低碳烯烃在小孔SAPO分子筛上的裂解性能与失活的研究

发布时间：2020-05-24 06:53

【摘要】：丙烯是石化中基本原料之一,随着我国经济的发展,丙烯需求量逐年增长,并产生供求关系上的缺口。因此,开发高丙烯选择性的烯烃裂解催化剂成为了研究热点。其中,小孔SAPO分子筛催化剂因具有诸多优点而受到了广泛关注。本文合成了不同硅含量的SAPO-34(CHA)、SAPO-18(AEI)、SAPO-34/18(CHA/AEI)共晶三种八元环小孔SAPO分子筛,并应用XRD、NH_3-TPD、BET、SEM等仪器对其进行分析与表征;在固定床反应器上使用三种SAPO分子筛对1-丁烯、1-己烯与1-辛烯三种不同碳数的烯烃进行了催化性能的评价。证明了适量增加硅含量可提升SAPO分子筛的酸量,但酸量存在限度;并且过高的酸量会导致副反应发生,并降低丙烯的选择性与收率;其中,SAPO-34/18共晶分子筛具有片型层状结构、较高的比表面积与孔体积、适量的酸量,在催化低碳烯烃裂解中表现出最高的丙烯选择性与收率,体现了最佳的反应性能。本文还考察了不同反应温度和空速对SAPO-34/18共晶分子筛催化1-丁烯、1-己烯与1-辛烯三种烯烃的影响,结果表明SAPO-34/18共晶分子筛催化1-丁烯裂解的最佳反应温度与空速为:520℃、2.5h~(-1);1-己烯为:500℃,2.5h~(-1);1-辛烯为:500℃,2.5h~(-1)。为简化计算,本文使用Materials studio分子模拟软件模拟了SAPO-18的空间骨架结构,构成简化模型,并用于考察1-丁烯、1-己烯与1-辛烯催化裂解的反应机理:1-丁烯在催化裂解中,遵循烯烃二聚机理,小孔SAPO分子筛中特定笼体结构有利于特殊形态的C_8~+碳正离子的生成,并提高丙烯选择性、收率;1-己烯与1-辛烯由于较高的碳原子数,以直接裂解为主,1-己烯由于特殊的碳原子数,裂解时从碳链中央断裂而使得丙烯的选择性与收率最高;而1-辛烯由于碳链较长,易发生孔口吸附催化,导致产物中异构烯烃的收率升高。本文使用了XRD、TGA、BET等仪器分析比较了SAPO-34、SAPO-18、SAPO-34/18共晶三种小孔SAPO分子筛催化剂在催化1-丁烯裂解反应的失活,相比SAPO-34与SAPO-18,SAPO-34/18共晶分子筛催化1-丁烯裂解中产生的积碳量最少,反应前后XRD衍射峰强度与BET比表面积、微孔体积的变化量较小。因此,SAPO-34/18共晶分子筛在催化1-丁烯裂解中具有最好的催化活性稳定性与相对最佳积碳控制能力。最后,本文再以TGA、BET、XRD等仪器对催化1-己烯与1-辛烯的裂解反应后的SAPO-34/18共晶分子筛进行分析表征,证明了1-辛烯的积碳控制水平与催化活性稳定性水平稍好于1-丁烯;而1-己烯在三种烯烃裂解反应中表现出最佳的积碳控制水平与最高的催化活性稳定性,在低碳烯烃催化裂解制丙烯中具有最高的研究前景与价值。
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东北石油大学硕士研究生学位论文第一章文献综述低碳烯烃催化裂解制丙烯的研究进展烯有蒸汽热裂解[7]与催化裂解[8]两种途径。在裂解料[9]。本文将介绍国内外的主要裂解制取丙烯的工 Superflex 工艺艺由美国 Arco 公司开发，该工艺以低碳烯烃为原应温度为 600-650℃下进行反应，将低碳烯烃转化

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图 1-2 propylur 工艺流程由日本旭化成化学公司开发的催化裂解制取烯烃在反应温度为 530-600℃，压力为 1-5 个大气压，应器上反应，丙烯收率可以达到 46%，，P/E 比接次[18]，图 1-3 为 Omega 工艺的工艺流程图。图 1-3 Omega 工艺流程
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ426;TQ221.212

【参考文献】