硫酸法异丁烷/丁烯烷基化反应研究

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作为一种环境友好的清洁燃料,烷基化油具有高辛烷值、低敏感性、低蒸汽压、高燃烧热值,燃烧完全等优点。以硫酸为催化剂C4烃类为原料的烷基化反应是目前烷基化油生产的主要工艺。本文主要研究了以硫酸为催化剂异丁烷与异丁烯的烷基化反应过程。首先,通过进行热力学计算,得到了主反应的平衡常数为1.92×108,反应热为-69.9kJ/mol。然后,结合烷基化反应的基本反应特点和原料物性,建立了一套高压间歇反应装置,解决了快速混合、温控及进料等问题;利用气-质联用技术建立了烷基化油的气相色谱分析方法和辛烷值计算方法,测试方法具有较高的精密度。在排除传质影响的基础上,在酸烃比1:1-2:1、烷烯比15:1-100:1、温度3-12℃范围内,系统地考察了酸烃比,烷烯比及温度等因素对烷基化反应的影响。最后,基于正碳离子-链式反应机理,建立了含有6个参数的异丁烷/异丁烯烷基化反应动力学模型;拟合回归结果表明:模型计算值与实验数据符合良好,链引发步骤的活化能和指前因子分别为86.85kJ/mol, 2.11×1016min-1。
摘要第5-6页
Abstract第6页
第1章 研究背景第9-11页
    1.1 课题背景第9页
    1.2 研究内容第9-11页
第2章 文献综述第11-25页
    2.1 异丁烷和丁烯烷基化反应工艺第11-14页
        2.1.1 烷基化工艺的应用概况第11页
        2.1.2 硫酸烷基化工艺技术第11-12页
        2.1.3 Stratco硫酸烷基化工艺技术特点第12-14页
    2.2 异丁烷和丁烯烷基化反应机理第14-19页
        2.2.1 正碳离子的概念及其化学行为第14页
        2.2.2 烷基化产物分布第14-15页
        2.2.3 主反应机理第15-16页
        2.2.4 副反应机理第16-18页
        2.2.5 反应产物解释第18-19页
    2.3 异丁烷和丁烯烷基化反应动力学第19-22页
    2.4 反应条件影响第22-24页
        2.4.1 反应停留时间第22页
        2.4.2 反应温度第22-23页
        2.4.3 反应压力第23页
        2.4.4 酸烃分散情况第23页
        2.4.5 酸浓度第23页
        2.4.6 异丁烷浓度和烷烯比第23-24页
    2.5 本章小结第24-25页
第3章 过程分析第25-31页
    3.1 化学反应平衡常数第25-29页
    3.2 绝热温升第29-30页
    3.3 本章小结第30-31页
第4章 实验技术与分析方法第31-39页
    4.1 实验难点分析第31页
    4.2 实验装置和流程第31-33页
        4.2.1 实验药品第32-33页
        4.2.2 实验流程第33页
    4.3 分析方法建立第33-38页
        4.3.1 分析仪器及条件第33-36页
        4.3.2 色谱定量方法第36-37页
        4.3.3 色谱重复性考察第37-38页
    4.4 本章小结第38-39页
第5章 硫酸烷基化工艺条件考察第39-61页
    5.1 预实验第39-46页
        5.1.1 取样可靠性第39-40页
        5.1.2 反应时间确定第40-43页
        5.1.3 实验重复性第43-46页
    5.2 搅拌转速第46-48页
    5.3 酸烃比第48-52页
    5.4 烷烯比第52-56页
    5.5 温度效应第56-59页
    5.6 本章小结第59-61页
第6章 异丁烷/异丁烯硫酸烷基化动力学模型第61-67页
    6.1 模型建立第61-62页
    6.2 参数估计方法第62-63页
    6.3 计算结果第63-66页
    6.4 本章小结第66-67页
第7章 结论第67-68页
参考文献第68-71页
致谢第71页
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