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油脂催化热裂解制备液体燃料和化学品研究进展

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中国科学：化学 2023年第8期53卷 1494-1509页

作者：陈彬吴艺铃黄加乐李清彪詹国武厦门大学化学化工学院厦门361005 华侨大学化工学院厦门361021 集美大学海洋食品与生物工程学院厦门361021

我国生物质资源储量丰富,发展生物质燃料和生物基化学品,构建多元互补能源体系,对保障国家能源安全和实现碳中和目标具有重大战略意义.油脂在催化剂和高温条件下,可利用类似石油催化裂化装置,经脱氧(如脱羰、脱羧、脱水)、碳碳键断裂、... 详细信息

我国生物质资源储量丰富,发展生物质燃料和生物基化学品,构建多元互补能源体系,对保障国家能源安全和实现碳中和目标具有重大战略意义.油脂在催化剂和高温条件下,可利用类似石油催化裂化装置,经脱氧(如脱羰、脱羧、脱水)、碳碳键断裂、异构化、芳构化等一系列复杂反应,获得液体烃类产品,是当前生物质能源化利用的重要技术选择.本文概述了近年来国内外油脂催化热裂解制备液体燃料和化学品的研究进展,包括油脂资源化利用技术对比、催化热裂解反应的热力学和动力学因素、高性能催化材料的研究现状,并讨论了催化剂的构效关系,总结了油脂催化热裂解过程面临的突出问题和未来研究建议.

关键词：生物质能源油脂催化热裂解脱氧芳构化

基于FCC卸出剂的混杂废塑料催化热裂解特性及动力学研究

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基于FCC卸出剂的混杂废塑料催化热裂解特性及动力学研究

作者：单体仑青岛科技大学

学位级别：硕士

随着我国经济快速发展,塑料制品使用量持续增长。据统计,2022年塑料制品产量近8000万吨,成为世界最大的“塑料王国”,同时也产生了大量的废塑料,废塑料的治理难题已成为全球关注的焦点。废塑料资源化利用已成为必然选择,通过催化热裂解... 详细信息

随着我国经济快速发展,塑料制品使用量持续增长。据统计,2022年塑料制品产量近8000万吨,成为世界最大的“塑料王国”,同时也产生了大量的废塑料,废塑料的治理难题已成为全球关注的焦点。废塑料资源化利用已成为必然选择,通过催化热裂解将其转化为高品质液体燃料是实现资源化利用的有效途径,但由于催化剂无法与炭渣分离,只能一次性使用,低成本催化剂的研发一直是行业内研究的热点。本论文提出将石油加工过程中产生的废旧催化剂(FCC卸出剂)用于混杂废塑料热裂解的方法,以聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯三种塑料为研究对象,依次开展了单种塑料、二元混合塑料、三元混合塑料、混杂废塑料的热裂解特性和动力学研究,研究了混杂废塑料的热裂解特性,简析了混杂废塑料催化热裂解过程中不同种类塑料之间的协同作用机制,探索了基于FCC卸出剂的混杂废塑料热裂解动力学相关问题,采用无模型法(FWO法、KAS法和Starink法)和模型拟合法(Malek法和Coats-Redfern法)相结合进行热裂解动力学参数计算,为FCC卸出剂在废塑料热裂解领域的应用提供了理论依据。本文主要研究内容如下:(1)开展了基于FCC卸出剂的塑料热裂解特性和动力学研究。根据热重分析仪的测试结果(TG-DTG曲线),探究FCC卸出剂对不同类型塑料催化热裂解特性的影响,简析塑料的催化热裂解过程;采用多种动力学模型对TG-DTG曲线数据进行参数求解,并确定最佳热裂解机理函数模型。相较于塑料热裂解而言,催化热裂解会使塑料的热裂解特性和动力学参数发生改变,且有利于降低塑料热裂解能耗。(2)探究了混合塑料热裂解过程中协同作用机制及工艺条件对热裂解过程的影响。混合塑料热裂解过程中存在正协同作用,相较于单种塑料热裂解,混合塑料热裂解有利于降低裂解能耗;随升温速率的升高,塑料热裂解温度发生明显滞后性,且最大失重率也随升温速率的升高而增大。(3)研发了处理量为10kg/h的混杂废塑料连续热裂解智能实验平台。该实验平台包括了混杂废塑料破碎、连续进料、分级热裂解、油气冷凝自动分离和烟气处理等核心装置。该实验平台实现了混杂废塑料在连续催化热裂解过程中大部分氯元素的脱除和分离,并且通过控制冷凝温度实现热裂解油在不同温度下的分级收集,提高热裂解油的产品质量。(4)模拟了不同转速下混杂废塑料在分级热裂解反应釜中的热裂解过程。分析了不同转速下反应釜内部废塑料颗粒的运动和传热情况,探究了反应釜的最佳工艺条件,在保证充分热裂解的前提下提高生产效率,为反应釜的设计运行提供了理论指导。综上所述,此研究实现了FCC卸出剂和混杂废塑料的协同高值化再利用,并为FCC卸岀剂在废塑料热裂解领域应用提供了理论指导,对于推进我国生态文明建设、建设美丽中国具有重要意义。

关键词：混杂废塑料 FCC卸出剂催化热裂解动力学协同作用

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催化热裂解制取乙烯和丙烯的工艺研究

石油炼制与化工 2001年第5期32卷 21-24页

作者：张执刚谢朝钢施至诚王亚民石油化工科学研究院北京100083

为扩大乙烯原料来源 ,石油化工科学研究院开发了以重油为原料采用专用催化剂生产乙烯和丙烯的催化热裂解新工艺。在中型装置上考察该工艺专用催化剂的流化、输送性能和水热稳定性 ,反应温度、注水量、反应压力、剂油比等操作参数对乙烯... 详细信息

为扩大乙烯原料来源 ,石油化工科学研究院开发了以重油为原料采用专用催化剂生产乙烯和丙烯的催化热裂解新工艺。在中型装置上考察该工艺专用催化剂的流化、输送性能和水热稳定性 ,反应温度、注水量、反应压力、剂油比等操作参数对乙烯、丙烯等产率影响的中试结果。表明 :以大庆掺减压渣油为原料 ,在反应温度 6 40℃、反应压力 0 .0 7MPa、注水量 5 4.3%的条件下 ,乙烯产率为 2 2 .82 % ,丙烯产率为 15 .96 % ;该工艺原料来源广泛 ,价格低 ;反应温度较低 ,催化剂的流化性能和水热稳定性好 ;为扩大我国乙烯原料来源提供了新的途径。

关键词：重油乙烯丙烯催化热裂解制备

催化热裂解石脑油两段加氢生产芳烃抽提原料技术的工业应用

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石油炼制与化工 2014年第4期45卷 56-59页

作者：吴小平王兴军王东松沈阳石蜡化工有限公司沈阳110141

沈阳石蜡化工有限公司针对催化热裂解(CPP)制乙烯装置生产的裂解石脑油含有大量的单烯烃、双烯烃、烯基芳烃、茚等不饱和烃以及硫、氮、氧等有机化合物,导致其性质很不稳定,易于缩合形成胶质的情况,在国内首次选用两段加氢工艺,对CPP石... 详细信息

沈阳石蜡化工有限公司针对催化热裂解(CPP)制乙烯装置生产的裂解石脑油含有大量的单烯烃、双烯烃、烯基芳烃、茚等不饱和烃以及硫、氮、氧等有机化合物,导致其性质很不稳定,易于缩合形成胶质的情况,在国内首次选用两段加氢工艺,对CPP石脑油进行加氢处理,生产出满足芳烃抽提装置要求的原料,并产出合格芳烃产品。工业运行结果表明,该技术可靠,各单元操作平稳,运行良好。

关键词：催化热裂解石脑油加氢处理芳烃抽提工业试验

ZRP分子筛改性对催化热裂解乙烯产率影响的机理研究

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石油炼制与化工 2003年第12期34卷 12-16页

作者：贺方谢朝钢天津石化公司乙烯厂天津300271 石油化工科学研究院

使用不同族的金属(Mg和Ca、Cu和Ag、Co和Ni)对ZRP-5分子筛进行了改性,并对金属改性ZRP-5分子筛的酸性进行了表征。以大庆蜡油为原料,在重油微反装置上进行了不同金属改性ZRP-5分子筛的催化热裂解试验。结果表明,由于金属改性的ZRP-5分... 详细信息

使用不同族的金属(Mg和Ca、Cu和Ag、Co和Ni)对ZRP-5分子筛进行了改性,并对金属改性ZRP-5分子筛的酸性进行了表征。以大庆蜡油为原料,在重油微反装置上进行了不同金属改性ZRP-5分子筛的催化热裂解试验。结果表明,由于金属改性的ZRP-5分子筛上L酸中心数量增加,与改性前相比,能够使催化热裂解反应乙烯产率提高1～3个百分点,这是由于这些强酸中心在催化热裂解反应中促进了自由基反应的发生。

关键词：原油催化热裂解乙烯产率 ZRP分子筛改性

重油催化热裂解工艺中铁污染对催化剂性能的影响与对策

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石油炼制与化工 2018年第1期49卷 26-29页

作者：乌忠理刘生海邵治堂乔文亮陕西延长中煤榆林能源化工有限公司陕西靖边718500

针对重油催化热裂解工艺装置生产过程中出现的油浆品质恶化,造成分馏塔结焦、油品不合格、主要产品乙烯和丙烯收率偏低及油浆系统堵塞并影响长周期稳定运行等问题,分析了实际运行数据,对催化剂进行NH3-TPD和BET表征,结合对反应机理的认... 详细信息

针对重油催化热裂解工艺装置生产过程中出现的油浆品质恶化,造成分馏塔结焦、油品不合格、主要产品乙烯和丙烯收率偏低及油浆系统堵塞并影响长周期稳定运行等问题,分析了实际运行数据,对催化剂进行NH3-TPD和BET表征,结合对反应机理的认识,认为原料油中铁含量超标是引起上述问题的主要原因,从而提出了大量置换平衡剂和原料脱铁的应对措施。

关键词：催化热裂解油浆品质催化剂活性原料油Fe 含量除铁剂

快速热解炭负载Cu-Zn对碱木质素热裂解生成单酚类化合物的催化性能

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高等学校化学学报 2016年第4期37卷 736-744页

作者：王文亮耿晶李露霏常建民北京林业大学材料科学与技术学院北京100083

以具备丰富中孔和大孔结构的快速热解炭(FPC)为载体,采用共浸渍法制备了不同Cu/Zn摩尔比的CuxZny/FPC负载型催化剂.采用X射线衍射仪(XRD)、高分辨场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)及电子能谱仪(EDX)对催化剂进行了表征,采用热重分析仪(TG)... 详细信息

以具备丰富中孔和大孔结构的快速热解炭(FPC)为载体,采用共浸渍法制备了不同Cu/Zn摩尔比的CuxZny/FPC负载型催化剂.采用X射线衍射仪(XRD)、高分辨场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)及电子能谱仪(EDX)对催化剂进行了表征,采用热重分析仪(TG)和热解气质联用仪(Py-GC/MS)评价了催化剂对碱木质素热裂解生成单酚类化合物的催化性能.结果表明,催化剂活性组分Cu O和Zn O晶相结构均一,很好地嵌入到FPC中孔和大孔结构中,未发生聚集状态或生成Cu Zn合金;随着Cu或Zn金属负载量的增大,相应的Cu或Zn金属氧化物衍射峰强度逐渐增强,平均晶粒尺寸逐渐增大.热重分析结果表明,催化剂降低了碱木质素热裂解残炭率和反应活化能,提高了热裂解反应效率.热解气质联用分析表明,CuxZny/FPC催化剂大幅度简化了碱木质素热裂解单酚类化合物种类(从23种减少到了10种),Cu0.67Zn0.33/FPC对单酚类化合物表现出最大的选择性(52.99%),与Cu/FPC相比选择性增加49.7%.

关键词：催化热裂解碱木质素快速热解炭单酚类化合物氧化铜氧化锌

重油催化热裂解(CPP)制烯烃成套技术的工业应用

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石油炼制与化工 2013年第1期44卷 56-59页

作者：王大壮王鹤洲谢朝钢吴雷沈阳化工集团沈阳石蜡化工有限公司沈阳110141 中国石化石油化工科学研究院中国石化工程建设有限公司

沈阳化工集团沈阳石蜡化工有限公司建设了世界上首套500 kt/a重油催化热裂解(CPP)制烯烃工业装置,于2009年6月建成并投入运行。该装置以石蜡基常压渣油为原料,以生产乙烯、丙烯等低碳烯烃为主要目的产品,副产高含轻芳烃的裂解石脑油。... 详细信息

沈阳化工集团沈阳石蜡化工有限公司建设了世界上首套500 kt/a重油催化热裂解(CPP)制烯烃工业装置,于2009年6月建成并投入运行。该装置以石蜡基常压渣油为原料,以生产乙烯、丙烯等低碳烯烃为主要目的产品,副产高含轻芳烃的裂解石脑油。工业标定结果表明,以大庆常压渣油为原料,在兼顾乙烯和丙烯的操作模式下,在反应温度610℃、乙烷/丙烷没有回炼的条件下,乙烯和丙烯产率分别达到14.84%和22.21%,裂解石脑油中芳烃的质量分数达到82.46%,符合设计目标。该装置的成功运转开辟了一条重质原料生产低碳烯烃和轻芳烃的新工艺路线,实现了炼油与化工的一体化。

关键词：常压渣油催化热裂解乙烯丙烯芳烃

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C_4混合物催化热裂解性能的研究

石油炼制与化工 2002年第12期33卷 54-57页

作者：王素燕陈新国徐春明石油大学(北京)重质油加工国家重点实验室北京102249

在常压、630～720℃温度下,采用固定床反应器进行了C_4混合物的催化热裂解试验。结果表明,使用CEP催化剂可以明显提高C_4组分的转化率以及乙烯、丙烯等的生成率,C_4组分的转化率(ω)高达88％,乙烯和丙烯的生成率(ω)之和达到40％。

关键词：催化热裂解碳四混合物乙烯丙烯