域的应用。
无氧芳构化作为一种有效的方法，可将甲烷转化为芳烃，从而拓展了甲烷的化学利用途径。
•本文将全面、详细、完整地探讨甲烷无氧芳构化的研究进展，并讨论其在工业上的应用前景。
甲烷无氧芳构化研究进展催化剂的开发1.传统的催化剂，如铂、钯等贵金属，具有较高的活性和选择性，但成本高，并且易于中毒。
2.近年来，通过合成新型催化剂来提高反应活性成为研究的热点。
3.金属掺杂的氧化物催化剂具有良好的催化性能，可实现甲烷在低温下的无氧芳构化。
反应机理研究1.甲烷无氧芳构化的反应机理复杂，目前尚无统一的解释。
2.普遍接受的观点是，甲烷首先通过C-H活化生成甲基自由基，然后在催化剂表面经历一系列的反应步骤最终生成芳烃。
3.进一步研究了反应过程中反应物与催化剂之间的相互作用，以及反应中的副产物的生成机理。
反应条件的优化1.温度、压力和反应物比例等反应条件的选择对反应效果有着重要影响。
2.高温和高压会导致反应副产物的生成增加，降低产物选择性。
3.优化反应条件可以提高芳烃产率和选择性。
反应产物的控制1.芳烃的分布对于甲烷无氧芳构化的应用具有重要意义。
2.通过控制反应条件或调整催化剂结构，可以实现特定芳烃的选择转化。
3.合理设计反应体系，可以提高目标芳烃的产率和选择性。
甲烷无氧芳构化的工业应用前景替代石油化工1.甲烷无氧芳构化可以将甲烷转化为芳烃，从而实现对石油化工产品的替代。
2.芳烃广泛应用于涂料、塑料、合成纤维等领域，具有巨大的市场需求。
3.推动甲烷的无害化利用，减少对化石能源的依赖，有利于可持续发展。
温室气体减排1.甲烷是温室气体的重要成分之一，对气候变化有着较大影响。
2.甲烷无氧芳构化可将甲烷转化为芳烃，减少其对温室效应的贡献。
3.在工业应用中推广甲烷无氧芳构化，有助于减少温室气体的排放，保护环境。
甲烷无氧芳构化研究进展及其工业应用前景
甲烷无氧芳构化研究进展及其工业应用前景1 甲烷无氧芳构化原理甲烷无氧芳构化是指在高温下，甲烷在不存在氧气情况下，经催化剂作用发生脱氢反应，经过一系列复杂的化学反应生成苯及其衍生物等芳香烃类物质的过程。
此反应的催化剂有多种，常用的有钼、银、锗等金属及其氧化物。
甲烷分子通过与金属催化剂相互作用，发生脱氢反应形成分子游离，然后产生自由基及其它中间体，进一步发生分子重排、芳化等一系列反应过程，最终生成芳烃类产物。
2 甲烷无氧芳构化的研究进展甲烷无氧芳构化是近年来广受学者们关注的研究领域。
由于其产物苯等芳香烃类化合物的销售价值极高，而且其是我们生活中大量需要的有机原料，因此，该领域的研究与开发具有重要的意义。
研究表明，该反应可以在不同温度下进行，但较高的温度有利于加速反应速率和提高产物收率。
一些新型的催化剂的出现也为该领域的发展提供了新思路。
比如，采用复合催化剂，在反应中具有较高的稳定性和催化效率。
此外，光热联合催化技术的应用也为该反应提供了新的解决方案。
3 甲烷无氧芳构化的工业应用前景甲烷无氧芳构化反应的工业应用前景十分广阔。
由于我们生活中对于苯等芳烃的需求量较大，因此其产物的价值较高。
与此同时，该反应的催化剂也具有很高的再生性，降低了生产成本。
在工业生产中，该反应除了可以生产苯及其衍生物等芳香烃，还可以生产氢气和一些较为稳定的中间体化合物，如乙酸、甲基丙烯酸酯等。
这些产物不仅有着较高的经济价值，还可以为其它相关工业领域提供重要的原料。
此外，甲烷无氧芳构化反应还可以在石油化工领域、新材料领域和新能源领域等多个行业中得到应用，并具有广阔的市场前景。
4 总结甲烷无氧芳构化是一项十分重要的研究领域。
本文介绍了甲烷无氧芳构化的原理，研究进展和工业应用前景。
我们相信，在今后的研究开发中，该反应将会得到更广泛的应用，并产生更多积极的社会效益。
芳构化催化剂
芳构化催化剂随着人们对环境保护意识的不断提高，石化行业也在不断地寻求更加环保和高效的生产方式。
芳构化催化剂作为一种石化催化剂，因其优异的性能而备受关注。
本文将从芳构化催化剂的基本概念、应用领域、优缺点等方面进行探讨。
一、基本概念芳构化催化剂是一种催化剂，能够促进芳香烃的形成。
它通常由贵金属或者氧化物等材料组成，其中最常用的催化剂是铂、钯、铑、钼等。
芳构化催化剂的作用机理是在高温高压下将烷烃转化为芳香烃。
这种催化剂的应用领域非常广泛，主要应用于石化、化工、医药、农药等领域。
二、应用领域1、石化行业在石化行业中，芳构化催化剂主要用于汽油的加氢裂化。
汽油是石化产品中的重要组成部分，其主要成分是烷烃和环烷烃。
芳构化催化剂能够将烷烃和环烷烃转化为芳香烃，使得汽油的辛烷值提高，同时也能够降低汽油的烟度和污染物排放量。
2、化工行业在化工行业中，芳构化催化剂主要用于合成芳香烃。
芳香烃是化工产品中的重要组成部分，广泛应用于涂料、塑料、橡胶、纺织、医药、香料等领域。
芳构化催化剂能够将烷烃和环烷烃转化为芳香烃，为芳香烃的合成提供了重要的技术支持。
3、医药和农药行业在医药和农药行业中，芳构化催化剂主要用于合成芳香烃类的药物和农药。
芳香烃类的药物和农药具有广泛的应用前景，能够有效地治疗疾病和保护庄稼。
芳构化催化剂能够将烷烃和环烷烃转化为芳香烃，为药物和农药的合成提供了重要的技术支持。
三、优缺点1、优点（1）高效性：芳构化催化剂具有高效的催化作用，能够在较短的时间内将烷烃和环烷烃转化为芳香烃。
（2）环保性：芳构化催化剂能够有效地降低石化产品的污染物排放量，符合现代化工行业的环保要求。
（3）成本低廉：芳构化催化剂的成本相对较低，能够为石化和化工行业的生产提供经济支持。
2、缺点（1）催化剂失活：芳构化催化剂在长期使用过程中容易失活，需要定期更换。
（2）催化剂选择性差：芳构化催化剂的选择性不如其他催化剂，容易产生副反应。
（3）催化剂温度高：芳构化催化剂需要在高温高压下进行反应，对设备的要求较高。
甲烷芳构化催化剂研究进展
2. Shanxi Fenxi Mining {Group) Co^ • Ltd. , Jiexiu 032306, China)
Abstract: Natural gas, coal bed methane and coke oven gas are rich in methane. With the in crease of energy demand and environmental protection requirements, it is particularly important to utilize the methane-rich gas. The efficient utilization core of methane-rich gas is methane con version. Methane aromatization process can directly convert methane into benzene-based light ar omatics at atmospheric pressure and provide important raw materials for industrial production. However, the methane conversion rate is not high and there is more carbon deposit on the catalyst，sothedevelopmentofefcentandstablearomatzatoncatalysthasbecomethefocusofresearchers. This article first reviewed the research progress of the methane aromatization catalysts in recent years, then focused on the influence of the catalyst in the aromatization process of meth ane in terms of active metal, molecular sieve support structure, and catalyst promoter, and sum marized the reaction mechanism of the methane aromatization process.
低碳烯烃异构化_芳构化反应机理研究进展
2015年第34卷第3期CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS・617・化工进展低碳烯烃异构化/芳构化反应机理研究进展陈治平1，徐建1，鲍晓军1，2（1中国石油大学（北京）中国石油天然气集团公司催化重点实验室，北京102249；2中国石油大学（北京）重质油国家重点实验室，北京102249）摘要：简述了分子筛催化剂上低碳烯烃异构化的单分子机理、双分子机理、假单分子机理及环状过渡态机理，指出单分子机理和双分子机理更为大多数研究者所接受，在低碳烯烃的异构化过程中单分子机理和双分子机理同时存在，单分子机理是烯烃异构化的主要途径，而双分子机理主要生成副产物。
介绍了分子筛催化剂上低碳烯烃芳构化反应机理的研究进展，指出低碳烯烃的芳构化是一个混合聚合的过程。
另外，介绍了低碳烯烃在金属改性的分子筛催化剂上的芳构化机理研究进展，指出金属的引入导致了新的反应路径，能有效提高烯烃的转化率和芳烃的选择性。
关键词：化学反应；分子筛；烯烃；异构化；芳构化中图分类号：TE624.4文献标志码：A文章编号：1000–6613（2015）03–0617–08DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2015.03.003Studies on the reaction mechanism of light olefin isomerization andaromatizationCHEN Zhiping1，XU Jian1，BAO Xiaojun1，2（1The Key Laboratory of Catalysis，China National Petroleum Corporation，China University of Petroleum，Beijing 102249，China;2State Key Laboratory of Heavy Oil Processing，China University of Petroleum，Beijing102249，China）Abstract：The monomolecular mechanism，bimolecular mechanism，pseudounimolecular mechanism and cyclo-transition state mechanism for olefin isomerization over the zeolite catalysts were reviewed.The monomolecular mechanism and bimolecular mechanism have been accepted by more researchers.Olefins were considered to be isomerized mainly through monomolecular mechanism and by-products are generated through bimolecular mechanism.Light olefin aromatization is a conjunct polymerization process over zeolite catalysts.The advances of olefin aromatization over metal modified zeolite catalysts were also discussed.The introduction of metal led to a new reaction path，raising the conversion of olefins and the selectivity of aromatics in light olefin aromatization.Key words：chemical reaction;zeolite;olefin;isomerization;aromatization油品质量升级速度的加快，推动了我国催化裂化（FCC）汽油降烯烃技术的快速发展[1-3]。
催化干气芳构化反应过程及催化剂研究进展
催化干气芳构化反应过程及催化剂研究进展申志兵;王东镇;张君涛;梁生荣;丁焘【期刊名称】《应用化工》【年(卷),期】2016(045)006【摘要】从组成方面入手简要分析催化干气的芳构化反应机理,尤其是催化干气中乙烯、乙烷等较大分子烃类可促进甲烷的活化,因此催化干气中所有烃类均可为芳构化的反应原料.同时从催化剂类型、结构、活性物种性质、活性金属与载体间作用角度分析催化干气芳构化催化剂的特点及作用原理,并归纳了芳构化反应过程催化剂失活机理和催化剂相关的改性研究.指出催化干气芳构化转化过程催化剂的失活机理研究仍需进一步加强,通过催化剂结构和性质,提高催化剂的催化活性和选择性,抑制催化剂生焦,提高催化剂的稳定性和寿命,为利用半再生装置或连续再生装置实现甲烷无氧转化液态烃的工业化生产过程奠定基础.【总页数】8页(P1167-1174)【作者】申志兵;王东镇;张君涛;梁生荣;丁焘【作者单位】西安石油大学化学化工学院,陕西西安710065;西安石油大学化学化工学院,陕西西安710065;西安石油大学化学化工学院,陕西西安710065;西安石油大学化学化工学院,陕西西安710065;西安石油大学化学化工学院,陕西西安710065【正文语种】中文【中图分类】TQ519;TE646【相关文献】1.原位红外技术对芳构化催化剂HZSM—5反应过程的研究 [J], 李建军;钱玉萍2.Mo/HZSM-5催化剂上甲烷脱氢芳构化反应——催化剂制备方法的影响 [J], 宋一兵;曾素花;孙长勇;方奕文3.反应条件对HZSM-5基催化剂芳构化反应的研究进展 [J], 由宏君;徐春明;高金森4.甲烷无氧芳构化反应器及催化剂积炭的研究进展 [J], 袁钊;陆江银5.Mo/HZSM-5催化剂上甲烷脱氢芳构化反应——催化剂蒸汽处理的影响 [J], 宋一兵;方奕文;李谦和因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
浅析芳烃生产过程中的轻烃芳构化与催化重整技术应用
浅析芳烃生产过程中的轻烃芳构化与催化重整技术应用摘要：随着市场上对芳烃的需求量不断增加，常规使用石脑油生产的芳烃的工艺不能满足市场需求。
开发轻质芳烃异构化与催化重整技术工艺，将轻质芳烃作为原料，通过芳构化与催化重整处理，得到芳烃产品，是一种投资少、见效快的工艺路线，对于提升芳烃产品产量、降低生产成本具有重要意义。
关键词：芳烃生产；轻质芳烃异构化；催化重整1 前言轻质芳烃是指苯、甲苯、二甲苯等化工原料，它们是生产高辛烷值汽油的重要组分。
以前传统的芳烃生产工艺使用石脑油作为原材料，然后对石脑油进行催化重整，得到芳烃产品。
芳烃是用途广泛的化工原料，塑料和化纤工业的快速发展，促进了市场对芳烃的需求，而全世界的芳烃主要来自炼厂的重整装置。
随着市场上对芳烃的需求量不断增加，常规使用石脑油生产的工艺不能满足市场需求，石脑油原料供应不足。
乙烯裂解汽油加氢抽提和碳四、碳五芳构化技术也是生产芳烃的重要技术手段，乙烯裂解芳烃是乙烯装置的副产品，但乙烯裂解原料主要是石脑油，而且芳烃分离的技术也和重整芳烃分离技术相同，所以可以认为绝大部分芳烃来自石脑油制芳烃技术，随着石油资源的日趋枯竭，石脑油不能满足需求。
为此，开发轻烃原料生产芳烃的工艺，将轻烃作为生产原料，通过对轻烃芳构化处理，得到芳烃产品，对于提升芳烃产品产量，降低生产成本具有重要意义。
2 催化重整技术原理对于重整技术而言，现在一般指的是催化重整，是石油炼制和石油化工主要过程之一。
它是在一定温度、压力、临氢和催化剂存在的条件下，使石脑油转变成富含芳烃的重整生成油，并副产氢气的过程。
催化重整包括环烷烃脱氢、烷烃环化脱氢、异构化、加氢裂化及积碳等反应。
从反应机理来看，石脑油重整对原料组成有很高的要求，较轻的馏分（小于等于碳五）和较重的馏分（沸点≥180 ℃）均不能作为催化重整的原料，因此原料限制了催化重整的发展。
3 轻烃芳构化技术轻烃芳构化技术研究初期主要借鉴铂重整技术，以Pt/Al2O3催化剂实现了轻烃的芳构化，但催化剂结焦严重、产品中芳烃含量低，此阶段研究进展缓慢。
甲烷无氧芳构化技术研究进展
天然气作为重要的低碳化石能源,在低碳能源过渡时期起着关键作用。
尤其近年来中国的天然气消费量快速增长,2019年《BP世界能源统计年鉴》数据表明2018年我国天然气对外依存度高达43%,我国已划定2035年天然气对外依存度上限为50%,加快实现我国天然气资源的开发利用已刻不容缓。
我国有大量天然气藏中的CO2体积分数>20%[1],如南海的天然气组成特点为天然气中含有高浓度的CO2,国内外的很多探测数据表明南海典型高碳气田的CO2含量在20%~80%之间。
高碳天然气藏在利用过程中面临碳排放和天然气热值低,处理成本高等因素挑战,导致大量的高碳天然气藏勘探后搁置或未能有效利用。
甲烷无氧芳构化(MDA)技术自1993年王林胜等[2]在Mo/HZSM-5催化剂上发现以来,由于芳烃选择性高(80%左右)、产物易分离和产物附加值高等特点,受到高度重视和深入研究。
MDA技术副产高纯度的氢气,如将副产的氢气,通过成熟的甲烷化反应将CO2转化为甲烷,再进行无氧芳构化,则可减少天然气(尤其是高含CO2的天然气)加工过程中的CO2排放。
24CH4=4C6H6+36H2(1) 36H2+9CO2=9CH4+18H2O(2)由(1)+(2):15CH4+9CO2=4C6H6+18H2O(3)由于反应(1)只需打开甲烷的C-H键,而传统合成气路线除打开甲烷C⁃H键外,还需打开水蒸气的H⁃O键或CO2的C=O键,故反应(1)的能耗远低于同等量甲烷重整的能耗,反应(2)为放热反应,工艺成熟。
MDA反应具有能耗低,工艺路线短、产品附加值高等特点,因此发展该技术对提高为数不少的高碳天然气开发利用的经济和环境效益具有重要意义。
1反应热力学研究MDA反应的主要特点是强吸热和平衡限定反应,不同温度(773~1173K)和压力下该反应生成苯的平衡转化率如图1所示[3],该平衡转化率基于产物为H2、CH4、C2H6、C2H4、C2H2、苯、甲苯和萘的混合物计算。
甲烷无氧芳构化反应最新研究进展
甲烷无氧芳构化反应最新研究进展王涛;刘志玲;张菊;张媛;张伟;卢永斌【摘要】The recent research progresses in methane non-oxidative aromatization are reviewed, including catalyst systems, the carbon deposition of catalysts, the molding methods of catalysts and the choice of reactors. The existing problems are analyzed and some suggestions are put forward.%综述了甲烷无氧芳构化反应的最新研究进展,对甲烷无氧芳构化催化体系、催化剂的积炭研究、催化剂的成型方法与反应器的选择等方面做了讨论,并对甲烷无氧芳构化目前存在的问题进行了分析,提出了相应的建议.【期刊名称】《天然气化工》【年(卷),期】2018(043)002【总页数】8页(P127-134)【关键词】甲烷;无氧芳构化;催化剂;载体;改性;积炭;反应器【作者】王涛;刘志玲;张菊;张媛;张伟;卢永斌【作者单位】陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院,陕西西安710075;陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院,陕西西安710075;陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院,陕西西安710075;陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院,陕西西安710075;陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院,陕西西安710075;陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院,陕西西安710075【正文语种】中文【中图分类】O643.3;TQ426;TQ241.1随着我国国民经济持续快速发展，对石油的需求也不断增长，从2016年底起，中国就已经超越美国成为全球最大石油进口国，进口依存度已突破65%，预计到2020年要达到70%。
甲烷无氧芳构化反应器及催化剂积炭的研究进展
袁
钊， ： 等 甲烷无氧芳构化反应 器及 催化剂积炭 的研究进展
・ １・ ２
催化循环。
Ｉ． 属钼类碳 烯 中 间物 Ｍｏ 。 Ｈ 通 过卡 宾 Ｉ金 Ｉ Ｏ ＝Ｃ ２
中图分类号 ：Ｅ６６ Ｔ ４ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：０ ８－ ２ Ｘ（０ ２ ０ １０ ０ １ ２ １ ） １－０２ ０ ０ ０— ５
Ｐ ｏ ｅｓｉ ｅ ｃｏ ｎ ａａｙｔＣ ｋ ｆ ｔａ ｅ ｒ ｃｓ Ｒ ａ ｔｒａ ｄ Ｃ ｔｌｓ ｏ ｅｏ ｈ ｎ ｎ Ｍｅ
作者简介 ： （ ９６ ） 硕士研究生 ， 袁钊 １８ 一 ， 主要从 事多相催 化及化工工 艺开发 ； 陆江银 ， 士 ， 博 副教授 ， 主要从 事清洁能源 的 加 工及 多相催化转化 ， 通讯联 系人 ： ｍａ ｉ ｌ＠ｘ ．ｄ ．ｎ Ｅ— ｉｙｎ ｕ ｊ ｅｕ ａ 。 ｌ ｇ ｕ
第 １ 期
・
２ ・ Ｏ
山 东 化 工 Ｓ Ａ Ｄ Ｎ Ｈ ＭＩＡ Ｄ Ｓ Ｒ Ｈ Ｎ ０ Ｇ Ｃ Ｅ Ｃ ＬＩ Ｕ Ｔ Ｙ Ｎ
２１ 第４ ０２年 １卷
４ 专论与综述 ３
— ６ １ ， １ ， Ｊ —≯ ｂ１
甲烷无氧芳构化反应器及催化剂积炭的研究进展
袁 钊， 陆江银
８０４ ） ３０６ （ 新疆 大学 石 油天然 气精 细化 工教育 部重 点实验 室 ， 新疆 乌鲁木 齐
仅缓解 了石油资源 的短缺 ， 而且还提高 了天然气 的
Ｍ Ｏ 相互作用引起极化 。 ｏ
Ｉ 极化的甲烷分子与 Ｈ Ｓ ５ Ｉ ． Ｚ Ｍ一 分子筛的质子
利用效率。
１ 甲烷 无氧 芳构化 的反应 机理
收稿 日期 ：０ １—１ ０ ２１ １— ４
乙烯芳构化催化剂的研究
乙烯芳构化催化剂的研究近年来芳烃作为重要的基础石油化工原料,其市场需求量迅速增长。
传统的芳烃生产技术主要以石油为原料,随着石油资源的日益短缺,芳烃供需矛盾突出。
催化裂化过程副产干气,其中含有大量乙烯,由于各种条件的限制,难以实现乙烯资源的有效利用。
若把这部分乙烯通过芳构化转化为芳烃,这可以实现资源的最大化利用。
因此本文以纯乙烯为原料,研究了乙烯芳构化反应情况,为干气芳构化提供理论基础。
本文采用HZSM-5分子筛催化剂,在固定床微型反应装置上考察了反应条件、过渡金属改性以及催化剂酸性质对纯乙烯芳构化反应性能的影响。
利用XRD、低温氮气吸附-脱附、NH<sub>3</sub>-TPD、FT-IR等分析手段对催化剂进行了表征,并分析催化剂性质与乙烯芳构化反应性能之间的关系。
本文首先考察反应条件对乙烯芳构化反应性能的影响,确定了最佳反应温度为550℃,最适宜反应空速为0.69h-1,并根据反应条件考虑结果对乙烯芳构化各产物的形成路径进行探讨。
过渡金属元素的引入增强了HZSM-5催化剂的芳构化活性,其中Zn、Ni改性的催化剂上芳构化活性最好。
Zn<sup>2+</sup>、Ni<sup>2+</sup>与HZSM-5上B酸位相互作用形成[M（OH）]+离子结构,其由于具有空轨道可以接受孤独电子因而归属于L酸。
Zn<sup>2+</sup>、Ni<sup>2+</sup>的引入使催化剂上L酸增多、B酸减少、L/B酸比增大,增强了芳构化反应速率控制步骤—脱氢反应的活性,进而增强了芳构化活性。
当Zn、Ni负载量为1.5wt%时,L/B酸比最大,催化剂的芳构化性能最佳。
采用不同硅铝比的HZSM-5分子筛及水热老化处理调变HZSM-5催化剂的酸性质,考察其对芳构化反应性能的影响。
实验发现,催化剂的芳构化活性并没有随着酸密度的减小而下降,相反,在酸密度下降而L/B酸比增大情况下,催化剂芳构化活性仍然较高,这说明L/B酸比值增大可以弥补因酸密度下降而导致的活性下降,L/B比值与酸密度一样,在乙烯芳构化过程中发挥着重要的作用。
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N*+)O)- 等 <;;> 的研究表明 % 还原过程中 5)?L很难被还 原 & 其根据 PD 和 Q#D 表征结果 % 认为还原过程中通 过固相反应生成的 <5) !C4 "> L 物种具有脱氢芳化活
第 "? 卷第 # 期
张舜光等 ) 芳构化催化剂研究进展
!"
性 # 徐 佩 若 等 %!"& 研 究 了 烃 在 ’( $)* $+, $-* 改 性 的
)56789 工艺过程所用的催化剂不但抗结焦能力
强 ’ 热稳定性好 ’ 机械强度高 ! 而且磨损小 ’ 寿命长 ! 连续运转几天仍然保持高的活性 ! 完全满足工艺上 移动床的要求 & 另外该催化剂对硫 ’ 氮化物及 )2&’
@LAMA9BCDE 工 艺 =’> 技 术 是 利 用 俄 罗 斯 科 学 院 西
G 原粉与黏合剂组成 & 但是 !由于原料富含烯烃和芳
烃 ! 并且反应条件苛刻 ! 催化剂在线操作时间较短 ! 一般为 &’I’% K! 需要频繁再生 ! 因而需进一步改善 催化剂的抗结焦能力 ! 延长催化剂的单程寿命和总 寿命 &
!#! 轻烃芳构化生产芳烃催化剂 !#!#! 液化石油气生产芳烃的 $%&’() 工艺催化剂
从以上介绍的芳构化催化剂的现状可以看出 %
目 前 正 在 使 用 和 研 制 开 发 的 催 化 剂 多 以 456789 及其金属改性催化剂为主 % 尤以采用 #- $5) $!$ 进 行改性研究的最多 % 此外还有采用 E( $IJ 作为改性 组分 # 在这些改性金属中 %#- 的应用较早 % 但价格 贵 % 易于发生硫中毒 &!$ 在丙烷芳构化中具有高活 性 % 但在 1KL 烃类的芳构化中 % 催化活性较弱 &5) 由 于具有高的脱氢活性 % 在 :?A:M 烃类的芳构化反应 中呈现很高的催 化 活 性 % 而 且 价 格 较 低 % 因 而 近 年
烘干 % 焙烧 % 压片 % 粉碎 % 筛分 % 得到 5)C 和 #?C9 改性 沸石催化剂 5)8# H 456789% 并使该催化剂在实验室 规模的小型固定床反应器上进行芳构化反应 # 研究结果表明 % 该催化剂除了具有良好的芳构 化活性和稳定性外 %还具有一定的异构化作用 % 弥补 了因降烯烃引起的辛烷值损失 % 使产品成为良好的 汽油调合组分 % 是芳构化催化剂研究的重点之一 #
.’/012 催化剂上混合 +$ 的芳构化反应 % 认为经质 量分数为 "3 的 ’( 改性后 % 催化剂具有较高的芳构
化活性 # 分子筛的芳构化性能与表面酸性有关 % 总 酸量下降 % 芳构化活性下降 & 强 4 酸中心减少 % 深度 裂解反应减少 # ’( 的单组分和双组分改性结果表 明 % 芳构化活性的增高与催化剂表面强 - 酸浓度有 关 # 加入 +, 组分后 %催化剂的稳定性及强度都得以 提高 # 强酸中心 ’5.#1678 ( 研究结果表明 % 提高催化 剂的芳构化活性需要适宜的酸强度分布 % 过多或过 少的酸中心都是不利的 % 表面 - 酸 % 尤其 是 强 - 酸 浓度的提高有利于烯烃二聚 $ 脱氢 $ 环化 $ 芳构化反 应的进行 &4 酸浓度的降低则使脱氢 $ 聚合 $ 结焦反 应减少 % 催化剂稳定性增加 # 虽然在 .’/012 沸石 中载入 ’( $)* 能显著提高碳 烷 烃 芳 构 化 反 应 的 活 性和选择性 % 但由 于 反 应 在 高 温 下 进 行 % 活 性 组 分
!$ " !R "
来 %5) 对 456789 改性进行低碳烃芳构化的研究报 道 % 明显多于其他金属改性催化剂 # 但是 % 由于目前许多催化剂存在液体收率低 % 反应 A 再生频繁等不足之处 % 因此 % 轻烃芳构化催化 剂的研制和开发还应该进一步加深 % 使其在活性 $
图!
1$%/2 的透射电镜照片 !3" 和 1$%!2 的扫描电镜
!"# 目前正在研制开发的几种芳构化催化剂 !"#"! 纳米 $%&’() 芳构化催化剂
烟台大学应用催化研究所与大连理工大学工业 催化研究所<=>制备了粒径为 ?@A9@ ), 的纳米 456789 催化剂 % 进 行 芳 构 化 及 异 构 化 反 应 % 并 与 微 米 的
*
改性 $%&’() 芳构化催化剂的研究
展起来的 ! 由于其 具 有 显 著 特 点 ! 得 到 了 长 足 的 发 展 ! 目前世界上许多工业装置正在运行和建设中 ! 下面介 绍 一 下 芳 构 化 正 在 应 用 中 和 正 研 制 开 发 中 的催化剂 ! 以便了 解 目 前 催 化 剂 的 不 足 之 处 ! 为 改 善催化剂的催化性能提供依据 &
北京石油大学 $ 中国石油天然气集团公司催化 重点实验室的范煜 $ 鲍晓军等 <B>% 采用浸渍法分别制 备 了 以 氢 型 丝 光 沸 石 为 载 体 !47CD "$4! 和
456789 及其组合为载体的一元 $ 二元 $ 及三元沸石 基 E(87& 催化剂 % 考察了载体组成对 F:: 汽油芳
456789 作了比较 % 电镜照片 ! 图 ;" 及实验表明 % 纳 米 456789 沸石催化 剂 具 有 晶 粒 小 $ 微 孔 短 $ 孔 口
多以及位于孔口和外表面的酸中心数量多 % 对大分 子的芳烃和异构烷烃的扩散阻力小等特点 % 减小了 积炭对反应的影响 % 比微米的 456789 及其它芳构 化催化剂有更好的催化活性及稳定性 #
伯利 亚 分 部 催 化 剂 研 究 所 开 发 的 高 活 性 沸 石 芳 构 化催化剂 ! 将直馏汽油在固定床反应器上转化为高 辛烷值汽油 & 第一组反应器内催化剂失活后进行烧 焦再生 ! 反应切换到第二组反应器 &
?&2 不敏感 !因此原料不需要精制 & !#!#" *+, " 和 轻 石 脑 油 ( 转 化 成 芳 烃 的 - . /0)1234 56 工艺催化剂
"!" 大庆石油学院化学化工学院 !黑龙江 大庆
通过改性使芳构化催化剂的催化性能得到进 一步改善 ! 降低了我国 ()) 汽油中烯烃含量 ! 生产 高质量 的 汽 油 或 汽 油 调 和 组 分 的 研 究 目 前 备 受 关 注 & 本文将芳构化过程中催化剂的研究做一综述 &
元素的金属硝酸盐改性的沸石催化剂 ! 具有良好的 活性 ’ 选择性和长的运转周期 & 但由于该杂原子沸 石催 化 剂 抗 中 毒 能 力 不 够 而 需 要 对 原 料 进 行 加 氢 精制 ! 造成投资增加 &
的热点 #
5) 的引入通常采用离子交换法 $ 浸渍法和机械 混合法 # 伏再辉等<3@>曾研究过不同的 5) 引入方法对
丙烷芳构化的影响 % 发现不同的引入方法对丙烷转 化率和芳烃选择性影响很小 % 催化活性相差不大 #
!"#"#
%/(0 改性的 $%&’() 芳构化催化剂
辽宁石油化工大学石油化工学院 <G> 在室温下将 焙烧 好 的 干 燥 456789 沸 石 分 子 筛 浸 入 硝 酸 锌 和 磷酸二氢铵的混合溶液中采用共浸渍法浸渍 % 然后
构化及异构化的影响 # 试验结果表明 % 由适宜比例的三者组合得到的 沸石基 E(87& 催化剂的芳构化及异构化活性和稳 定性得到显著提高 % 这是由于不同沸石之间的酸性 与孔结构的协同作用 % 使其在降低 F:: 汽油烯烃含 量的同时保持产品的辛烷值 #
F:: 汽油 $ 轻烃和劣质汽油芳构化改质催化剂研究
由 123 公 司 与 43 公 司 联 合 开 发 的 )56789 工 艺过程是用一步法将液化石油气 ):3; ( 选择性地转 化为高附加值的轻质芳烃"4*<(!并联产大量氢气=!>&
!#" 轻烃芳构化生产高辛烷值汽油催化剂 !#"#! 直馏汽油生产高辛烷值汽油的 -8090)1234
工艺催化剂
第 &. 卷第 $ 期 &..# 年 G 月
天
津
化
工
*C8DPCD )KLBC687 QDRSTU95
NA7"&. OA"$ F85"&..#
芳构化催化剂研究进展
张舜光 !!董 群 !! 刘林林 !! 辛明瑞 "
!#$$!%# &"大庆天然气公司油气加工二大队 ! 黑龙江 大庆 !#$’!’$
摘要 % 总结了当前国内外轻烃芳构化的研究进展 ! 对目前正在研制开发的芳构化催化剂做了较详细的 阐 述 & 针对芳构化工艺中催化剂的不足之处 ! 介绍了目前改善芳构化催化剂催化性能的前沿技术 ! 并对催化 剂的活性中心 ’ 反应机理的研究进行了系统的概述 & 关键词 % 芳构化 # 催化剂 # 轻烃 #()) 汽油 中图分类号 %*+’&#", 文献标识码 %文章编号 %!..%/!&#, "&..# (.$/..&$/.’
!"
天
津
化
工
?SS= 年 9 月
!"# 工艺 !!$%&’()* "+&,$-(.$-(&) #+&/*%% "# !"# 工艺所用催化剂 0"123 是 456789 沸石 经金属改性而得到的 # 0":2; 催化剂具有活性高 $
抗中毒能力强和稳定性好等特点 % 非常适合类似直 馏汽油 的 劣 质 汽 油 改 质 生 产 高 辛 烷 值 汽 油 或 其 它 轻烃生产芳烃的需要 #