碳五烷烃裂解制低碳烯烃反应性能的分析

考察了碳五烷烃的热裂解和催化裂解反应性能,发现正戊烷和异戊烷的裂解反应产物存在差异;进一步分析了正戊烷和异戊烷的裂解反应机理,以及裂解生成低碳烯烃和甲烷的区别。结果表明,在热裂解条件下,正戊烷的（乙烯+丙烯）选择性高于异戊烷,异戊烷的丁烯和甲烷选择性高于正戊烷;650℃时,正戊烷和异戊烷的热裂解产品中（乙烯+丙烯）、丁烯、甲烷的选择性分别为37.48%、7.23%、6.75%和19.57%、25.16%、9.36%。而在催化裂解条件下,异戊烷的（乙烯+丙烯）、丁烯、甲烷选择性均高于正戊烷;650℃时,正戊烷和异戊烷的催化裂解产品中（乙烯+丙烯）、丁烯、甲烷的选择性分别为37.16%、9.11%、7.80%和47.70%、14.45%、13.79%。此外,发现在高温裂解条件下异构烷烃比正构烷烃容易裂解生成丁烯和甲烷。     

分子筛类型对正戊烷催化裂解反应性能的影响

为了解决石脑油中正戊烷难以高效催化裂解为低碳烯烃的问题,先采用Aspen Plus模拟软件对正戊烷的催化裂解反应进行热力学平衡分析,然后考察分子筛类型对正戊烷催化裂解的低碳烯烃收率和选择性的影响规律。对正戊烷的催化裂解反应进行热力学分析的结果表明,当反应温度高于650 ℃时,丙烯和乙烯的质量比m(C₃H₆)/m(C₂H₄)<1,且低碳烯烃(C₂H₄+C₃H₆+C₄H₈)的收率开始增速缓慢。因此,综合考虑m(C₃H₆)/m(C₂H₄)和低碳烯烃收率,选择在反应温度650 ℃下考察正戊烷在不同类型分子筛上的催化裂解反应性能。结果表明：在MTT分子筛上催化裂解的低碳烯烃选择性较高,在温度为650 ℃、压力为0.1MPa、MHSV为540 h^-1的反应条件下,正戊烷在MTT分子筛上催化裂解的低碳烯烃(C₂H₄+C₃H₆+C₄H₈)选择性为55.21%。通过对催化裂解过程的裂解和氢转移反应的分析,表明小孔径的MTT分子筛能够抑制双分子反应,包括双分子裂解反应和双分子氢转移反应,从而提高低碳烯烃的选择性。     

P-Fe改性ZSM-5分子筛的酸性质对正戊烷催化裂解性能的影响

为提高石脑油中小分子烷烃催化裂解为低碳烯烃的收率，采用等体积浸渍法制备P-Fe改性ZSM-5分子筛。通过XRD、N₂等温吸附-脱附、NH₃-TPD和Py-IR等手段对分子筛的物化性质进行表征。采用固定床微型反应器，考察P-Fe改性ZSM-5分子筛对正戊烷催化裂解性能的影响，分析酸性质与催化裂解性能之间的关联规律。结果表明：P-Fe改性提高了ZSM-5分子筛水热处理后强酸酸量的保留率，负载P₂O₅能提高ZSM-5分子筛水热稳定性并提高弱酸酸量占比，负载Fe₂O₃增加了其Lewis酸比例；正戊烷的转化率随P-Fe改性ZSM-5分子筛的强酸酸量增加而提高，且转化率的增长速率随强酸酸量增加而减小，当强酸酸密度大于0.55μmol/m²时，引起的氢转移反应明显增强；当弱酸所占比例增加时，丙烯选择性提高，乙烯选择性随Lewis酸比例增大而提高。