Copyright 1999-2020, CSDN.NET, All Rights Reserved 登录闲鱼都是关注2021乙醇偶合制备 C4 烯烃 原创2021-09-11 19:26:24 4点赞闲鱼都是 码龄1年关注2021高教社杯全国大学生数学建模B 题 乙醇偶合制备 C4 烯烃C4 烯烃广泛应用于化工产品及医药的生产，乙醇是生产制备 C4 烯烃的原料。在制备过程中，催化剂组合（即：Co 负载量、Co/SiO2 和 HAP 装料比、乙醇浓度的组合）与温度对 C4 烯烃的选择性和 C4 烯烃收率将产生影响（名词解释见附录）。因此通过对催化剂组合设计，探索乙醇催化偶合制备 C4 烯烃的工艺条件具有非常重要的意义和价值。某化工实验室针对不同催化剂在不同温度下做了一系列实验，结果如附件 1 和附件 2 所示。请通过数学建模完成下列问题：(1) 对附件 1 中每种催化剂组合，分别研究乙醇转化率、C4 烯烃的选择性与温度的关系，并对附件 2 中 350 度时给定的催化剂组合在一次实验不同时间的测试结果进行分析。(2) 探讨不同催化剂组合及温度对乙醇转化率以及 C4 烯烃选择性大小的影响。(3) 如何选择催化剂组合与温度，使得在相同实验条件下 C4 烯烃收率尽可能高。若使温度低于 350 度，又如何选择催化剂组合与温度，使得 C4 烯烃收率尽可能高。(4) 如果允许再增加 5 次实验，应如何设计，并给出详细理由。问题一程序代码：from mpl_toolkits import mplot3dimport numpy as npfrom scipy.optimize import curve_fitimport matplotlib.pyplot as pltm=200; n=300x=np.linspace(-6, 6, m); y=np.linspace(-8, 8, n);x2, y2 = np.meshgrid(x, y)x3=np.reshape(x2,(1,-1)); y3=np.reshape(y2, (1,-1))xy=np.vstack((x3,y3))def Pfun(t, m1, m2, s): return np.exp(-((t[0]-m1)**2+(t[1]-m2)**2)/(2*s**2))z=Pfun(xy, 1, 2, 3); zr=z+0.2*np.random.normal(size=z.shape) #噪声数据popt, pcov=curve_fit(Pfun, xy, zr) #拟合参数print("三个参数的拟合值分别为：",popt)zn=Pfun(xy, *popt) #计算拟合函数的值zn2=np.reshape(zn, x2.shape)plt.rc('font',size=16)ax=plt.axes(projection='3d') #创建一个三维坐标轴对象ax.plot_surface(x2, y2, zn2,cmap='gist_rainbow')plt.savefig("1.png", dpi=500);
偶合反应又称偶联作用，就是重氮盐与酚类或芳胺类作用而成偶氮化合物的反应这是制备偶氮染料的主要反应，也可用于有机结构定性和定量分析
偶合反应也就是多个乙醇分子或者是乙醇分子之间的作用，使其发生一系列反应，形成不饱和的烃。
针对乙醇制备丁醇的反应，本文首先对Mg_xAlO_y催化剂的制备方法、焙烧温度进行了考察。研究表明共沉淀法制备、600°C焙烧处理的样品反应性能最优，反应温度为325°C时，乙醇转化率为29%，丁醇的选择性为54%，分析原因为该条件下处理的催化剂以单一的MgO晶相存在，且表面具有合适的酸、碱活性位。
随后考察了Co助剂的添加对催化性能的影响，发现Co是以Co~(2+)的活性态存在于催化剂表面，能够促进催化剂表面的脱氢及中间体的偶合。
乙醇是带有一个羟基的饱和一元醇，可以看成是乙烷分子中的一个氢原子被羟基取代的产物，或者是水分子中的一个氢原子被乙基取代的产物。乙醇分子是由C、H、O三种原子构成的极性分子，其中C、O原子均以sp³杂化轨道成键。
乙醇在常温常压下是一种无色透明、易挥发、易燃烧、不导电的液体，它的水溶液具有酒香的气味，味甘。在20 ℃常温下，乙醇液体密度是0.789 g/cm³。乙醇的熔点是-114.1 ℃，沸点是78.3 ℃。乙醇蒸气能与空气形成爆炸性混合物。20 ℃下，乙醇的折射率为1.3611。
乙醇还是一种良好的溶剂，能与水以任意比互溶，可混溶于氯仿、乙醚、乙酸、甲醇、丙酮、甘油等多数有机溶剂。
乙醇耦合制备c4烯烃应用萃取的方法。乙醇制备C4烯烃反应的催化剂主要有沸石/改性沸石和金属氧化物，不同催化剂上反应机理不同。在沸石上，乙醇脱水生成乙烯，乙烯随后进行二聚、异构化和复分解反应生成C3-C4烯烃。
难以高选择性获得特定的产物。大化所的甲醇制烯烃技术以煤或天然气合成的甲醇为原料，生产低碳烯烃，是发展非石油资源生产乙烯、丙烯等产品的核心技术。当前甲醇C-C键的偶联反应主要局限于羰基化反应和脱水偶联制备烯烃或芳香烃，即MTO或MTA过程，其特点是难以高选择性获得特定的产物。
甲醇制烯烃（Methanol to Olefins，MTO）和甲醇制丙烯（Methanol to Propylene）是两个重要的C1化工新工艺， 是指以煤或天然气合成的甲醇为原料，借助类似催化裂化装置的流化床反应形式，生产低碳烯烃的化工技术。上世纪七十年代美国Mobil公司在研究甲醇使用ZSM-5催化剂转化为其它含氧化合物时，发现了甲醇制汽油（Methanol to Gasoline，MTG）反应。1979年，新西兰政府利用天然气建成了全球首套MTG装置，其能力为75万吨/年，1985年投入运行，后因经济原因停产。从MTG反应机理分析，低碳烯烃是MTG反应的中间产物，因而MTG工艺的开发成功促进了MTO工艺的开发。国际上的一些知名石化公司，如Mobil、BASF、UOP、Norsk Hydro等公司都投入巨资进行技术开发。Mobil公司以该公司开发的ZSM-5催化剂为基础，最早研究甲醇转化为乙烯和其它低碳烯烃的工作，然而，取得突破性进展的是UOP和Norsk Hydro两公司合作开发的以UOP MTO-100为催化剂的UOP/Hydro的MTO工艺。国内科研机构，如中科院大连化物所、石油大学、中国石化石油化工科学研究院等亦开展了类似工作。其中大连化物所开发的合成气经二甲醚制低碳烯烃的工艺路线（SDTO）具独创性，与传统合成气经甲醇制低碳烯烃的MTO相比较，CO转化率高，达90%以上，建设投资和操作费用节省50%～80%。当采用D0123催化剂时产品以乙烯为主，当使用D0300催化剂是产品以丙烯为主。
乙酸乙酯的制取：先加乙醇，再加浓硫酸（加入碎瓷片以防暴沸），最后加乙酸， 然后加热（可以控制实验）1：酯化反应是一个可逆反应。为了提高酯的产量，必须尽量使反应向有利于生成酯的方向进行。一般是使反应物酸和醇中的一种过量。在工业生产中，究竟使哪种过量为好，一般视原料是否易得、价格是否便宜以及是否容易回收等具体情况而定。在实验室里一般采用乙醇过量的办法。乙醇的质量分数要高，如能用无水乙醇代替质量分数为95%的乙醇效果会更好。催化作用使用的浓硫酸量很少，一般只要使硫酸的质量达到乙醇质量的3%就可完成催化作用，但为了能除去反应中生成的水，应使浓硫酸的用量再稍多一些。 2：制备乙酸乙酯时反应温度不宜过高，要保持在60 ℃～70 ℃左右，温度过高时会产生乙醚和亚硫酸或乙烯等杂质。液体加热至沸腾后，应改用小火加热。事先可在试管中加入几片碎瓷片，以防止液体暴沸。 3导气管不要伸到Na2CO3溶液中去，防止由于加热不均匀，造成Na2CO3溶液倒吸入加热反应物的试管中。 3.1：浓硫酸既作催化剂，又做吸水剂，还能做脱水剂。 3.2：Na2CO3溶液的作用是： (1)饱和碳酸钠溶液的作用是冷凝酯蒸气，减小酯在水中的溶解度（利于分层），除出混合在乙酸乙酯中的乙酸，溶解混合在乙酸乙酯中的乙醇。 (2)Na2CO3能跟挥发出的乙酸反应，生成没有气味的乙酸钠，便于闻到乙酸乙酯的香味。 3.3：为有利于乙酸乙酯的生成，可采取以下措施： (1)制备乙酸乙酯时，反应温度不宜过高，保持在60 ℃～70 ℃。不能使液体沸腾。 (2)最好使用冰醋酸和无水乙醇。同时采用乙醇过量的办法。 (3)起催化作用的浓硫酸的用量很小，但为了除去反应中生成的水，浓硫酸的用量要稍多于乙醇的用量。 (4)使用无机盐Na2CO3溶液吸收挥发出的乙酸。 3.4：用Na2CO3不能用碱（NaOH）的原因。 虽然也能吸收乙酸和乙醇，但是碱会催化乙酸乙酯彻底水解，导致实验失败。向左转|向右转
将蜜糖浆加入乙醇发酵釜发酵，转化生成乙醇，含乙醇量约为9.5％。利用其它原料，如木薯，谷物等原料也是可行的。预澄清后，通过过滤薄膜将乙醇和水从含醇原料中分离出来。在乙醇水溶液中，加入葡萄糖和水，然后加入醋酸发酵罐，通入空气将乙醇氧化成醋酸，发酵醋酸液含醋酸大于7 ％，经分离后加入萃取塔，用有机溶剂将醋酸从水相中分离出来。有机相蒸馏分离出醋酸和溶剂。最终产品醋酸符合通用的国际质量标准，纯度达到99.7 ％。
连续氧化：醇-->醛--->酸2CH3CH2OH+O2----Cu、加热---->2CH3CHO+2H2O2CH3CHO+O2------催化剂、加热--->2CH3COOH
不清楚。，。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。
1 技术进展煤经甲醇制烯烃工艺主要由煤气化制合成气、合成气制取甲醇、甲醇制烯烃三项技术组成。煤经气化过程生成CO和H2(合成气)，然后合成甲醇，再借助类似催化裂化装置的流化床反应形式，生产低碳烯烃(乙烯和丙烯)。其中，为满足经济规模甲醇制烯烃装置所需的大型煤气化技术、百万吨级甲醇生产技术均成熟可靠，关键是甲醇制烯烃技术。目前，世界上具备商业转让条件的甲醇制烯烃技术的有美国环球油品公司和挪威Hydro公司共同开发的甲醇制低碳烯烃(MTO)工艺、德国Lurgi公司的甲醇制丙烯(MTP)工艺、中国科学院大连化学物理研究所的甲醇制低碳烯烃(DMTO)工艺。这三种工艺虽然还没有工业化装置运行，但经多年开发，已具备工业化条件。 1.1 气化技术 目前有代表性的工业化煤气化炉型有：固定床气化(Lurgi炉、BGL炉)；流化床气化(Win—kler炉、HTW炉、U-Gas炉、KRW炉和CFB气化炉)；气流床气化(KT炉、Texaco炉、Shell炉、Prenflo炉和GSP炉)。这三类气化炉各有特点。产业化程度以鲁奇(Lurgi)、德士古(Texa—co)最为成熟。鲁奇炉以弱粘结块煤为原料，冷煤气效率最高，但净化系统复杂(焦油处理)；德士古气化炉需以低灰、低灰熔点煤为原料，高温操作，虽气化强度和气体品质较高，但氧耗高、设备投资高；高温温克勒炉(Winkler／HTW)操作温度相对较低，且只适用于年青烟煤或褐煤。发达国家开发的高效洁净煤气化技术已实现商业化，例如Texaco气化技术的Tampa(日处理2000t煤，发电能力为250MW)；Shell气化技术的Buggenum(日处理2000t煤，发电能力250MW)；Kropp技术的Puertollano(日处理2600t煤与石油，发电能力300MW)。 1.2 甲醇合成技术 目前，世界上新建甲醇装置的规模不断加大，大多数已经增长到60万—80万t／a，最大的单系列甲醇装置已达180万t／a以上，更大规模的单系列甲醇装置也在开发当中。国外甲醇生产多采用低压法工艺，主要有Davy、Lurgi、Tops扣等方法，前两种被认为是当今较为先进的甲醇技术，约80%的甲醇装置采用这两种方法生产。其比较见表1。 此外，日本三菱瓦斯公司，德国林德公司和美国凯洛格公司等均开发了节能型低压生产甲醇工艺技术。 合成反应所需的催化剂一直是甲醇合成技术开发的核心。虽然实验室研究出了多种甲醇合成催化剂，但工业上使用的催化剂只有锌铬和铜基催化剂。锌铬(ZnO／Cr203)催化剂是一种高压固体催化剂，锌铬催化剂的活性较低，为获得较高的催化活性，反应需在350-450℃之间；为了获取较高的转化率，需在高压条件下操作，操作压力为25-35MPa，因此被称为高压催化剂。1966年以前世界上几乎所有的甲醇合成厂家都是使用该类催化剂，目前已逐渐被淘汰。 铜基催化剂是一种低压催化剂，其主要组分为CuO／ZnO／Al203，是由英国ICI公司和德国Lurgi公司先后研制成功的，该催化剂比锌铬催化剂的合成工艺温度低得多，对甲醇反应平衡有利。目前合成生产工艺路线主要采用铜基催化剂。 1.3 MTO技术 MTO是由合成气经过甲醇转化为低碳烯烃的工艺，国际上一些著名的石油和化学公司，如埃克森美孚公司(Exxon-Mobil)、巴斯夫公司(BASF)、环球石油公司(UOP)和海德鲁公司(NorskHydro)都投入大量资金和人员，进行了多年的研究。1995年，UOP与挪威NorskHydro公司合作建成一套甲醇加工能力0.75t／d的示范装置，连续运转90天，甲醇转化率接近100%，乙烯和丙烯的碳基质量收率达到80%。该工艺采用流化床反应器和再生器设计，反应热通过产生的蒸汽带出并回收，失活的催化剂被送到流化床再生器中烧炭再生，然后返回流化床反应器继续反应。在整个产物气流混合物分离之前，需要通过一个特制的进料气流换热器，其中大部分的水分和惰性物质被清除，然后气体产物经气液分离塔进一步脱水、碱洗塔脱CO2、干燥后进入产品回收段。该工段流经脱甲烷塔、脱乙烷塔、乙炔饱和塔、乙烯分离塔、丙烯分离塔、脱丙烷塔和脱丁烷塔。含氧化合物也在压缩工段中被除去。 据了解，该工艺除反应段(反应—再生系统)的热传递不同之外，其它都非常类似于炼油工业中成熟的催化裂化技术，且操作条件的苛刻度更低，技术风险处于可控之内。而其产品分离段与传统石脑油裂解制烯烃工艺类似，且产物组成更为简单，杂质种类和含量更少，更易实现产品的分离回收。UOP/Hydro的MTO工艺可以在比较宽的范围内调整反应产物中C=2与C=3烯烃的产出比，各生产商可根据市场需求生产适销对路的产品，以获取最大的收益。 UOP／Hydro公司SAPO-34催化剂具有适宜的内孔道结构尺寸和固体酸性强度，能够减少低碳烯烃齐聚，提高生成烯烃的选择性。UOP／Hydro公司在SAPO-34催化剂基础上开发了新型催化剂MTO-100，新型催化剂MTO-100可使乙烯、丙烯的选择性达到80%。 1998年建成投产采用UOP／Hydro工艺的200kt／a工业装置(按乙烯产出计)。目前，欧洲化学技术公司采用UOP／Hydro公司的MTO技术正在尼日利亚建设7500t／d生产装置(按原料甲醇计)，甲醇用作MTO装置进料，MTO装置乙烯和丙烯设计生产能力均为40万t／a，预计2007年建成投产。 中科院大连化物所在“八.五”期间完成了MTO中试，2005年由中科院大连化物所、陕西新兴煤化工科技发展有限责任公司和中国石化集团洛阳石化工程公司合作在陕西建设了生产规模以原料甲醇计为15000t／a的DMTO工业化试验装置。该装置2005年12月投料试车，2006年8月23日通过了国家级鉴定。经国家科技成果鉴定，认定此项目自主创新的工业化技术处于国际领先水平。在日处理甲醇50t的工业化试验装置上实现了近100%甲醇转化率，低碳烯烃(乙烯、丙烯、丁烯)选择性达90%以上。据陕西1省的有关报道，目前，由正大能源化工集团、陕西煤业化工集团、陕西省投资集团合资进行的年加工300万t甲醇及烯烃项目落户榆林，项目的前期工作已全面展开。试验装置的成功运转及下一步大型化DMTO工业装置的建设，对我国综合利用能源、拓展低碳烯烃原料的多样化具有重大的经济意义和战略意义。 1.4 MTP技术 MTP工艺由德国Lurgi公司在20世纪90年代开发成功。该工艺采用稳定的分子筛催化剂和固定床反应器，催化剂由南方化学(Sud-Chemie)公司提供。第一个反应器中甲醇转化为二甲醚，第二个反应器中转化为丙烯，反应—再生轮流切换操作。工艺流程与20世纪80年代在新西兰建成的甲醇制汽油装置基本一样，反应器的工业放大有成熟经验可以借鉴，技术基本成熟，工业化的风险很小。 2001年，鲁奇公司在挪威建设了MTP工艺的示范装置，为大型工业化设计取得了大量数据。2004年3月份，鲁奇公司与伊朗Fanavaran石化公司正式签署MTP技术转让合同，装置规模为10万t／a。鲁奇公司与伊朗石化技术研究院共同向伊朗Fanavaran石化公司提供基础设计、技术使用许可证和主要设备。该项目预计2009年建成投产，届时将成为世界上第1套MTP工业化生产装置。对于鲁奇公司MTP技术的可靠性和经济性，也有待于伊朗项目投产后的考查与验证。 鲁奇MTP技术特点是：较高的丙烯收率，专有的沸石催化剂，低磨损的固定床反应器，低结焦催化剂可降低再生循环次数，在反应温度下可以不连续再生。MTP技术所用催化剂的开发和工业化规模生产已由供应商完成。 Lurgi公司开发的MTP工艺，它与MTO不同之处除催化剂对丙烯有较高选择性外，反应器采用固定床而不是流化床，典型的产物体积组成：乙烯1.6%、丙烯71.0%、丙烷1.6%、C4／C58.5%、C+616.1%、焦炭<0.01%。由于副产物相对减少，所以分离提纯流程也较MTO更为简单。记得采纳啊
按反应进行的先后顺序，可以将反应划分为一次反应和二次反应。一次反应即由原料烃类热裂解生成乙烯和丙烯等低级烯烃的反应。二次反应主要是指由一次反应生成的低级烃进一步反应生成多种产物，直至最后生成焦或碳的反应。显然，二次反应不仅降低低级烯烃的收率，而且生成的碳和焦会堵塞管道和设备，是不希望发生的反应。烃类裂解反应机理和动力学：（1）链引发——这是裂解反应的开始，烷烃引发主要是断裂C-C键，而对C-H键的引发较小。第 2 页（2）链的增长反应一一可分为两种反应，即自由基的分解反应和自由基的夺氢反应。（3）链终止反应—一自由基与自由基结合成分子的反应。乙烯的生产主要采用蒸汽裂解法，其产量超过总产量的90％，因而，对其新工艺、新设备的研究、新材料的应用、过程的优化配置等方面倍受关注，不断推出原料适应性强、乙烯收率和热效率高的新型蒸汽裂解炉。目前，石脑油裂解温度已提高到840～860℃，单程小直径炉管裂解温度巳提高到900℃，石脑油裂解单程乙烯收率提高到28％～35％。第 3 页由于蒸汽裂解法技术已日臻完善，可改进的余地并不大，加上该法反应温度高、所用耐高温合金材料昂贵、耗能高、易结焦、以及原料要求苛刻(轻质原料油)，所以近年来，催化工作者将更多的注意力转向用其他新技术生产乙烯的研究，包括催化裂解制乙烯技术、甲烷氧化偶联技术、乙烷氧化脱氢技术、炼厂干气选择氧化技术、天然气经甲醇或二甲醚制低碳烯烃技术等。这些技术的目的在于优化乙烯原料资源配置，从天然气到重油(渣油)各种烃类都得到充分利用，并节能降耗，降低乙烯成本，提高乙烯收率。催化裂解制乙烯是在高温蒸汽和酸性催第 4 页化剂存在下，烃类裂解生成乙烯等低碳烯烃的技术。该过程是以自由基反应为主，伴随着碳正离子反应，因而比蒸汽裂解反应温度低。通过对固体酸催化剂的改性，可选择性地裂解生成以乙烯为主的低碳烯烃，收率在50％以上，从而突破传统的催化裂化生产液相产品为主的技术路线。催化裂解制取低碳烯烃的研究始于上世纪60年代，到80年代仅有前苏联半工业化生产试验的报道，以及2000年日本工业化报道。石油化工科学研究院从80年代中期开始了重油催化裂解制丙烯技术，近年来又开始研究重油催化裂解制乙烯技术，也有相当的进展。洛阳石油第 5 页化工工程公司炼制研究所于80年代末开展了对重油直接催化裂化制乙烯工艺和催化剂的研究工作，现已进入工业化试验阶段。烃类催化裂解制轻烯烃是一种有吸引力的技术，到目前为止，国内外已发表了许多研究结果和专利，其研究的目标如下：(1)提高烯烃的选择性以减少原料消耗；(2)降低反应温度，降低烯烃生产的能耗；(3)增加裂解反应产品分布的灵活性，不但可提高乙烯收率，亦可增加丙烯收率；第 6 页(4)提高乙烯装置对原料的适应性，提供能加工重质烃类馏分生产轻烯烃的技术，因为重烃直接用于管式炉热裂解是很困难的。催化裂解主要致力于催化剂的开发，此类催化剂应具有高活性和选择性以及低的氢转移活性，既要保证比热裂解过程中的乙烯等低级不饱和化合物收率更高，甲烷和液体产物更低，同时还要具有高稳定性和强度，而且应结焦少，以保证长周期运转。国外催化裂解制乙烯专利中申请的催化剂大致可分为三大类：(1)无定性和结晶型硅铝酸盐类常规裂解催化剂；第 7 页(2)碱或碱土金属铝酸盐化合物；(3)在不同载体上载有不同金属氧化物的催化剂，载体有氧化铝、浮石及无定性和结晶型(沸石)硅酸铝等。烃类裂解制乙烯非酸性催化剂烃类裂解制乙烯研究工作始于二十世纪60年代，研究核心是开发合适的催化剂，揭示非均相裂解机理及载体与催化剂之间的相互影响。各种催化剂在700～750℃间可获得高乙烯收率，重点是解决催化剂的稳定性和结焦后催化剂的再生问题。有文献报道，以钒酸钾为催化剂，比表第 8 页面积小(<1m2／g)、氧化硼改性的α—氧化铝大孔陶瓷(孔径10、15μm)为载体，所用的原料为沸程42～180℃的直馏汽油、汽油—催化重整抽余油(40～150℃)和宽馏份轻烃，进行了半工业试验研究。结果表明：(1)该催化剂适用于各种馏分和组成的气体和裂解原料。(2)催化剂加速了烃类裂解，提高了乙烯选择性，与热裂解相比活化能降低60～80kJ/mol。(3)催化裂解按自由基机理和按均相—非均相机理进行，一次断裂键为均相和非均相，二次转化主要为非均相反应。第 9 页(4)汽油在空速3～3.5h-1、稀释蒸汽(质量分数)60％～75％条件裂解时，适宜的裂解温度为780～785℃，丙烯在760℃达到峰值；停留时间为0.1～0.2s时乙烯、丙烯收率最高。可见，其最佳裂解温度比热裂解要低30～60℃。(5)汽油裂解运行2000h，焦炭为12％(以催化剂计)，此结焦量可与热裂解过程的结焦情况相比拟。(6)催化剂在最佳条件下运行5000h，未发现催化剂活性下降，可见稳定性很好。(7)催化剂总使用寿命为3年，再生周期为1500～2000h，可用含少量氧的蒸汽—第 10 页空气再生，再生时间为24～30h。前苏联古比雪夫合成醇厂将原处理量为4t汽油/h的高温热裂解炉改为催化裂解炉后，裂解温度由830℃降为780～790℃，停留时间从O.6～0.7s缩短至0.1～0.2s，而乙烯收率从26％提高到34.5％，丙烯收率从14.6％增加到17.5％。HCC工艺借鉴了成熟的重油催化裂化工艺技术，采用提升管反应器（或下行管式反应器）来实现高温(660～700℃)、短接触时间(<2s)的工艺要求，所用的催化剂可选自SiO2、Al203、MgO、CaO、BaO、ZrO2、MnO2、TiO2化合第 11 页物及其混合物。也可采用经碱性或碱土金属氧化物改性的硅酸铝(天然的或人工的)。此外，还可以加入部分八面沸石或经Ⅷ族、ⅦB族、ⅥB族金属离子交换的八面沸石。为了满足HCC工艺的要求，该催化剂必须具有较好的裂化活性、裂解选择性和焦炭选择性，适当的孔体积、孔径分布和比表面积及较强的抗重金属污染的能力，良好的机械强度、水热稳定性和流态化性能。在中型提升管试验装置上，用LCM-5放大样品考察四种重质原料油的裂解性能。在优化工艺条件下的裂解试验结果表明，三种渣油中，ATB－1的裂解性能最好，在相对缓和的工艺条件下，乙烯第 12 页产率25.95％，丙烯产率14.09％，C2～C4总烯烃产率达到46.64％。另外两种渣油的裂解性能略差。试验选用的直馏馏分油的乙烯和丙烯产率分别达到27.74％和15.77％，C2～C4总烯烃产率达到53.63％。对照原料油性质可知，重油裂解与轻质油裂解相似，也存在原料油性质的影响，随着原料油BMCI值的增加，乙烯及总烯烃产率呈下降趋势。烃类裂解制乙烯酸性催化剂研究最近，日本材料与化学研究所和日本国家石油化学公司用负载于沸石上的镧催化剂，小试乙烯和丙烯的总收率达到61第 13 页％，在3000t/a装置上的裂解条件为650℃和0.1～0.2MPa，裂解温度比传统热裂解的820℃低，能耗降低20％。有文献将具有ZSM-5结构的沸石催化剂应用于催化裂解制乙烯工艺，并在此方面获得了有吸引力的较系统的研究结果。由此看来，在催化剂中适当增加合适种类的沸石，再辅以金属或金属氧化物改性，是催化裂解制乙烯催化剂的发展方向。有文献还报道说，进一步选用了具有MFI结构的五元环高硅沸石ZRP(具有与ZSM-5相同的结构)作为催化裂解催化剂的活性组分。ZRP-1是一种含稀土的五元环沸石，已被成功应用在催化裂解第 14 页制丙烯的DCC工艺中，ZRP-3是一种含稀土且硅铝比比ZBP-1高1倍左右的五元环沸石。在小型固定流化床反应装置上，采用大庆蜡油为原料，在反应温度680℃、剂油比10、质量空速10h-1操作条件下，进行了含ZRP-3和ZRP-1催化剂的对比试验。结果显示，含ZRP-3催化剂的乙烯产率、乙烯选择性和乙烯/丙烯比都明显高于ZRP-1对比剂。这是由于ZRP－3沸石不含稀土，进一步降低了催化剂的氢转移反应活性，提高了催化剂的烯烃选择性。因此，ZRP－3沸石适合作为催化热裂解催化剂的基础活性组分。
烃类热裂解制烯烃的技术趋势主要有以下几种：1. 温度和压力控制: 通过降低温度或压力，提高裂解效率；2. 反应器设计: 通过改变反应器的结构和反应条件，提高反应效率和裂解效率；3. 催化剂: 通过使用多功能催化剂，提高反应效率；4. 增压技术: 通过应用超临界流体技术和超高压增压技术，利用超临界流体的溶解性，提高裂解效率。