用于丙烷脱氢反应的铬催化剂的制备及其改性研究

发布时间：2017-07-08 14:13

  本文关键词：用于丙烷脱氢反应的铬催化剂的制备及其改性研究

  更多相关文章： 酒精共沉淀法 浸渍法 Cr-Ni/Al催化剂 Cr物系

【摘要】：目前,CrO_x和Pt系催化剂是丙烷催化脱氢常用的两种催化剂。铬系催化剂因其良好的催化性能以及价格优势受到广泛的关注。本文采用两种制备方法制备了Cr系催化剂,在浸渍法的基础上,对催化剂添加助剂进行改性研究。首先以酒精共沉淀法制备了不同含量的Cr/Al_2O_3催化剂(Co-Cr/Al)。通过各种表征方法,分析Cr/Al_2O_3催化剂的物理结构和化学特性。通过对比评价,确定了最佳的铬含量。实验结果表明酒精共沉淀法制备的Cr/Al_2O_3催化剂具有活性氧化铝的XRD特征峰,比表面积较大,活性组分和载体之间存在相互作用。随着各含量的变化,催化剂表面上Cr~(6+)/Cr~(3+)的比值在不断减少,当铬含量在7.5%时,Cr~(6+)/Cr~(3+)的比值为0.83。另外确定了最佳的铬含量为7.5%,其对应的丙烷转化率为62%,丙烯选择性为91%。但是,酒精共沉淀法实验重复性比较差,制备过程中影响因素较多,易造成药品浪费,污染环境。其次,用浸渍法制备Cr/Al催化剂(Im-Cr/Al)并研究了最佳浸渍量,以及最佳老化温度,并将两种方法制备的催化剂进行对比分析。结果表明:其最佳浸渍量为5%,5.0Cr/Al催化剂的丙烷转化率为43%,丙烯选择性为94~95%。最佳的老化温度为25℃,和Co-Cr/Al催化剂相比,Im-Cr/Al催化剂的表面酸性位点,尤其是碱性位点都比较少,活性组分和载体之间的结合力较弱,催化剂表面上的易形成聚合态的铬物系,这些都有利于催化剂催化活性的提高。但Co-Cr/Al催化剂比表面积较大,其表面上有更多的有利于丙烷脱氢的铬活性位点,因此有较高的催化活性。尽管如此,浸渍法实验重复性比较好,有利于研究催化剂活性组分的催化机理,因此决定在后续的研究中采用浸渍法制备催化剂。最后对Im-Cr/Al催化剂进行改性研究,希望通过助剂的添加,在同等或者降低铬含量的基础可以提高催化剂的催化活性。实验结果表明:在添加的Ca、Mo、La、Fe、Zn、Y、Cu、Ni Sn等助剂中,Ni助剂对Cr/Al催化剂催化性能影响最大。经过表征,Ni的添加增加了催化剂表面上弱碱性位的百分含量,同时减弱了催化剂表面上弱酸性的百分含量,而且Ni物系以及铬物系存在相互作用,催化剂表面上增加了聚合态Cr物系和还原态的Cr~(3+)物系,这都有利于催化剂催化性能的提高。2.5Cr-Ni/Al催化剂的初始转化率(47%)比2.5Cr/Al催化剂的初始转化率(29%)高18%,两者的丙烯选择性相差不大。
【关键词】：酒精共沉淀法 浸渍法 Cr-Ni/Al催化剂 Cr物系
【学位授予单位】：上海师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.36
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-19
• 1.1 丙烷脱氢制丙烯研究的背景和意义8
• 1.2 国内外研究现状8-10
• 1.3 丙烷脱氢制备丙烯的催化剂体系10-15
• 1.3.1 铂系催化剂10
• 1.3.2 铬系催化剂10-14
• 1.3.3 其他体系的催化剂14-15
• 1.4 催化剂制备方法15-16
• 1.5 丙烷脱氢理论热力学计算分析16-18
• 1.6 本课题选题依据及主要研究内容18-19
• 第二章 实验部分19-23
• 2.1 实验原料与试剂19-20
• 2.2 实验设备20
• 2.3 催化剂的表征方法20-21
• 2.3.1 X-射线衍射（XRD）20
• 2.3.2 低温氮气物理吸附/脱附测试20-21
• 2.3.3 氨气/二氧化碳程序升温（NH_3/CO_2-TPD）21
• 2.3.4 程序升温还原（H_2-TPR）21
• 2.3.5 X射线电子能谱（XPS）21
• 2.3.6 紫外可见漫反射（UV-Vis DRS）21
• 2.4 催化剂的评价方法21-22
• 2.5 催化剂性能的计算方法22-23
• 第三章 酒精共沉淀法制备Cr/Al_2O_3催化剂及其性能的研究23-35
• 3.1 引言23
• 3.2 实验部分23-24
• 3.3 Cr/Al_2O_3催化剂的表征24-31
• 3.3.1 Cr/Al_2O_3催化剂的XRD分析24
• 3.3.2 Cr/Al_2O_3催化剂的低温氮气吸附/脱附24-25
• 3.3.3 Cr/Al_2O_3催化剂的NH_3/CO_2-TPD分析25-27
• 3.3.4 Cr/Al_2O_3催化剂的程序升温还原（H_2-TPR）分析27-29
• 3.3.5 Cr/Al_2O_3催化剂XPS分析29-30
• 3.3.6 Cr/Al_2O_3催化剂的Uv-vis光谱分析30-31
• 3.4 Cr/Al_2O_3催化剂的催化脱氢性能分析31-34
• 3.4.1 Cr/Al_2O_3催化剂的催化脱氢性能分析31
• 3.4.2 Cr/Al_2O_3催化剂的再生性能分析31-34
• 3.5 本章小结34-35
• 第四章 浸渍法制备Cr/Al催化剂及其性能的研究35-45
• 4.1 引言35
• 4.2 实验部分35
• 浸渍法制备Cr/Al催化剂35-36
• 4.3 浸渍法、酒精共沉淀制备Cr/Al催化剂的对比表征分析36-41
• 4.3.1 Cr/Al催化剂的XRD分析36
• 4.3.2 Cr/Al催化剂的低温氮气吸附/脱附分析36-37
• 4.3.3 Cr/Al催化剂的NH_3/CO_2-TPD分析37-39
• 4.3.4 Cr/Al催化剂的程序升温还原（H_2-TPR）分析39
• 4.3.5 Cr/Al催化剂XPS分析39-41
• 4.4 Cr/Al催化剂的催化脱氢性能分析41-44
• 4.4.1 浸渍法Cr/Al催化剂的催化脱氢性能分析41
• 4.4.2 Cr/Al催化剂的浸渍温度的分析41-42
• 4.4.3 不同制备方法的Cr/Al催化剂催化性能分析42-44
• 4.5 本章小结44-45
• 第五章 浸渍法Cr/Al催化剂改性研究45-63
• 5.1 引言45
• 5.2 实验部分45
• 5.3 Cr-Ni/Al催化剂的表征45-55
• 5.3.1 Cr-Ni/Al催化剂的XRD分析45-46
• 5.3.2 Cr/Al_2O_3催化剂的低温氮气吸附/脱附46-47
• 5.3.3 Cr-Ni/Al催化剂的NH_3/CO_2-TPD分析47-49
• 5.3.4 Cr-Ni/Al催化剂的程序升温还原（H_2-TPR）分析49-51
• 5.3.5 Cr/Al_2O_3催化剂XPS分析51-54
• 5.3.6 Cr/Al_2O_3催化剂的Uv-vis光谱分析54-55
• 5.4 Cr/Al催化剂的催化脱氢性能分析55-62
• 5.4.1 对不同Cr含量的Cr/Al催化剂的改性研究55-58
• 5.4.2 Cr-Ni//Al催化剂的再生性能分析58-62
• 5.5 本章小结62-63
• 第六章 全文总结63-64
• 参考文献64-70
• 攻读研究生阶段所取得的成绩70-71
• 致谢71

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 朱昌厚;;高温变换催化剂床层的反吹[J];天然气化工(C1化学与化工);1982年01期

2 彭明华;催化剂工程在硫酸生产中所起的作用[J];硫酸工业;1978年S1期

3 罗家立;;车轮状烃类蒸汽转化催化剂的评述[J];化肥工业;1982年06期

4 郭汉贤;;论化肥催化剂的硫中毒[J];化肥工业;1983年05期

5 杨彦伟,吴全贵,王赞峰,武法咏;低变催化剂的非氧化卸出方法[J];化肥设计;2000年06期

6 孙永胜;低变催化剂还原流程的改造[J];大氮肥;2000年03期

7 纵秋云;中压耐硫变换工艺及催化剂的使用现状[J];齐鲁石油化工;2001年01期

8 吴崎;高温变换催化剂使用状况分析及更换方案探讨[J];大氮肥;2002年05期

9 汪忠明;监控再生操作 降低催化剂跑损[J];安徽化工;2003年03期

10 万兵;变换催化剂的使用和评价[J];小氮肥;2003年01期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 周新娣;卢福明;;Z-503预转化催化剂的工业应用[A];炼厂制氢、废氢回收与氢气管理学术交流会论文集[C];2008年

2 吕洪浩;曹昭君;刘阿萍;;使用钴钼系催化剂过程中的注意事项[A];第五届全国工业催化技术与应用年会论文集（下册）[C];2008年

3 王建国;;钴钼耐硫变换催化剂的装填及硫化[A];第七届全国工业催化技术及应用年会论文集[C];2010年

4 胡召芳;陈荔;刘应杰;刘华伟;李木林;胡典明;王先厚;孔渝华;;CTO-1脱氧催化剂的工业应用[A];第六届全国工业催化技术及应用年会论文集[C];2009年

5 阎富山;罗继刚;;预载活性组分汽油脱臭催化剂床层压降增大和活性下降原因分析及对策[A];第1届全国工业催化技术及应用年会论文集[C];2004年

6 王元琪;梁长君;高慧东;;DZG-10催化剂的首次工业应用[A];第2届全国工业催化技术及应用年会论文集[C];2005年

7 艾中秋;;RN-10B催化剂在沧州分公司加氢精制装置上的应用[A];第三届全国工业催化技术及应用年会论文集[C];2006年

8 杜霞茹;李锋;付桂芝;肖菲;束庆宇;刘振峰;;低温SCR脱除NOx催化剂的开发[A];第十届全国工业催化技术及应用年会论文集[C];2013年

9 杜彩霞;;制氢原料加氢净化催化剂使用技术[A];第2届全国工业催化技术及应用年会论文集[C];2005年

10 江展昌;范涌泉;范钦红;;JB-1新型耐硫变换催化剂的中试与工业应用[A];第2届全国工业催化技术及应用年会论文集[C];2005年

中国重要报纸全文数据库 前4条

1 李杰;烃类原料蒸汽转化制氢系列催化剂及技术成功[N];科技日报;2006年

2 王永军　白志敏;从春到夏的坚守与突破[N];中国石化报;2011年

3 原化学工业部副总工程师 中国氮肥工业协会原理事长 王文善;催化剂，，CO变换工艺的灵魂[N];中国化工报;2014年

4 ;节能型全径向串塔新工艺的五大特性[N];中国化工报;2007年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 蒋坚;基于微纤维结构化的F-T合成蜡油氢解催化剂制备、结构及性能研究[D];华东理工大学;2016年

2 钟光祥;人工神经网络辅助设计六氟丙烯氢氟化催化剂[D];浙江大学;1999年

3 彭悦;选择性催化还原氮氧化物铈基催化剂的研究[D];吉林大学;2012年

4 吴慧雄;二氧化硫催化氧化反应器流向变换强制周期操作的模型化[D];北京化工大学;1995年

5 孙昱东;原料组成对渣油加氢转化性能及催化剂性质的影响[D];华东理工大学;2011年

6 李俊峰;氧化铈基催化剂的制备及催化氧化性能的研究[D];华东理工大学;2012年

7 武新颖;丙烯氨氧化合成丙烯腈催化剂氧化/还原行为研究[D];北京化工大学;2009年

8 李文泽;碳一化学品转化反应及催化剂的研究[D];东北大学;2011年

9 王丽霞;过渡金属基催化剂在乙醇合成乙酸乙酯反应中催化性能的研究[D];吉林大学;2010年

10 李菁;掺杂六铝酸盐催化剂上甲烷二氧化碳重整反应研究[D];吉林大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 张莎;Ni-Mo型润滑油加氢处理催化剂研究[D];中国石油大学(华东);2014年

2 洪国泰;乙炔氢氯化金催化剂开发及应用研究[D];浙江大学;2016年

3 窦华中;液相烷基化及烷基转移催化剂长周期运行的研究[D];兰州大学;2013年

4 王超;乙酸乙酯加氢制乙醇催化剂的研究[D];华东理工大学;2016年

5 沈叶婷;薄壁多通孔甲烷化催化剂反应工程基础研究[D];华东理工大学;2016年

6 宛政;Ni泡沫结构化催化剂的传热性能及其用于甲烷化反应的研究[D];华东理工大学;2016年

7 周继鹏;异形催化剂上乙烯催化氧化的反应工程计算及多尺度模拟[D];华东理工大学;2016年

8 韩铮;原位热解制备氮掺杂碳负载的钼基催化剂及其加氢脱氧反应研究[D];中国科学技术大学;2016年

9 李佩佩;用于丙烷脱氢反应的铬催化剂的制备及其改性研究[D];上海师范大学;2016年

10 彭乔;甲烷裂解制氢催化剂的制备及其性能与模拟研究[D];华中师范大学;2016年

本文编号：534898