【摘 要】
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芳烃作为重要的基础化工原料在工业生产中用途广泛,主要通过石油和煤化工催化转化路线进行生产。前者通过催化重整、裂解汽油加氢、甲苯歧化等工艺进行生产,后者主要有煤炭加氢液化制芳烃、合成气制芳烃以及煤焦化过程制备芳烃。对芳烃生产工艺的研究已引起了研究者的广泛关注。目前,芳烃生产过程的催化剂主要集中于具有较好热稳定性、较高选择性、较长寿命的分子筛催化剂,催化性能及反应产物分布特征受多方面因素的影响。本论文
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芳烃作为重要的基础化工原料在工业生产中用途广泛,主要通过石油和煤化工催化转化路线进行生产。前者通过催化重整、裂解汽油加氢、甲苯歧化等工艺进行生产,后者主要有煤炭加氢液化制芳烃、合成气制芳烃以及煤焦化过程制备芳烃。对芳烃生产工艺的研究已引起了研究者的广泛关注。目前,芳烃生产过程的催化剂主要集中于具有较好热稳定性、较高选择性、较长寿命的分子筛催化剂,催化性能及反应产物分布特征受多方面因素的影响。本论文通过研究发现,在不添加催化剂的情况下,以费托合成废催化剂渣蜡(F-TWP)或纯商业费托蜡为原料利用固定床进行快速热解可获得以芳烃为主的产物,且伴有富氢气相组分的生成。以此为基础,建立费托合成废催化剂渣蜡热转化联产制芳烃及富氢燃料气的工艺,对于芳烃生产技术路线的发展具有重要意义。本文主要对费托合成废催化剂渣蜡快速热解工艺及特性进行了研究,基于该工艺进行条件优化,并通过Aspen Plus模拟软件对该工艺进行了初步模拟,主要内容及结果如下:(1)利用固定床反应器对费托合成废催化剂渣蜡热转化联产制芳烃及富氢燃料气的工艺条件进行优化,系统考察了反应温度、原料粒度、载气气体流速等对于液相、气相产物产率及组分分布的影响规律。最终确定最佳的反应工艺条件为:原料粒度10-20目,反应温度750℃,载气流速200 mL/min.在最佳工艺条件下,液相产物中芳烃的含量高达95%以上,气相组分中H2和CH4的含量高达30%。(2)利用快速溶剂萃取手段并结合PY-GC/MS对F-TWP成分及快速热解特性进行了深入分析,其渣蜡的成分主要为C24-C36的直链烷烃,含量高达90%以上。F-TWP在PY-GC/MS中快速热解时,其液相产物组分几乎均为烷烃、烯烃等,烷烃含量高达70%以上,该结果与基于固定床快速热解所得结果明显不同,需要进一步探究F-TWP快速热解机理。(3)通过Aspen Plus对费托合成废催化剂渣蜡热解工艺建立模型,对反应温度、载气流量和反应压力进行了灵敏度分析,通过单因素变量法在反应温度600-900℃、载气流量10-100 Kg/h、反应压力0.1-0.15 MPa下模拟预测了 F-TWP热转化反应产物分布特征。优化后,发现与初始条件(温度900℃,压力P=0.1 MPa、载气流量为50 Kg/h)相比,在温度760℃,压力P=0.1225 MPa、载气流量为50 Kg/h条件下,气相组分中甲烷质量分数提高了 11.19%。在此过程中,反应温度对热转化过程的影响最大。
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