王伟，程可可，薛建伟，张建安

1 太原理工大学精细化工研究所，太原 030024

2 清华大学核能与新能源技术研究院，北京 100084

响应面法优化Zn-Mn-Co/HZSM-5催化乙醇脱水制乙烯

王伟1,2，程可可2，薛建伟1，张建安2

1 太原理工大学精细化工研究所，太原 030024

2 清华大学核能与新能源技术研究院，北京 100084

采用响应面法研究温度、乙醇浓度、质量空速对锌、锰、钴改性的 HZSM-5催化乙醇脱水制备乙烯过程中乙烯收率的影响。结果表明反应温度对乙烯收率影响最大，并且各因素之间存在交互作用。用响应面方法确定乙醇脱水制备乙烯的最佳工艺条件是：温度261.3 ℃，乙醇浓度34.4%，质量空速1.18 h−1，在该条件下乙烯收率达到98.69%。

乙醇，脱水，乙烯，响应面法，HZSM-5

Abstract:The effects of reaction temperature, ethanol concentration and weight hourly space velocity (WHSV) on the ethylene production from ethanol dehydration using zinc, manganese and cobalt modified HZSM-5 catalyst were investigated by response surface methodology (RSM). The results showed that the most significant effect among factors was reaction temperature and the factors had interaction. The optimum conditions were found as 34.4% ethanol concentration, 261.3 °C of reaction temperature and 1.18 h−1of WHSV, under these conditions the yield of ethylene achieved 98.69%.

Keywords:ethanol, dehydration, ethylene, response surface methodology (RSM), HZSM-5

乙烯是最重要的有机化工原料之一，被用于生产聚乙烯、环氧乙烷、二氯乙烷等。目前乙烯主要来自高级烃的裂解，例如石脑油、液化石油气的裂解[1-2]。这一过程的能耗高，并且还要排放大量的CO2[3]。与这种传统的乙烯合成方法相比，乙醇脱水制备乙烯由于反应温度低，乙烯收率、纯度高，分离提纯相对简单而使得乙醇脱水制备乙烯更有吸引力[4-5]。此外乙醇可以来自可再生资源，这就使得乙烯生产可以不依赖于石油资源[2]。目前，生物乙醇作为一种生物能源主要用来代替汽油，其利用方法有两种：一种是与汽油直接混合使用；另一种是用生物乙醇来制取乙基叔丁基醚 (ETBE) 添加到汽油中使用[6-7]。生物乙醇制乙烯开辟了生物乙醇利用的新途径，如能使其工业化会使得生物乙醇的需求量增加，进而加快生物乙醇生产技术改进的步伐。……