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

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。