兩段流化床中甲醇芳構化過程規律研究

《兩段流化床中甲醇芳構化過程規律研究》是依託清華大學,由騫偉中擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

  • 中文名:兩段流化床中甲醇芳構化過程規律研究
  • 依託單位:清華大學
  • 項目負責人:騫偉中
  • 項目類別:面上項目
項目摘要,結題摘要,

項目摘要

針對甲醇芳構化製備芳烴這一新興的煤化工技術路線,提出利用兩段流化床技術抑制氣體返混,提高甲醇轉化率,循環的輕烴的轉化率與芳烴收率,及強化催化劑再生的工藝。採用高強度催化劑製備、冷模流態化實驗、熱態小試實驗與反應器模擬相結合的技術研究路線,詳細研究兩段流化床中甲醇芳構化主反應,及循環的輕烴(丙烷與丁烷)芳構化反應,以及必需的催化劑再生反應的規律,以及對催化劑強度等的影響規律,以達到提高芳烴收率、延長催化劑壽命及降低催化劑消耗的多重目的,為甲醇芳構化過程的工業放大提供基礎。

結題摘要

針對國家清潔煤能源化工發展的重大需求,及基於我國資源稟賦決定的 “石油替代“戰略,本項目主要研究兩段流化床中甲醇轉化為芳烴的強化規律,包括金屬-分子篩雙功能催化劑的擴散、反應特性及成型規律,以用兩段流化床抑制返混,強化中間產物轉化,以獲得高甲醇轉化率與高芳烴收率的目的。 經過不懈努力,本項目取得三大進展:(1)提出了“固固原位轉化製備多級結構分子篩納米晶的新機制“,實現ZSM-5空心管,空心球與分子篩規則陣列的控制製備。利用其b-軸短的尺寸效應,顯著強化了中間產物擴散,延長分子篩基催化劑在高溫下積碳催化體系中的壽命。論文發表在J Am Chem Soc, 及Chem Commun, J Mater Chem A的封面文章。(2)通過催化劑結構控制與表面改性,提出”表面弱酸,內部強酸“的酸性梯度催化劑策略,在保證高的甲醇轉化率與高的芳烴收率同時,獲得了極高的對二甲苯選擇性。論文發表在ACS Catal 上, 被X-MOL化學資訊網站重點推介。同時,利用分子篩納米晶外表面積占比大的特點,提出了”超越分子篩孔內擇形效應“的“大分子烷基苯的製備策略,分別用ZSM-5納米晶與ZSM-12納米晶轉化甲醇,獲得超高選擇性與超高收率的三甲苯、以及五甲基苯-六甲基苯,比目前石化路線C9-C12多組分分離技術,路線短,能耗低。(3)發展了一系列利於工程化的新技術,包括:a. 首次實現全程常壓的分子篩納米晶製備技術,避免了高溫高壓水熱方法的弊端。B.利用蒸汽轉化法直接得到氫型分子篩納米晶,避免了鈉型向氫型離子交換方法耗時長,勞動強度大,收率低的缺點。c. 控制分子篩納米晶成型,獲得良好擴散孔道,證明了成型後的納米晶的反應擴散性能仍顯著優於微米晶。 d. 利用兩段流化床反應器技術,抑制氣固返混,能夠促進甲醇完全轉化,且可促進中間產物(液化氣成分)向芳烴轉化,提高了芳烴收率。 上述工作共發表SCI論文15篇,獲國家發明專利授權7項,獲中國石化聯合科技進步獎一項,騫偉中獲第九屆侯德榜化工科技創新獎,全部與超額完成了項目的各項任務。

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