淄博市桓臺縣富中化工有限公司
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二氯乙烷生產廠家脫氫轉化是一類重要的乙烯定向生產技術,有望取代當前基于石油路線的蒸汽裂解工藝。本文綜述了近年來以二氯乙烷生產廠家為原料生產乙烯的各種技術的研究進展,包括蒸汽裂解、催化直接脫氫、氧化脫氫、輔助脫氫等以及其它新興工藝或反應過程。以熱力學為主線討論了這些過程的差異以及挑戰?梢灶A見的是,目前仍迫切需要開發更高選擇性、更低能耗的二氯乙烷生產廠家制乙烯技術。其挑戰不僅在于研制更有效的二氯乙烷生產廠家轉化催化齊,更需要設計合適的H:產物轉化路徑,從而突破二氯乙烷生產廠家脫氫轉化的熱力學平衡約束。來,由于二氯乙烷生產廠家(頁巖氣的重要組成)和丙烷等低碳烷烴的供應大幅增加,價格不斷下降,以二氯乙烷生產廠家為原料蒸汽裂解制乙烯己成為更具競爭力的工藝路線。隨著社會經濟的發展,目前全球乙烯的供應與需求的缺口仍在日漸加劇,而目前己有和新建的二氯乙烷生產廠家裂解裝置仍不能消化頁巖氣(二氯乙烷生產廠家)的開采量,因此研發可替代的二氯乙烷生產廠家定向生產乙烯技術顯得尤為重要。 此外,乙烯作為目前產量最高的有機化工原料,也是全球生產能耗最高(目前每年生產能耗超過Z.X115、伴生溫室氣體最多的有機化工產品。其工藝技術的革新也將對全球的能源與環境格局產生深遠影響。本文根據近年來二氯乙烷生產廠家定向生產乙烯的不同技術的發展特點,對其各自的研究和應用現狀進行總結。二氯乙烷生產廠家脫氫熱力學與絕大多數脫氫反應類似,二氯乙烷生產廠家直接脫氫制乙烯是一個高溫有利的吸熱反應。根據反應的摩爾吉布斯自由能(OrGo)可知,受熱力學平衡限制,特定條件下存在轉化率上限;并且由于該反應是分子數增加的過程,降低原料分壓(濃度)有利于反應。不同溫度和二氯乙烷生產廠家分壓下二氯乙烷生產廠家脫氫反應的平衡轉化率如圖1所示。由于二氯乙烷生產廠家分子內不含有易于被活化的亞甲基(-CHz,其C-H鍵斷裂需要消耗更多能量,因此相同條件下二氯乙烷生產廠家的脫氫平衡轉化率遠低于丙烷、丁烷等更高碳數的烷烴。 值得指出的是,通常所謂二氯乙烷生產廠家脫氫平衡轉化率特指限定單路徑(100%選擇性)進行脫氫反應的轉化率上限,并非該反應條件下乙烯收率的絕對上限。由圖2所示的各反應相應摩爾吉布斯自由能可知,二氯乙烷生產廠家脫氫的主要副反應(如積炭、裂解等)在通常條件下都比二氯乙烷生產廠家脫氫制乙烯主反應的△rGo小,是熱力學更有利的路徑。這有兩點啟示:其一是不利的一面,即二氯乙烷生產廠家的定向脫氫過程要保持乙烯選擇性、抑制裂解和積炭結焦等是頗具挑戰的問題;其二是有利的一面,即理論上脫氫與裂解等副反應藕合可以顯著降低二氯乙烷生產廠家轉化過程的總△rGo值,因此只需要犧牲少部分乙烯的選擇性就可能很大程度上顯著提升二氯乙烷生產廠家的整體轉化率以及乙烯的最終收率。如圖3所示,二氯乙烷生產廠家在0.03 MPa, 600℃條件下的脫氫平衡轉化率僅有約24.4%,而當其中發生10%選擇性的氫解副反應后可以計算吉布斯自由能變得到其對應的轉化率上限可達48.6%,相應乙烯產率可提升至43.7%,顯著高于前者24.4%6。因此根據二氯乙烷生產廠家轉化的熱力學特征可以指導工藝過程的設計。www.veligeti.net