催化裂化干气与苯烷基化制乙苯催化剂上积炭动力学_王清遐

不同方法制备ZSM-11分子筛催化剂上乙醇和苯气相烷基化制乙苯辛文杰;张爽;杨传禹;刘盛林;徐龙伢【摘要】采用固定床反应器考察了在一定温度水热处理后无黏结剂、Al2O3和SiO2黏结剂成型制备的强酸量相近ZSM-11分子筛催化剂催化乙醇和苯气相烷基化反应性能.采用X射线衍射(XRD)、N2物理吸附-脱附、氨程序升温脱附(NH3-TPD)、吡啶吸附红外(Py-IR)和热重分析(TG)等技术手段对ZSM-11分子筛样品进行了表征.结果表明,Al2O3和SiO2成型的ZSM-11催化剂(Cat-A、Cat-B)的微孔体积相近,无黏结剂ZSM-11分子筛催化剂(Cat-C)的BET比表面积最小,微孔体积最大;与Cat-A和Cat-B相比,Cat-C的强酸中Br?nsted酸/Lewis酸酸量比最高.在乙醇和苯气相烷基化反应中,乙醇未完全转化的情况下,Cat-A上苯和乙醇转化率最高.还考察了Cat-A分子筛催化剂上气相烷基化反应寿命,在500 h的反应过程中,乙醇转化率可达99.9％,苯的转化率维持在12％,产物中烃类液体选择性达到98％～99％.【期刊名称】《石油学报（石油加工）》【年(卷),期】2018(034)006【总页数】7页(P1233-1239)【关键词】ZSM-11;苯;乙醇;烷基化【作者】辛文杰;张爽;杨传禹;刘盛林;徐龙伢【作者单位】中国科学院大连化学物理研究所 ,辽宁大连 116023;中国科学院大连化学物理研究所 ,辽宁大连 116023;中国科学院大连化学物理研究所 ,辽宁大连 116023;中国科学院大学 ,北京 100049;中国科学院大连化学物理研究所 ,辽宁大连 116023;中国科学院大连化学物理研究所 ,辽宁大连 116023【正文语种】中文【中图分类】TQ426.96乙苯是一种重要的有机化工原料，主要用于生产苯乙烯(其产量居于世界聚烯烃单体产量的第三位)。

目前, 乙苯生产主要有乙烯(干气)和苯气相法和液相法[1]，但在缺乏乙烯资源的地区难以实施。

《化工工艺学》习题有机部分：第一章1 什么叫做烃类热裂解？2.烃类热裂解过程中可能发生哪些化学反应？大致可得到哪些产物？3.利用标准自由焓计算裂解反应C2H6C2H4+H2在2980K、1000K下进行反应的平衡常数Kp和平衡转化率X（裂解反应按常压处理）。

（1000K 时，标准自由焓：H2：0.00 kj/mol，C2H6：109.22 kj/molC2H4：118.09 kj/mol）4.试述乙烷裂解反应的机理与其主要步骤？5 用热力学和动力学综合分析说明裂解反应在高温、短停留时间、低烃分压下进行的必要性？6.试述裂解深度的含义、表示方法。

7．烃类裂解的原料主要有哪些？选择原料应考虑哪些方面？8．裂解过程中一次反应和二次反应的含义是什么？为什么要尽力促进一次反应而抑制二次反应？9．裂解生产中为什么不采用抽真空办法降低系统总压？10．裂解过程中为什么要加入水蒸汽？它还起到了哪些作用？11．裂解气为什么要急冷？急冷有哪些方法？各自的优缺点是什么？12．在管式裂解炉中为什么会结焦？结焦对生产操作有什么影响？13．鲁姆斯裂解工艺流程主要包括哪些部分？各部分的主要作用是什么？第二章1.芳烃的来源有哪些？2.简述芳烃的转化反应有哪些？芳烃的转化反应的催化剂主要有哪些？3.用热力学和动力学分析说明苯和乙烯烷基化反应的温度为什么控制在95℃左右？4.苯和乙烯烷基化的气液相反应器有哪些要求？为什么选用鼓泡床反应器？5.了解芳烃的转化反应的机理。

6.乙苯生产对原料有何要求？为什么？7.简述乙苯生产的工艺流程。

第三章1.催化加氢反应有哪几种类型？工业上有哪些重要应用？2.反应温度和压力对加氢反应有什么影响？3.工业上应用的加氢催化剂有哪些类型？4.通过合成甲醇的热力学分析说明了什么问题？5.影响合成甲醇反应速度的因素是什么？如何确定合成甲醇的工艺条件？第四章1.氧化反应有何特点？2.了解催化自氧化的机理与催化剂？3.影响催化自氧化过程的影响因素有哪些？4.鼓泡床反应器有何特点？5.均相催化氧化有何特点？6.论述乙烯液相氧化生产乙醛的反应原理与工艺。

在工业镍催化剂上苯气相加氢反应动力学下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

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化工工艺学试题（1）一、填空：（每空1分共10分）1。

目前工业上对、间二甲苯的分离方法有----——-—-———-—--—-------——-—、--—-—-—-——————-—--—--—————-—-—和-—---—-—-—-—————-----—-----—-——----三种。

2。

乙苯催化脱氢合成苯乙烯时脱氢部分常用——-—--————--—————-—--—-和--—-———-——----—-—-—-—--两种类型反应器。

3、催化加氢反应所用的催化剂以催化剂的形态分有——-—-——--—-—--—-—--—-——-—、———-——-———-——-—--————-—--——-—、---—-—----—--—-——---——-———---、-——-—-———--——-————--————-————-—、———-------———--——-——————-五种？1、低温结晶分离法、络合分离法和模拟移动床吸附法三种。

3、金属催化剂、骨架催化剂、金属氧化物、金属硫化物、金属络合物。

二、简答(每题5分，共90分)1、煤的干馏和煤的气化的定义.答：将煤隔绝空气加热,随着温度的升高，煤中有机物逐渐开始分解，其中挥发性物质呈气态逸出，残留下不挥物性产物主是焦炭或半焦，这种加工方法称煤的干馏。

煤、焦或半焦在高温常压或加压条件下，与气化剂反应转化为一氧化碳、氢等可燃性气体的过程,称为煤的气化。

2、什么叫烃类热裂解?答：烃类热裂解法是将石油系烃类原料（天然气、炼厂气、轻油、柴油、重油等）经高温作用，使烃类分子发生碳链断裂或脱氢反应，生成分子量较小的烯烃、烷烃和其它分子量不同的轻质和重质烃类.3、烃类热裂解的原料有哪些?答:4、烃类热裂解过程有何特点?答：①强吸热反应，且须在高温下进行,反应温度一般在750K以上；②存在二次反应,为了避免二次反应，停留时间很短，烃的分压要低；③反应产物是一复杂的混合物，除了气态烃和液态烃外,尚有固态焦的生成。

第一章第一节1.什么叫烃类热裂解过程的一次反应和二次反应？答：一次反应：由原料烃类经热裂解生成乙烯和丙烯的反应。

二次反应：主要是指一次反应生成的乙烯，丙烯等低级烯烃进一步发生反应生成多种产物，甚至最后生成焦或碳2.简述一次裂解反应的规律性。

答：1) 同碳原子数的烷烃，C－H键能大于C－C键能，故断链比脱氢容易。

2) 碳链越长的烃分子越容易断链。

3) 烷烃的脱氢能力与分子结构有关。

叔氢最易脱去，仲氢次之，伯氢又次之。

4) 有支链的烃容易断链或脱氢。

3.烃类热裂解的一次反应主要有哪几个？烃类热裂解的二次反应主要有哪几个？答：一次反应有：1) 烃热裂解：脱氢反应、断链反应2) 环烷烃热裂解：开环反应3) 芳香烃热裂解：脱氢缩合反应、断侧链反应4) 烯烃热裂解：断链反应、脱氢反应二次反应主要有：1) 烯烃的裂解（即二次反应—断链）2) 烯烃的聚合、环化、缩合与生焦反应3) 烯烃的脱氢和加氢反应4) 烃分解生碳4. 什么叫焦，什么叫碳？结焦与生碳的区别有哪些？答：有机物在惰性介质中经高温裂解，释放出氢或其它小分子化合物生成碳，并非独个碳原子，而是以若干碳原子稠合形式的碳，称为生碳。

若产物中尚含有少量氢，碳含量约为95％以上，称为结焦。

结焦是在较低温度下﹙＜1200K﹚通过芳烃缩合而成，生碳是在较高温度下﹙＞1200K﹚通过生成乙炔的中间阶段，脱氢为稠和的碳原子。

5. 试述烃类热裂解的反应机理。

答：热裂解的自由基反应机理：C2H6→C2H4+H26. 什么叫一级反应？写出一级反应动力学方程式和以转化率表示的动力学方程式。

答：一级反应：反应速度与浓度的一次方成正比一级反应动力学方程式：r=-dc/dt=kc以转化率表示的动力学方程式：㏑[β/（1－α）]=ktβ—体积增大率，它随转化深度而β=裂解气体积（标准态）/原料气体积（标准态）第一章第二节1. 烃类裂解有什么特点？答：1) 高温（反应温度高，一般为800℃以上，最高快可达900℃以上）2) 强吸热反应3) 短停留时间4) 低烃分压2. 裂解供热方式有哪两种？答：直接供热和间接供热。

苯与长链烯烃烷基化固体酸催化反应动力学本文旨在研究苯与长链烯烃烷基化固体酸催化反应动力学。

本研究采用熔点测定仪、核磁共振、差示扫描量热仪（DSC）和紫外-可见分光光度计（UV-Vis）等仪器对共催化剂的动力学和反应环境的影响进行了研究。

实验结果表明，酸碱比，催化剂活性以及反应温度是影响该反应动力学的重要因素。

随着催化剂由过渡金属-均相泡沫改为碱性固体酸，反应活性显著提高。

另外，诺福斯酸也可以抑制反应，并减少活性氢的生成。

此外，随着反应温度的升高，反应活性也显著提高。

这些结果表明本研究所探讨的苯与长链烯烃烷基化固体酸催化反应动力学存在着明显的温度依赖性。

本文还研究了催化剂类型、碱性固体酸的结构类型以及过渡金属的活性对反应动力学的影响。

实验结果表明，Ni-Zr/酸，Cu-Mn/酸和Co-Mn/酸是三种最有效的共催化剂，它们可以显著提高反应活性。

另外，不同结构类型的碱性固体酸也会影响反应动力学，几种纤维状碱性固体酸的反应活性明显优于块状固体酸。

此外，过渡金属对反应的影响也不容忽视，过渡金属分子中的配位数越多，反应活性越高。

综上所述，本研究表明苯与长链烯烃烷基化固体酸催化反应动力学存在明显的温度依赖性，同时催化剂类型、碱性固体酸的结构类型以及过渡金属的活性也会影响反应动力学。

未来应当进一步探究反应动力学的更多因素，以指导工业生产中的反应催化剂的选择与优化。

近年来，苯与长链烯烃烷基化反应已经受到越来越多的关注，因为它在实际应用中具有特殊的意义。

然而，尽管近年来有不少研究工作从反应本身的角度探究了苯与烯烃烷基化的催化机理，但对其反应动力学的研究相对较少。

因此，本研究中采用了多种仪器方法，研究了苯与长链烯烃烷基化固体酸催化反应动力学，以期为当前和未来的反应过程提供理论指导。

研究发现，酸碱比、催化剂活性以及反应温度是影响苯与长链烯烃烷基化固体酸催化反应动力学的重要因素。

同时，催化剂类型、碱性固体酸的结构类型以及过渡金属的活性，也会影响反应动力学。

《化工工艺学》（部分简答题）1.什么叫烃类的热裂解?答：烃类热裂解法是将石油系烃类原料（天然气、炼厂气、轻油、柴油、重油等）经高温作用，使烃类分子发生碳链断裂或脱氢反应，生成分子量较小的烯烃、烷烃和其他分子量不同的轻质和重质烃类。

2.什么叫烃类热裂解过程的一次反应和二次反应？答：一次反应：由原料烃类热裂解生成乙烯和丙烯等低级烯烃的反应二次反应：主要指由一次反应生成的低级烯烃进一步反应生成多种产物，直至最后生成焦或炭的反应。

3. 简述一次裂解反应的规律性。

答：（1）烷烃—正构烷烃最有利于生成乙烯，丙烯，分子量愈小则烯烃的总收率愈高。

异构烷烃的烯烃总收率低于同碳原子的正构烷烃。

随着分子量增大，这种差别越小。

（2）环烷烃—在通常裂解条件下，环烷烃生成烯烃的反应优于生成单烯烃的反应。

含环烷烃较多的原料，乙烯的收率较低。

（3）芳烃—无侧链的芳烃基本上不易裂解为烯烃；有侧链的芳烃主要是侧链逐步断裂及脱氢。

芳烃主要倾向于脱氢缩合生成稠环芳烃，直至结焦。

（4）烯烃—大分子的烯烃能裂解为乙烯和丙烯等低级烯烃，烯烃脱氢生成的二烯烃能进一步反应生成芳烃和焦。

（5）各类烃裂解的难易顺序可归纳为：正构烷烃>异构烷烃>环烷烃(C6>C5)>芳烃4. 烃类热裂解的一次反应主要有哪几个？烃类热裂解的二次反应主要有哪几个？答：（1）烃类热裂解的一次反应主要有：①脱氢反应②断链反应(2)烃类热裂解的二次反应主要有: ①烯烃的裂解②烯烃的聚合、环化和缩合③烯烃的加氢和脱氢④积炭和结焦5. 什么叫焦，什么叫碳？结焦与生碳的区别有哪些？答：结焦是在较低温度下（＜1200K）通过芳烃缩合而成生碳是在较高温度下（＞1200K）通过生成乙炔的中间阶段，脱氢为稠和的碳原子。

结焦与生碳的区别：机理不同：碳要经过乙炔阶段才能发生；焦要经过芳烃缩合才能发生温度不同：高温下（900℃～1100℃）生成乙炔，生成碳；低温下（600℃左右）芳烃缩合生成焦组成不同：碳只含炭，不含杂质；焦还含有氢6. 试述烃类热裂解的反应机理。

化学工艺学课后答案【篇一：化学工艺学复习题及答案】、氧化还原、加氢-醇、酸、脂和芳烃等：①经转化先制成合成气，或含氢很高的合成氨原料气，然后进分氧化制乙炔；③直接制造化工产品，如制造炭黑、氢氰酸、各。

c3、c4和中等大小的分子居多②异构化、芳构化、环烷化，使裂解产物中异，使催化汽油中容易聚合的二烯烃类大为减少④聚合、缩合反应.-气化-液化；热解-气化-发电；气化-合成-燃料；液化-燃料-气化；液化-加氢气化、丁二烯和r-ch2-ch3←→r-ch=ch2+h2；断链反应：r-ch2-ch2-r’→ r-ch2=ch2+r’hc-h键能大于c-c键能，固断链比脱氢容易②烷烃的相对稳定性随碳c-h键或c-c键，较直链的键能小⑤低分子烷烃的c-c键在c4以上烯烃、单环芳烃h缩合反应。

芳烃的一次反应中，芳烃经脱氢缩合转化为稠环芳成单烯烃的反应；芳烃：无烷基的芳烃基本上不易裂解为烯烃，有烷基的芳烃，主要是烷基发生断和脱氢反应，芳环不开裂，可脱氢缩合为多环芳烃，芳烃直至转化为焦。

烯烃加氢转化为烷烃，脱氢变为二烯烃或炔烃；芳烃经脱氢缩合转化为稠环芳烃进一步转化为焦；烷烃会进一步裂解成低级烷烃，——pona值；适于表征石脑油、轻柴油等轻质馏分油；烷烃（paraffin)烯烃（olefin)环烷烃（naphthene)；芳烃（aromatics) ；72.3、16.3、11,大庆石脑油则为53、43、425左右，:750-900℃,原料分子量越小，所需裂解温度越高，乙烷生成，所得裂解汽油的收率相对较低,使炔烃收率明显增加.③压力对裂解反应的影响，从化学平衡角度分析（压力只对脱氢反应有影响）对一次反应：,结论：低压有利于乙烯的生产.18题。

-101℃（高压法），使乙炔以上烷烃和烯烃冷凝为液体，与甲烷和氢气分开，c4馏分分开，从而得到聚合级高纯乙烯和聚合级高纯丙烯。

（lummus）按c1、c3加氢→丙烯塔→脱丁烷。

②前脱乙烷流程（linde法）；压缩→脱乙烷→加氢→脱甲烷→乙烯塔→脱丙烷→丙烯塔→脱丁烷③前脱丙烷流程（三菱油化法），压缩→脱丙烷→脱丁烷→压缩→加氢→脱甲c4烃较多的裂解：急冷锅炉废热锅炉，用换热器h2s、co2）、少量水分、炔烃、酸性气体：不仅会腐蚀设备和管路，而且还会是脱炔催化剂中毒；水分和co2在低温下结冰，堵塞管路；乙炔和丙乙炔的存在不仅使高纯乙醇和丙烯聚合时采用的催化剂中毒，而且还会在系统里自聚，生成液体产物绿油。

1. 合成氨1什么是间歇制气法？2以煤为原料的半水煤气制备过程中，大多采用间歇法制气的原因是什么？如何才能使生产连续化？3间歇式制取半水煤气一个工作循环要分为几个阶段？各阶段的作用及时间分配的原则是什么？4气态烃蒸汽转化为什么要采用两段法？是如何操作的？5在天然气蒸汽转化系统中，水碳比从3.5～4.0降至2.5，试分析一段炉可能出现的问题及其解决办法．6试分析烃类蒸汽转化过程中加压的原因和确定操作温度的依据。

7重油部分氧化法的实质是什么？8已知一段转化炉进口气体组成为：组成CH4C2H6C3H8C4H10C5H12其他Mol% 81.18 7.31 3.37 1.12 0.45 6.57一段转化炉处理气量为1165kmol/h（干气），催化剂装填量为15.2m3，试计算：一段转化炉的原料气空速、碳空速、理论氢空速。

9 对于放热可逆反应为什么存在一个最适宜操作温度？10变换反应如何实现尽量接近最适宜温度曲线操作？变换炉段间降温方式和可用的介质有哪些？11采用甲烷化法的先决条件是什么？13 某小合成氨厂,每小时6840Nm3半水煤气,煤气中含硫化氢量为3g/ Nm3,现用氨水液相催化法脱硫,硫容取0.2g/L,脱硫率90%,试计算该厂的脱硫溶液循环量。

（已知硫的分子量为32）14已知半水煤气中ＣＯ30%，Ｏ20.5%，变换气中ＣＯ0.3%，试计算：（1）变换炉需达到的变换率；（2）半水煤气流量为11600 Nm3/h，需变换的ＣＯ负荷；（3）离开变换系统的原料气量。

15试分析提高合成氨平衡氨含量的主要途径和氨合成过程最适宜温度的影响因素．16某合成塔进气流量9×105Nm3/h，已知进塔气中NH3含量4.0%，出塔气中NH3含量16.23%，合成塔催化剂装填量90m3。

试计算：（1）空间速度（2）催化剂生产强度（3）合成塔产氨速率（4）氨净值。

17 画出由天然气和煤炭为原料制半水煤气的流程方框图。

分子筛催化剂的失活与积炭
刘中民;陈国权
【期刊名称】《催化学报》
【年(卷),期】1994(15)4
【摘要】分子筛催化剂的失活与积炭刘中民，陈国权，王清遐，梁娟，蔡光宇（中国科学院大连化学物理研究所，大连１１６０２３）关键词分子筛，结炭，催化剂失活，甲醇转化，ＨＺＳＭ－５结炭是酸性分子筛催化剂失活的主要因素．本文通过具有碳链增长、环化、烷基化等多种反应途径...
【总页数】3页(P301-303)
【作者】刘中民;陈国权
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】O643.36
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2.HZSM-5分子筛催化剂在催化苯氧化合成苯酚反应中的积炭和失活行为 [J], 翟丕沐;王立秋;刘长厚;张元礼
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甲烷氧化偶联反应的研究现状化工07‐3班 马晓东 06072660摘要 介绍了甲烷氧化偶联反应的研究现状，包括直接利用甲烷氧化偶联反应产物中的稀乙烯制丙醛、环氧乙烷、乙苯及燃料油的工艺过程，并对各过程作了简单评述。

关键词 甲烷 天然气 氧化偶联反应 催化剂引言作为天然气有效转化的途径之一，甲烷氧化偶联反应(OCM)在过去的十几年里受到了世界各国催化科学家的重视，自1982年美国UCC的Keller和Bhasin发 表第一篇开创性的报告以来，迄今为止，无论是在催化剂制备、基础研究，还是反应工艺等方面都有大量的论文或专利报道。

美国UCC公司、ARCO公司、澳大利亚CRISO公司等都在致力于该项目的研究与开发工作。

甲烷氧化偶联是一个复杂的表面‐气相反应，由于产生的C2产物比CH4容易深度氧化，因而限制了C2烃的单程收率和选择性的进一步提高，目前所达到的最佳结果为，C2烃单程收率一般不超过20% ，选择性在80 %左右，烯烷比1～4：1，产物中乙烯的浓度不超过10vol %，大量未转化的甲烷必须循环使用。

随着甲烷氧化偶联研究的不断深入，如何利用产物中的稀乙烯已成为世界各国研究者们关心的一个现实问题。

如果采用现行的深冷分离法(cryogenic separation)分离乙烯，其设备投资和操作费用都十分昂贵，在技术和经济上很难与传统的石油蒸汽裂解制乙烯的工艺过程相竞争。

如果在不经分离的条件下，直接将甲烷氧化偶联产物中的稀乙烯转化为价值较高且易分离的化工产品，不仅可以避免昂贵的深冷分离过程，而且可以使乙烯增值。

基于上述思想，英国Oxford大学的Green研究小组，开展了常压下甲烷制丙醛的研究 ；中科院兰州化物所沈师孔研究组开展了直接利用甲烷氧化偶联反应产物中稀乙烯制环氧乙烷的研究；大连化物所选择了利用稀乙烯制乙苯的工艺路线。

本文主要介绍甲烷氧化偶联反应的一些工艺路线。

1 甲烷氧化偶联反应制环氧乙烷(E0)甲烷氧化偶联是一个产物较为复杂的反应，从目前研究结果来看，产物中C 烃总收率不超过25％， 一般为20% ， 烯烷比约为l‐2，其余是未反应的CH4。