膜反应器中乙苯脱氢制苯乙烯热力学分析

本文关注膜反应器中乙苯脱氢生成苯乙烯这一反应体系,通过热力学分析,首先计算了不同条件下,该反应体系的吉布斯自由能变ΔG及平衡常数K。由于膜反应器可实现反应过程中所生成H2的选择性移除分离,从而可打破反应热力学平衡限制,促使平衡向生成反应产物苯乙烯的方向移动,提高乙苯的平衡转化率。因此,本文着重计算分析了H2移出时乙苯平衡转化率的变化情况,并与传统固定床反应器进行了对比分析,印证了膜反应器在促进乙苯脱氢制苯乙烯转化率提高方面的优势。     

钯膜反应器中乙苯脱氢反应的研究Ⅰ.实验研究

在乙苯脱氢反应中利用钯膜反应器对氢的渗透作用使反应生成的氢不断从反应区移出，提高了乙苯脱氢转化率和苯乙烯生成选择性。在分离侧吹扫气中混入氧气，可以达到反应与分离、脱氢反应的吸热与氢的氧化反应放热的耦合，有利于使转化率和选择性的提高和能量的合理利用。对膜反应器的反应性能进行了研究。     

钯膜反应器中乙苯脱氢反应的研究：I.实验研究

在乙苯脱氢反应中利用钯膜反应器对氢的渗透作用使反应生成的氢不断从反应区移出，提高了乙苯脱氢转化率和苯乙烯生成选择性。在分离侧吹扫气中混入氧气，可以达到反应与分离、脱氢反应的吸热与氢的氧化反应放热的耦合，有利于使转化率和选择性的提高和能量的合理利用。对膜反应器的反应性能进行了研究。     

UOP公司Styro—Plus苯乙烯工艺

本文评价了一种利用ＵＯＰ公司Ｓｔｙｒｏ－Ｐｌｕｓ工艺进行乙苯脱氢生产苯乙烯的工艺技术，并与传统的绝热脱氢工艺相比较。在ＵＯＰ公司的这种工艺里，乙苯脱氢生成一部分氢被有选择地氧化。氧化是一种放热反应，因此，它供给脱氢反应（吸热反应）所需的部分热量。蒸汽用量比典型的绝热工艺大大减少。氧化降低了脱氢反应器里的氢浓度，改变了反应平衡，使转化率和选择性较高。对Ｓｔｙｒｏ－Ｐｌｕｓ工艺的评价表明，它比传统绝热     

丙烷化学链氧化脱氢过程模拟与能耗分析

采用金属氧化物催化丙烷氧化脱氢的化学链反应过程，利用晶格氧选择性燃烧生成氢，推动反应热力学平衡向生成丙烯方向移动，提高丙烯收率，降低过程热负荷；基于Aspen Plus软件对传统丙烷脱氢工艺(Oleflex)和化学链氧化脱氢工艺进行全流程模拟，对比分析两工艺的能耗；并基于流程模拟与分析，对氢气转化率和反应-再生系统设计进行了讨论。结果表明，对于化学链氧化脱氢工艺，由于不需要临氢环境，氢气与催化剂晶格氧及积炭的反应使其能耗比Oleflex工艺降低 43.01%。若采用丙烯 丙烷热泵精馏分离技术替代传统精馏技术，化学链氧化脱氢过程总能耗比Oleflex工艺可进一步降低。随着氢气转化率的提高，脱氢反应系统对下游供热的能力将逐渐提升。     

CO_2为氧化剂的有机物催化氧化脱氢反应的热力学分析

CO_2作为氧化剂,不仅能促进有机物脱氢反应、避免深度氧化副反应,而且本身转化为CO,实现资源化利用。本文综述了CO_2氧化有机物脱氢反应催化剂研究进展,并进行了平衡转化率计算,结果表明,文献报道的催化剂上反应物转化率与其平衡转化率尚有较大差距,因此,开发高活性催化剂仍是提高脱氢反应效率的主要方向;对CO_2为氧化剂可能的正丁烯、环己烷、甲醇、5-羟甲基糠醛脱氢反应进行了热力学计算,结果表明,较单纯脱氢反应,加入CO_2能显著提高平衡转化率;尤其是发现5-羟甲基糠醛脱氢制呋喃二甲醛反应,CO_2加入打破了热力学限制,且可获得较高的平衡转化率,这对生物质平台分子5-羟甲基糠醛的高效利用具有重要指导意义。     

异丁烷脱氢制异丁烯反应热力学分析

 对异丁烷脱氢制异丁烯反应进行了较为详细的热力学分析,得到了不同反应温度下的标准摩尔焓变、标准摩尔吉布斯自由能变和标准平衡常数值,同时分析了温度、压力、氢/烃及惰性气/烃摩尔比对反应平衡的影响。结果表明,异丁烷脱氢属强吸热反应,进料的反应吸热量高达122 kJ/mol;反应温度和压力是影响异丁烷脱氢过程的2个主要因素,提高反应温度、降低反应压力均可显著提高异丁烷的平衡转化率;降低氢/烃摩尔比或提高惰性气/烃摩尔比也可以在一定程度上提高异丁烷的平衡转化率。     

CO2氧化1-丁烯脱氢制1,3-丁二烯反应热力学分析

通过热力学分析了CO2氧化1-丁烯脱氢制1,3-丁二烯反应及反应限度.计算结果表明:目标反应在常温下不能发生,而在实验室最佳反应温度873.15 K下可逆进行;CO2的引入促进了1-丁烯脱氢反应的进行;反应可以通过氧化脱氢反应的一步路径和直接脱氢与逆水煤气变换耦合的二步路径进行.并且,在热力学上异构化反应比氧化脱氢反应...     

二乙苯脱氢制二乙烯基苯热力学及反应特性研究

对二乙苯脱氢制取二乙烯基苯进行了热力学分析和反应特性研究.采用Benson基团贡献法计算了间、对位二乙苯一步脱氢反应r1和二步脱氢反应r2的标准摩尔焓变(Δr H-m)、标准摩尔Gibbs自由能(Δr G-m)及平衡常数(K-P).结果表明:间、对位二乙苯脱氢热力学性质相近,脱氢反应r1和r2的 Δr H-m一致;相同...     

二氧化碳氧化丙烷制丙烯的热力学分析

对丙烷直接脱氢和用二氧化碳氧化丙烷脱氢制丙烯过程进行了热力学计算,计算结果表明：在相同的反应条件下,二氧化碳氧化丙烷脱氢比丙烷脱氢比丙烷直接脱氢有更高的C3H8平衡转化率,且C3H8平衡转化率随温度的增加呈单调升高,减小反应体系的压力、增大反应气中CO2／C3H8(mol）比值,对提高C3H8平衡转化率有利。     

乙苯脱氢的氢氧化技术进展

乙苯催化脱氢是生产苯乙烯的主要方法，为了提高乙苯转化率，降低能耗，在工艺上使脱氢反应生成的氢气和氧气反应，这不但使平衡反应向有利于生成苯乙烯的方向进行，而且还可为乙苯脱氢提供热量。介绍了近年来合成苯乙烯新技术，即乙苯脱氢－氢气氧气－乙苯脱氢工艺的催化剂开发、工艺开发和工业应用的进展。     

丁烯脱氢制丁二烯反应热力学分析

对丁烯催化脱氢和氧化脱氢制丁二烯两种反应体系进行了热力学分析,得到反应的标准摩尔焓变Δ_rH_m~θ、标准摩尔吉布斯自由能变Δ_rQ_m~θ和标准平衡常数K_p~θ等基础数据,考察了温度、压力和水烯比等对催化脱氢反应平衡转化率的影响,以及空气中氧气浓度、水烯比和副反应对氧化脱氢反应绝热温升的影响。结果表明:丁烯催化脱氢单程转化率低,高温、低压、高水烯比有利于提高平衡转化率;丁烯氧化脱氢为强放热反应,绝热温升较大,采用空气、高水烯比和高选择性可降低反应的绝热温升。     

正辛烷脱氢生成直链烯烃的热力学分析

计算了不同反应条件下正辛烷脱氢生成直链烯烃的主反应热力学平衡参数。计算结果显示,ΔH随温度上升变化不大,正辛烷脱氢反应的平衡常数较小。反应平衡时的产物中,1 辛烯含量最少,顺 4 辛烯次之;产品中绝大部分是双键位于第2到第4碳的烯烃,并且反式辛烯的物质的量大于相应的顺式。温度是一个很敏感的热力学参数,随着温度的升高,正辛烷的平衡转化率呈较大幅度的增加;增加体系压力和氢/烃摩尔比可以明显降低正辛烷的平衡转化率,同时这些参数处于较低值时的影响较大。     

膜反应器中环己烷脱氢反应的热力学分析

对膜反应器的指标反应——环己烷脱氢生成苯进行了热力学分析,计算了反应体系在不同温度条件下的吉布斯自由能变、平衡常数及不同H2移出率时环己烷的平衡转化率,据此比较了膜反应器相对于固定床反应器在提高环己烷平衡转化率方面的潜力,并进一步分析了膜反应器内不同H2移出率时环己烷平衡转化率相对于固定床反应器增加的百分点数及不同H2移出率对反应苛刻度的影响。结果表明,膜反应器可有效地提高环己烷的平衡转化率,并可降低反应的苛刻度,具有良好的工业应用前景。     

异丁烷正构化反应的热力学分析

对异丁烷的正构化过程进行热力学分析，重点计算异丁烷正构化过程中各反应的标准摩尔反应焓、标准摩尔反应吉布斯自由能和标准平衡常数，分析各种反应的竞争趋势以及温度、氢烃比对反应平衡转化率的影响。结果表明，异丁烷正构化与异丁烷裂解反应都属于吸热反应，标准平衡常数随着温度的升高而增大，较高的反应温度对这两个反应均有利。在热力学上，高温有利于异丁烷正构化反应的进行，随着反应温度的升高，异丁烷的平衡转化率增大。异丁烷裂解以生成甲烷和丙烯为主，且异丁烷裂解反应比异丁烷正构化反应更容易进行。氢烃比对异丁烷正构化反应的转化率和选择性有重要影响，应综合考虑异丁烷的脱氢过程和正丁烯的加氢过程，选择适宜的氢烃比。     

乙苯脱氢制苯乙烯工艺流程模拟

采用AspenPlus化工流程模拟软件对乙苯两段脱氢、乙苯三段脱氢、乙苯脱氢-氧化和乙苯脱氢-氧化-换热4种乙苯脱氢制苯乙烯工艺的流程进行模拟。模拟结果表明,乙苯脱氢-氧化和乙苯脱氢-氧化-换热工艺脱氢过程的蒸汽用量比乙苯两段脱氢工艺降低35%和37%;乙苯脱氢-氧化和乙苯脱氢-氧化-换热工艺由于氢气氧化反应器的存在,尾气中氢气的量较少,尾气压缩机的功耗比乙苯两段脱氢工艺降低38%和67%;乙苯脱氢-氧化工艺和乙苯脱氢-氧化-换热工艺乙苯的单程转化率达到80%以上,循环乙苯量较乙苯两段脱氢工艺大幅降低,因此这两种工艺分离过程的蒸汽用量比乙苯两段脱氢工艺减少15%和17%。     

反应条件对CO甲烷化反应平衡及催化剂性能的影响

通过对CO甲烷化反应体系热力学计算,考察了反应条件和原料组成对平衡组成、平衡转化率以及CH_4选择性和积炭的影响。计算结果表明,反应温度、压力、氢碳比和汽气比对CO平衡转化率、CH_4选择性和积炭有明显影响,其中,低温、高压和高氢碳比有利于提高CO转化率和CH_4选择性,而升高压力、增加氢碳比以及向原料气中加入水蒸气均能有效地减少积炭。另外,用Ni/MgO-Al_2O_3催化剂考察了反应条件和原料气组成对CO转化率、CH_4选择性以及积炭的影响,实验结果,反应温度、压力、氢碳比和汽气比对催化剂的CO转化率、甲烷选择性以及积炭的影响明显,并与热力学平衡计算的结果基本一致。     

膜反应器中的乙苯脱氢

研究了膜反应器中的乙苯脱氢过程,与固定床相比,选择性由92～95％提高到97～99.7％;在水/乙苯比为1:1(m)时转化率提高了一倍;甚至在无水条件下,反应也能稳定进行,且转化率超过了平衡转化率。     

正戊烷异构化制异戊烷反应热力学分析及实验研究

通过对正戊烷异构化制异戊烷反应进行热力学分析,得到不同反应温度下的标准摩尔焓变、标准摩尔吉布斯自由能变和标准平衡常数值, 同时分析了反应温度、压力及氢/烃摩尔比对正戊烷异构化率的影响。结果表明,正戊烷异构化反应是放热反应,低温有利于异构化反应的进行,并且可抑制正戊烷的裂解。在异构化机理研究中发现,氢气对异构化反应的转化率和选择性有着重要的影响,过高的氢分压会使脱氢反应的平衡向反方向进行, 从而降低正构烷烃的转化率。采用固定床反应器对正戊烷异构化反应热力学进行研究,所使用的催化剂为中国石化石油化工科学研究院研制的中温分子筛型异构化催化剂。结果表明,温度、压力、氢/烃比是影响正戊烷异构化反应的主要因素。温度升高促进裂解反应,导致液体收率下降;压力升高有利于异构化反应;过高的氢分压降低正戊烷的转化率。因此,三者可以互相调整、相互补偿,从而使催化剂在最佳的条件下使用。     

对甲基乙苯脱氢制对甲基苯乙烯

研究了对甲基乙苯在水汽存在下以金属氧化物为催化剂的脱氢过程。开发出具有良好反应性能的多组份铁系脱氢催化剂,在620℃、空速1.0h~(-1)(V)、水/烃比2.5(w)和常压下,甲基乙苯转化率66.8%(w),生成甲基苯乙烯的选择性91.2%(w)。考察了工艺参数对甲基乙苯脱氢反应性能的影响及烷基芳烃组成与脱氢反应性能之间的关系,表明烷基芳烃脱氢性能与催化剂类型有关。从不同转化深度时产品的组成分布推测了甲基乙苯脱氢可能的反应历程。