微通道反应器内异构烷烃/烯烃烷基化反应研究

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
U1662124
项目类别：
联合基金项目
资助金额：
65.0万
负责人：
尧超群
依托单位：
中国科学院大连化学物理研究所
学科分类：
B08.化学工程与工业化学
结题年份：
2019
批准年份：
2016
项目状态：
已结题
起止时间：
2017-01-01 至2019-12-31

项目参与者：
李恒强；周峰；赵帅南；温正慧；李雷；王克军；
关键词：
微反应器烷基化油多相过程过程强化烷基化

项目摘要

Due to the increasing regulation from environmental protection and relative laws, the demand of gasoline alkylate in China has been increasing fastly in recent years. The traditional technologies, which encounter serious problems such as large acid consumption, high ratio of alkane/alkene, corrosion, poor safety, etc., can hardly satisfy the requirement of clean and efficient production in modern chemical industry. The alkylation between isoalkane/alkene catalyzed by concentrated sulfuric acid is a typical multiphase and highly exothermic reaction, making it especially suitable for intensification in microreactors. This project plans to , through experiments, theoretical and simulation methods, investigate the alkylation process in microchannel reactors and the underlying coupling mechanism between transport and reaction. The aim is to reveal several key issues including the interface formation, rupture and coalescence during the acid-oil two phase flow, the coupling and mediation of flow and mass transfer and reaction, and the numbering-up theory. These research can provide guidance for the design of alkylation microreactors and processes, which form our independent intellectual property.

随着环境保护和环保法规要求的提高，我国烷基化油需求正快速增加。现有工艺因酸消耗大、烷烃/烯烃比高、设备腐蚀和安全性差等缺点很难满足现代化工清洁、高效的生产要求。硫酸催化的异构烷烃/烯烃烷基化反应是典型的多相反应和强放热过程，特别适宜使用微反应器进行强化。本项目拟主要通过实验手段，结合理论分析和数值模拟方法，对微通道反应器内异构烷烃/烯烃烷基化反应过程涉及的浓酸-油两相流动、传质和反应及其耦合特性进行研究，力求解决微尺度下两相流动过程中界面形成、断裂和聚并机理，流动与界面传质和反应间耦合与调控、并行放大理论等关键科学问题，完成反应器设计和工艺优化并形成具有自主知识产权的烷基化生产工艺。

结项摘要

本项目通过实验手段，结合理论分析和数值模拟方法，对微通道反应器内异构烷烃/烯烃烷基化反应过程涉及的浓酸-油两相流动、传质和反应及其耦合特性进行研究，聚焦微尺度下两相流动过程中界面形成、断裂和聚并机理，界面传质和反应间耦合与调控两个关键科学问题，重点探索了：1）微通道内宽温度范围和增压条件下酸油两相流动及传质特性；2）微通道内烷基化过程传递与反应耦合规律；3）烷基化的放大研究及反应设备/工艺三方面的研究内容。项目研究工作揭示了高粘多相流型作用规律和流型分布、多相界面演变、多相传递和反应规律。研究过程中发展了高粘体系的表征和模拟方法、强放热过程反应热测量技术、多相反应过程动力学测量方法和气液/液液/气液液多相微分散方法等技术与手段。研究发展了多种高效微反应装置和系统，以及其他类型的反应设备和工艺，为烷基化和其它涉及高粘多相反应的微反应装备和工艺的开发提供了良好的基础。. 项目执行期间培养硕士研究生2名，博士研究生1名，发表学术论文17篇（其中SCI论文14篇），申请发明专利2篇。项目负责人入选中科院青年创新促进会会员，大连化物所“优秀青年博士人才”和“张大煜青年学者”、中国化工学会过程强化专委会青年委员会委员。项目执行期间，受邀在国内国际做主旨或邀请报告10余次。