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研究生： 蔡坤曄
Kun-Yeh Tsai
論文名稱： 苯在Pt/Hβ的開環及異構化反應研究
指導教授： 王奕凱
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 工學院 - 化學工程學系
Department of Chemical Engineering
論文出版年： 2006
畢業學年度： 94
語文別： 中文
論文頁數： 73
中文關鍵詞： 苯 、開環 、異構化
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    • 本實驗旨在研究利用擔載白金的β沸石為觸媒，以苯與氫氣為進料在小型高壓反應系統中進行苯的氫化及異構化反應研究。期望能找到較好的反應條件，或透過不同的改質方法，來瞭解苯的氫化反應及異構化反應，並增進異構化反應進行的能力。
    首先比較以不同觸媒為載體擔載白金的反應能力。在反應溫度為250℃、壓力為300psi、WHSV為2、H2/HC為6的反應條件下，各觸媒皆擔載0.3 wt％的白金進行反應，結果發現以Pt/β-25的反應性最佳。其MCP/CH值最高，且裂解產物生成量最少。
    以β-25利用初濕含浸法擔載白金0.3 wt％後改變反應溫度、壓力、WHSV、H2/HC來找出最佳的反應條件。由實驗結果得知在溫度為250℃、壓力為300psi、WHSV為2、H2/HC為6的反應條件下可以得到最佳的反應結果，其MCP/CH值為2.93，裂解產物生成量（C1∼C4）約為11 wt％。升高溫度有利於提高異構化反應的進行，但是同時亦會增加裂解產物生成量；提高WHSV會使得反應物的觸媒上的滯留時間減少，故會降低異構化反應及裂解反應的進行；提高H2/HC會造成反應物在觸媒上的滯留時間減短，所以會使得異構化及裂解反應都減少，但過低的H2/HC會使積碳在孔道口生成，或是由於氫化後氫氣分壓的不足而降低反應速度，造成觸媒活性降低；而增加壓力會使異構化反應及裂解反應都增加，但在高壓下裂解產物的大量生成會造成MCP/CH值的降低。
    為了進一步提高異構化反應的能力，利用離子交換法擔載白金0.3 wt％在相同的反應條件下進行反應，可知利用離子交換法可以得到較佳的異構化能力，其MCP/CH值為3.59，且裂解產物生成量更低，約為4 wt％。推測是因為白金在觸媒內部較在表面更能促進異構化反應的進行。為了探討在Pt/β-25上的反應機制，分別利用環己烷、環己烯、甲基環戊烷、正己烷、及正庚烷為進料進行反應。由裂解產物生成量得知，反應大部分的裂解產物生成是由環己烷的開環，形成C7產物後由C7分子裂解而來。
    本實驗亦嘗試在相同的金屬擔載量下比較只擔載Pt及擔載Pt和Ru的差異，多擔載Ru會造成MCP/CH值的降低並使得裂解產物生成量增加，不能達到預期的效果，故使用Pt/β是最適合本實驗的觸媒。

    摘要 -------------------------------------------------------------------------------I 謝誌 -----------------------------------------------------------------------------III 目錄 -----------------------------------------------------------------------------IV 圖目錄 ------------------------------------------------------------------------ VII 表目錄 ------------------------------------------------------------------------- IX 第一章、緒論 -------------------------------------------------------------------1 1.1 研究緣起 ----------------------------------------------------------------- 1 1.2 研究方向及目標 -------------------------------------------------------- 2 第二章、文獻回顧 ------------------------------------------------------------5 2.1 氫化反應及其熱力學限制 -------------------------------------------- 5 2.1.1 氫化反應的熱力學限制 ------------------------------------------5 2.1.2 苯氫化反應的機構 ------------------------------------------------8 2.2異構化反應 --------------------------------------------------------------10 2.2.1 苯氫化後再異構化的熱力學限制 -----------------------------10 2.2.2 異構化反應的機構 -----------------------------------------------12 2.2.3苯經氫化後的異構化 ---------------------------------------------16 2.3 開環裂解反應 ----------------------------------------------------------18 2.3.1 開環反應 -----------------------------------------------------------18 2.3.2 裂解反應 -----------------------------------------------------------20 β-scission反應 ---------------------------------------------------------21 第三章 觸媒製備與實驗設備 -----------------------------------------24 3.1觸媒的製備 --------------------------------------------------------------24 3.1.1　初濕含浸法 ------------------------------------------------------24 3.1.2　離子交換法 ------------------------------------------------------26 3.2觸媒的特性分析 --------------------------------------------------------26 3.2.1　觸媒的矽鋁比測定 ---------------------------------------------26 3.3 觸媒活性測試 ----------------------------------------------------------30 3.3.1實驗裝置 ------------------------------------------------------------30 3.4數據分析 --------------------------------------------------------------- 33 3.4.1產物分析 ----------------------------------------------------------33 3.4.2名詞解釋及定義 ---------------------------------------------------35第四章、實驗結果與討論 -----------------------------------------------37 4.1 不同觸媒間的比較 -------------------------------------------------37 4.1.1不同觸媒的比較 ------------------------------------------------37 4.2 Pt/β-25的反應結果 ------------------------------------------------- 41 4.2.1 改變溫度 --------------------------------------------------------41 4.2.2改變液體進料流速（WHSV） --------------------------------44 4.2.3 改變進料氣液比（H2/HC） ---------------------------------46 4.2.4 高溫與高流速下的效應 --------------------------------------49 4.2.5 改變反應壓力 --------------------------------------------------51 4.3 初濕含浸法與離子交換法的比較 -------------------------------53 4.4 利用環己烷與環己烯為進料進一步探討 ----------------------58 4.5 擔載雙層金屬觸媒的反應結果 ----------------------------------63 第五章、結論 ----------------------------------------------------------------68 第六章、參考文獻------------------------------------------------------------70

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