基于二氧化硅载体负载镓催化剂的制备及其在丙烷脱氢中的应用

发布时间：2020-11-05 07:45

　　 丙烯作为一种重要的有机化工原料,在生产中不仅是聚丙烯的主要原料,也是苯酚、丙酮、丙二醇、丙烯腈、环氧丙烷、丙烯酸、丁醇、辛醇以及异丙醇等相关产品的主要原料。在现阶段发展中受到市场需求的影响,丙烯消费量显著提升,而丙烯产量却相对较为滞后。现阶段丙烯主要是通过石脑油经裂解制乙烯而联产丙烯以及炼厂催化裂化装置所产液化气经分离制丙烯、通过煤制甲醇然后再制造丙烯。随着石油资源的逐渐匮乏,传统的丙烯生产技术已经无法满足日益增长的丙烯需求,寻求新的丙烯生产技术已经成为石油化工行业的主要发展趋势。丙烷脱氢制丙烯生产技术在前期发展过程中因为丙烷价值相对较高、在工程投资过程中会受到各种因素的影响。随着现阶段发展,丙烯需求日益增长,工艺过程中也在不断改进,丙烷脱氢逐渐成为一种有效的工艺手段,通过此方式可提升对液化石油气资源的利用效率,进而将其变为烯烃。目前丙烷直接脱氢制丙烯(PDH)已经实现工业化。对丙烷脱氢催化剂的研究主要集中在如何制备高转化率和高选择性的催化剂。传统催化剂常以钒或铬作为催化中心,或经过其他金属加以修饰达到更好的催化效果。不过钒或铬作为催化中心有各自的缺点。经过广泛的研究发现,镓作为活性中心,在丙烷脱氢制丙烯的反应中,催化剂可以表现出很好的催化效果。本文中,采用水热合成法和等体积浸渍法制备催化剂。探究两种合成方法、合成过程中焙烧温度、以及镓的负载量对催化剂性能的影响。结果表明,焙烧温度是500℃和600℃时催化剂所表现出的催化活性要优于700℃焙烧的催化剂的催化活性(过高的焙烧温度会改变催化剂的物理性能从而影响催化活性)。为了研究镓的负载量对催化剂的催化活性的影响,在催化剂的制备过程中,合成5种不同镓负载量的催化剂,镓的负载量分别为为1%、3%、5%、7%和9%。经过对比研究发现,当镓的负载量达到7%和9%时,催化剂的催化性能最好,活性组分镓氧化物可以更均匀的分布在载体表面。研究两种合成催化剂的方法对催化剂的影响。等体积浸渍法首先制备出三维树枝状介孔二氧化硅球状载体,再根据镓的负载量计算出所需硝酸镓溶液的量,进行等体积浸渍,然后高温焙烧除去硝酸根离子,得到等体积浸渍法制备的催化剂。水热合成法是指,首先根据镓的负载量计算出所需硝酸镓溶液的量,在合成二氧化硅载体的过程中加入硝酸镓溶液,一步制得催化剂。对两种方法制备出的催化剂进行表征测试,结果显示:用两种方法制备的催化剂,其结构和性能有一定的差异;但是体积浸渍法制备的催化剂的催化性能要优于水热合成法制备的催化剂;两种催化剂都具有较好的稳定性。
【学位单位】：上海师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TQ426;TQ221.212
【部分图文】：

一起进入脱乙烷塔，分离出乙烷及轻质烃，塔顶馏出物中未冷凝的塔底液则进入产品分离塔，塔顶生产高纯度的丙烯，脱硫后即可作物则回流至反应工段 作为循环料使用。72-74用非贵金属催化剂价格便宜，催化剂费用低。对原料杂质要求低与主反应同时发生，生成了一些轻质烃和高质烃，它们在催化剂保持催化剂活性，设计生产能力在烧焦之后可迅速恢复。2004 年高稳定性催化剂在北欧化工的丙烷脱氢装置上使用，一年在线使指标一直很好。但由于铬系催化剂具有毒性，随着环境保护呼声的r 含量的催化剂是未来应用的方向。Catofin 工艺技术的主要特点器周期切换，反应器周期切换进行反应和再生，可保证连续生产压制动阀门的动作，整个系统设有联锁系统确保阀门安全操作，防n 工艺 1996 年应用了逆流流动技术改变了反应物料流向，能以较从而减少了投资的操作费用。由于反应中没有氢的再循环，没有蒸，使设备尺寸减小和能耗成本降低。75, 76

图 1.2 Catofin 工艺流程蒸汽发生器；3-加热炉；4-吹扫段反应器；5-加工段反应器；6-冷却器；7-10-干燥器；11-冷箱；12-汽化器；13-加热器；14-再生段反应氢催化体系介绍脱氢制丙烯实现工业化的催化剂体系大体上有两类：铂系催化剂属，其价格昂贵，而铬催化剂中的铬又能对环境造成严重的污染。所以科研工作者们又对其它廉价又对环境友好的材料进行了广泛在较低的反应温度下能获得较好的反应活性，也使得氧化脱氢催化着对丙烷脱氢制丙烯催化剂进行了更加深入的研究，有很多有潜在文献中有过报道，如钒基催化剂、钼基催化剂、镓基催化剂等。下化剂。较高的丙烯收率，摆脱丙烷催化脱氢热力学平衡的限制，研究者提。目前，许多研究者开始研究氧化脱氢催化剂已解决脱氢反应过程，氧化脱氢反应存在深度氧化的问题，人们在开发低碳烷烃氧气氧

图 3-1 x-IWI-500 催化剂的氮气吸附脱附曲线图表 3-1 x-IWI-500 催化剂的结构参数催化剂 孔径（nm） 孔容（cm3/g） 比表面积（m2/g）1-IWI-500 4.216 7.774 495.4733-IWI-500 3.902 8.163 433.5935-IWI-500 3.989 7.086 421.3957-IWI-500 3.881 7.650 388.1959-IWI-500 3.513 8.689 395.712
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本文编号：2871339