吸附分离炼厂干气中乙烯-丙烯的研究

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1、吸附分离炼厂干气中乙烯/丙烯的研究AdsorptionSeparationofEthylene/PropyleneinRefineryDryGas工程领域：化学工程作者姓名：张爱指导教师：苏伟副研究员企业导师：潘景峰高级工程师天津大学化工学院二零一七年五月万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任

2、何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日万方数据摘要乙烯是重要的化工原料，世界上把乙烯产量作为衡量一个国家石油化工生产水平的标

3、准之一。炼厂干气中往往蕴含着大量的乙烯，而在综合利用技术不成熟之前，炼厂干气大多直接点燃或作为燃料气。合理利用炼厂干气，不仅能够提高资源利用率，也能使企业降低生产成本，增加效益。炼厂干气的重要用途之一是直接利用其中的乙烯制乙苯，然而干气中的丙烯会干扰该反应的进行，产生副产物，一般要求丙烯在干气中的含量小于0.15%。因此，有效去除乙烯中的丙烯，提纯原料气，是炼厂干气利用中的重要一步。本论文对乙烯/丙烯吸附分离过程进行研究，为工业生产过程提供基础数据和理论依据。首先，选择了12种不同类型的吸附剂，它们分别是活性炭AC-1和

4、AC-2，有序介孔材料CMK-3和SBA-15，沸石分子筛5A、13X和Y，有机金属骨架材料（MOFs）MIL-101、Cu-BTC和ZIF-8，硅胶SG-1和SG-2。其中CMK-3、SBA-15和SG-2为中孔吸附剂，其余均为微孔吸附剂。采用静态容积法测定了293K下C2H4和C3H6在12种吸附剂上的吸附等温线，测定的压力范围是0-0.8MPa。结果显示，吸附剂的孔径大小对其吸附性能有着很大的影响，5A分子筛因孔径较小，限制了其对C3H6的吸附而优先吸附C2H4；AC-2、Y和13X对C2H4和C3H6的吸附量基本

5、相同；其他吸附剂则优先吸附C3H6。采用理想溶液（IAST）理论计算吸附剂对C2H4/C3H6的吸附分离性能，AC-1的分离因子最高为8.7。选取具有代表性的5种微孔吸附剂，进一步考察它们在不同温度下的吸附性能，并分别用Langmuir方程、L-F方程及Langmuir-Toth（L-T）方程对吸附等温线进行拟合，结果显示，三参数方程L-F和L-T方程拟合效果较好。根据不同温度下的吸附等温线，计算了等量吸附热。随着覆盖率的增加，C2H4在5A、SG-1和AC-1上的吸附热下降，随后趋于稳定，在MIL-101和ZIF-8上

6、的吸附热则稳定在15.00kJ/mol左右，C3H6在MIL-101、ZIF-8、AC-1和5A上的吸附热随覆盖率增加而增大，而在SG-1上则为缓慢下降趋势。以活性炭AC-1为吸附剂，实验测定了C2H4/C3H6/He混合气的动态吸附穿透曲线。实验温度为273K、293K和313K，总压为0.1MPa、0.3MPa和0.5MPa。根据穿透曲线计算了吸附量及分离因子。两种气体的吸附量均随温度的升高而减少，随压力的升高而增加。分离因子随压力的升高略有上升，与IAST理论的预测结果一致，而温度对分离因子的影响不大。关键词：炼厂

7、干气，乙烯，丙烯，吸附等温线，吸附分离过程I万方数据ABSTRACTEthyleneisanimportantchemicalrawmaterial,theworld'sethyleneproductionisoneofthestandardstomeasureanationalpetrochemicalproductionlevel.Alotofethyleneisoftencontainedinrefinerydrygas,howeverrefinerydrygasismostlyignitedorusedasfue

8、lgasbeforeinthecomprehensiveutilizationoftechnologybeforetheimmature,refinerydrygasmostlyignitedorasfuelgasbeforethecomprehensiveutilizationtechnologymature.Us