甲醇制烯烃反应过程中催化剂积碳行为及控制研究论文_郭虎

甲醇制烯烃反应过程中催化剂积碳行为及控制研究论文_郭虎

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摘要:随着我国经济水平的不断增长,也带动了我国各个行业的不断发展,其中也就包括了化工的行业以及化工行业中技术的应用。在目前的发展中,乙烯和丙烯等这种轻质的烯烃已经成为我国化工行业中最为重要的化工原料。根据传统的制取烯烃的方法,它主要是依靠从石油等资源中提取烯烃,但是随着社会的发展,石油等资源已经成为了短缺的资源。所以技术人员就研究出了从煤矿或者是天然气等资源为原料来制取甲醇并且再通过甲来制取烯烃的方法。但是在目前的发展状况中,这种制取烯烃的方法还不是十分的成熟,也没有得到比价广泛的应用。

关键字:甲醇制烯烃、反应过程、催化剂积碳行为、控制、研究

在最近几年,我国的石油的资源已经出现了严重的短缺的现象。所以这就导致了通过一些非石油的线路来进行制取烯烃得方法得到了大家的一致认可和重视。根据实际的情况,我国的煤炭的资源十分丰富,所以通过煤炭的线路来制取烯烃是非常可取的。所以利用甲醇来制取烯烃就充分的利用了我国丰富的煤矿资源和天然气资源。但是在现在的发展中,这种制取烯烃的方法还没有完全的成熟,对于反应中需要的催化剂的选择是一件十分重要的事情。所以我们应该充分的认识甲醇制取烯烃反映中催化剂的积碳的行为以及控制的行为。

一、催化剂的积碳行为的研究

1.1实验的方法

1.1.1样品的制备

在实际的制取和生产的过程中,催化剂的选择是十分重要的。制取中采用的催化剂主要是分为可再生催化剂和不完全再生的催化剂,主要的成分几乎都是粒子直径比较小的分子筛。并且在实际的操作中,还需要通过高速的分析仪器和利用高频率的红外的分析仪来进一步测量催化剂中的碳的含量。除此之外,我们还要将可再生的催化剂和不完全再生的催化剂的外表面和孔的内道的可溶性积碳进行适量的提取,并且进行正确的分析。

1.1.2外表面可溶性积碳的提取

在这个实验进行的过程中,要确保在室温的条件下,称取一定质量的催化剂在容器内,并且为了能够更加明确的分析出催化剂的性质,我们还要添加一些适合的化学物质,让它们进行充分的接触和反应,再放入对应的超声波的分析仪里进行充分的反应,再进行一系列的过滤,保证通过过滤可以使得催化剂表面的可溶性的积碳能够被完全的提取。分离出来的原液还要进行进一步的提取,将之前加入的化学物质提取出来。在放入一定的容器中将最后得到的溶液进行浓缩的处理。并且还要将这样的操作流程在另外一种催化剂进行同样的操作。这样的方法并没有对催化剂的分子筛的骨架进行损坏,还能够比较完美的提取了可溶性的积碳。

1.1.3孔道内可溶性积碳的提取

同样在室温的条件下,准备好实验中应该用到的催化剂,并且在其中加入和适量并且正确的化学物质,使其充分的反应,以此来达到充分的提取积碳的目的。接下来还要烘干滤饼,再加入合适的溶液在进行比对。这一系列的操作要对不完全再生的催化剂的表面进行完全的复制性的操作。

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1.2分析方法

根据实际的使用仪器的过程中,充分利用一些气象的色谱仪和一系列的检测仪,在开始试验的时候要设定好一系列的初始温度,并且在规定的时间内一直保持,然后再以一定的增长速度进行试验,不断的重复这样的操作,来进一步的采集更加全面和准确的数据。

1.3实验结果与讨论

1.3.1催化剂上的可溶性积碳的组成分析

在对催化剂进行外表面的可溶性的积碳的组成分析的时候,要充分的对提取的浓缩液进行细致的分析。在分析的过程中会发现这些可溶性的积碳的成分十分的复杂。所以通过分析可以推断这些成分的来源可能是在实际的反应过程中在分子筛的孔口的附近生产了一些有机物。或者是在催化剂的表面强烈的吸附着有关一些高级的有机物的衍生物,或者是在再生的过程中存在一些物质的残留。

在对催化剂的分子筛的孔的通道内的积碳的组成分析的时候,就可以发现这些可溶性的积碳主要是一些芳香烃和一些少量的有机物的氧化物。但是这些芳香烃也主要是小单位的有机物,而且种类丰富,会在催化剂的分子筛的内部生成多环的有机物。

二、催化剂的积碳行为的控制的研究

2.1通过控制反应的温度来控制积碳

经过一系列的相关的实验,并且经过深刻的分析和探讨,我们会发现在不同的反应温度中,积碳的增长速度是不同的,而且我们发现,温度越高的时候,积碳的增长就会加大。所以我们就可以通过控制反应的温度来控制积碳的生长速度。

2.2通过控制水和甲醇的质量比来控制积碳

通过大量准确的实验,我们可以看出在反应的时间较短的时候,增加水和甲醇的质量比就会导致积碳的增长速度减慢,但是随着时间的不断延长,积碳的质量就会随着水和甲醇的质量比的增加而导致积碳的增长速度减慢。所以这就说明了水和甲醇的质量比对积碳的生产也有影响。水的不断的加入可以减少催化剂颗粒的表面的热度,从而降低积碳的生产。

三、结束语

综上所述,甲醇制取烯烃的工艺是一种新型的可以大力发展的方法,但是在这种工作方法实际操作的过程中,对于催化剂的选择和实际的应用是非常重要和关键的,它关系着生产的质量和效率。通过一系列的研究和分析,我们在实际的操作中可以选择一些比较高效的催化剂,来进行高效的生产。但是在实际的工作过程中要充分的注意在分子筛的内部生成的大量的一些高分子的有机物的中间产物,这些含有高级碳架的积碳不能够很好地扩散出来,这样就不利于催化剂持续的发挥着活性,这样就会影响产物的生产。

参考文献

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[3]王曌.SAPO-34分子筛的合成与表征及其催化甲醇制烯烃反应研究[D].天津大学,2017.

[4]杨国炬.SAPO-34分子筛的尺寸和形貌对其在甲醇制烯烃反应中催化表现影响的研究[D].吉林大学,2013.

论文作者:郭虎

论文发表刊物:《基层建设》2019年第16期

论文发表时间:2019/8/27

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