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2023年2月精细石油化工进展第24卷第1期

异丁烷正构化反应的热力学分析

李修伟

百色祈福高级中学，广西百色533000

摘要对异丁烷的正构化过程进行热力学分析，重点计算异丁烷正构化过程中各反应的标准摩

尔反应恰、标准摩尔反应吉布斯自由能和标准平衡常数，分析各种反应的竞争趋势以及温度、氢烃

比对反应平衡转化率的影响。结果表明，异丁烷正构化与异丁烷裂解反应都属于吸热反应，标准平

衡常数随着温度的升高而增大，较高的反应温度对这两个反应均有利。在热力学上，高温有利于异

丁烷正构化反应的进行，随着反应温度的升高，异丁烷的平衡转化率增大。异丁烷裂解以生成甲烷

和丙烯为主，且异丁烷裂解反应比异丁烷正构化反应更容易进行。氢烃比对异丁烷正构化反应的

转化率和选择性有重要影响，应综合考虑异丁烷的脱氢过程和正丁烯的加氢过程，选择适宜的氢

烃比。

关键词异丁烷正构化反应烩变吉布斯自由能变热力学分析异丁烷裂解

乙烯是重要的化工基础原料，关系着国计民验确定异丁烷正构化的主要反应体系，对异丁烷

生，其产能是衡量化学工业发展的重要指标之一。正构化的各个反应进行较详细的热力学计算，并

以液化石油气为原料（主要是异丁烷和正丁烷)进讨论各种反应的竞争趋势以及不同反应条件对平

行蒸汽裂解生产乙烯，被认为是生产乙烯的重要衡转化率的影响，以期为催化剂的研制、反应器的

途径[1-2]。但是，由于正丁烷和异丁烷的分子结构设计和操作条件的最优化提供理论基础。

不同，正丁烷裂解制乙烯的收率是异丁烷裂解的

1吴

异丁烷正构化反应体系确定

3倍[3-4],因此，增加液化石油气中正丁烷的比例可

研究通过实验来确定异丁烷正构化的反应体

以大大提高乙烯的收率。将异丁烷正构化为正丁

系。反应的原料为纯度99.9%的异丁烷和纯度

烷，作为蒸汽裂解的原料，是提高C.烷烃化工综

99.9%的H,；使用的催化剂为采用浸渍法制备的

合利用率的重要途径。

Pd-SO2-/ZrOz，Pd的负载量（质量分数）为2.5%；

目前，学者对于提高C烷烃化工综合利用率

反应产物采用Agilent8890型气相色谱进行分析。

的研究主要集中在将正丁烷异构化为异丁烷上。

实验用的主要化学药品信息如表1所示。

张文芳等[5]在SO2-/ZrO,-Al,O,催化剂和H-USY分

子筛上考察了不同酸的性质对正丁烷异构化的影表1化学药品信息

响，艾沙·努拉洪等[6]考察了含不同比例异丁烷的

试剂厂家纯度

混合丁烷对Au/HZSM-5催化剂的异构化选择性。异丁烷广西南宁空分气体有限责任公司99.9%

目前，学者在正丁烷异构化的催化剂制备与工艺浓硫酸国药集团化学试剂有限公司98%

条件的优化上做了一定的工作，而对热力学方面硝酸锆国药集团化学试剂有限公司化学纯

的研究还较少，对异丁烷正构化制正丁烷的热力硝酸钯国药集团化学试剂有限公司99.9%

学研究更鲜有报道。刘铁生等[7]计算了反应温度氢气广西南宁空分气体