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面向相对分子质量分布的1-癸烯连续齐聚过程动力学模型

2021-10-10顾雪萍袁诗谣冯黄河冯连芳褚洪岭张才亮

化学反应工程与工艺 2021年1期
关键词:催化剂模型

顾雪萍,袁诗谣,冯黄河,冯连芳,褚洪岭,张才亮,刘 通

1.化学工程联合国家重点实验室,浙江大学化学工程与生物工程学院,浙江 杭州 310027;2.浙江大学衢州研究院,浙江 衢州 324000;3.中国石油天然气股份有限公司大庆化工研究中心,黑龙江 大庆 163714

聚α-烯烃(PAO)是一种合成润滑油基础油,由线性α-烯烃齐聚而成。相比传统矿物基础油,PAO在黏度指数、挥发性、热氧化安定性、闪点和倾点等性能指标上都表现优越[1],因此占据了全球合成基础油需求总量的42%~50%[2],其中低黏度PAO 占据了全球PAO 总需求的90%[3]。BF3催化剂催化合成的基础油具有黏度指数高和相对分子质量分布窄等特点[4],被广泛用于低黏度PAO 的生产[5-6]。

基于反应机理的α-烯烃齐聚反应微观动力学的研究主要集中在AlCl3和茂金属等催化体系。吴俊敏等[7]研究了AlCl3/乙醇络合催化体系下1-癸烯齐聚反应动力学,得到聚合反应的表观活化能(Ea)为4.98 kJ/mol。在1-癸烯齐聚微观动力学模型的建立过程中做了如下假设:1)聚合度大于5 的产物含量为0;2)不同聚合度产物与其碳正离子间存在化学平衡;3)不对聚合产物的同分异构体进行区分。但此动力学模型包含的链增长反应不够全面且模型的准确性未得到验证。Techopittayakul 等[8]研究了不同温度下钨酸锆催化1-癸烯齐聚的反应,结果显示生成二聚体的活性位点数为2,三聚体是由二聚体与单体的结合形成,所涉及活性位点数为3。二聚和三聚反应的Ea分别为(21.0±0.5) kJ/mol 和(33.0±0.6) kJ/mol。江洪波等[9]在茂金属催化剂单活性中心动力学模型的基础上增加了催化剂失活的反应,且认为催化剂失活与活性链自失活的反应速率常数相同,并采用矩方法计算了活聚物和死聚物的链长分布,得到聚合产物的平均分子质量。……

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