探析分子筛催化剂在异丙苯装置上的应用研究

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1、北京化工大学硕士学位论文分子筛催化剂在异丙苯装置上的应用研究姓名：苗延军申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：魏寿彭2000.3.17、摘要本文研究了以BPA沸石分子筛想堕±篁童蝼化苯一丙烯烷基化反应，对BPA分子筛催化剂在苯与丙烯生成异丙苯的反应过程中的操作温度、反应压力及苯与丙烯摩尔比等方面进行了研究。统计了中试研究数据并进行了数学关联，获得了BPA分子筛催化剂对异丙苯、二异丙苯选择性和反应器床层温升的关联式。运用PROII工程软件对生产过程进行模拟，从理论上论证了工厂对异丙苯装置改造方案的

2、可行性并获得了最佳工艺条件。关键词：工业应用，BPA分子筛，反应＼’异丙苯，关蘸选择性，模∥、AI)～tI。actThcttt,．'sisdeals、、itllthealk)latitIn‘、fberIzenc、、ithi-+1‘”lone011then11Amolccula]’5；ie&‘ccatal5st．7Fhcinllucncesot’tclnpclattu’c．pz’ct．；Stll’c．undlhemoleratio(11’bellZClleto阿op?lent011thcalk3lat

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4、lbund．Ke)’wIll’‘Is：a／k,,’lali‘ln．13PAmoleculm‘simc．aimulalion．bi,'．1IZellc．纠’op)’lcnc．Ctltllelle一．前言1．1异丙苯装置目前的状况异丙苯是一种重要的化工原料，不仅是航空汽油抗爆添加剂，而且是生产苯酚和丙酮的主要中间体之一。目前世界上约有80％的异丙苯用于生产苯酚(联产丙酮)其余用于制造Ⅱ一甲基苯乙烯。从1990年到1996年全世界异丙苯需求量年增长率为3．6％，1991年异丙苯装置开工率已从90年的85％

5、上升到96％，由此可见，整个世界对异丙苯的需求是逐步上升的。截止到1996年，全世界苯酚生产能力为540万吨，其中90％以上采用异丙苯法⋯生产。目前，美国、日本、西欧的异丙苯装置的生产能力已超过500万吨，占苯酚总产量的94．5％[2]。预计到2000年将达到800万吨／年口1我国国内对异丙苯的需求也很大。因此对异丙苯合成路线的研究是一件很有意义的工作。吉化染料厂异丙苯装置采用美国UOP／ALLIED工艺技术于96年正式投产并一次开车成功，而且在很短的三个月里，原料消耗、产品产量及质量等各项指标全部

6、达到了设计要求。该装置作为吉化公司三十万吨乙烯配套项目之一8万吨／年苯酚／丙酮装置的烃化单元，为苯酚／丙酮的生产提供原料⋯异丙苯1．2异丙苯催化剂的分类1927年Berry以苯和丙烯在三氯化铝存在下制成异丙苯”1，由于美国在第二次世界大战中需要大量的高辛烷值的航空汽油，异丙苯的生产得到了很大的发展。目前在国际上苯和丙烯烃化反应的催化剂种类很多，但实现工业化的催化剂只有三氯化铝、固体磷酸和近两年出现的分子筛。1．2．1三氯化铝法催化工艺三氯化铝法有非均相三氯化铝法和均相三氯化铝法。在反应中起催化作用的

7、是三氯化铝、烷基苯和氯化氢所形成的络合物【5】；该工艺特点是收率较高，但流程长，腐蚀和三废污染非常严重，并导致装置经常进行停车检修，国际上较流行的足sD工艺㈨；目前国内只有上海高桥4．8力．吨苯酚丙酮采用此法生产。1．2．2固体磷酸催化工艺固体磷酸法是由美国UOP公司开发的异丙苯合成方法¨。83。目前世界上有40多套装置采用此工艺生产异丙苯，总能力达350万吨阳1，占世界生产总量的80％。该工艺特点是流程简单，腐蚀和三废较小，不足之处是收率低，反应温度高，操作复杂，且仍存在一定的腐蚀和三废，目前国内

8、吉化染料厂8万吨苯酚／丙酮装置和哈尔滨苯酚厂2．5万吨苯酚装置采用此工艺生产异丙苯1．2．3分子筛催化工艺沸石分子筛催化剂是近年研究最多的催化剂。采用结晶沸石、CAY型沸石和丝光沸石等，烯烃转化率达85一100％n“”1。分子筛催化剂具有无机酸以上的活性，可以在较低压力和温度下进行烃化反应，兼顾固体磷酸法和三氯化铝法的优点并消除了不足之处，在异丙苯生产的工业应用上已有了进展。1．3分子筛催化剂的应用由于固体磷酸法和三氯化铝法存在着固有的、研究方向转向了分子筛并相继出现