甲烷氧化偶联Na-W-Mn/Ti-SBA-15催化剂的性能研究
发布时间：2021-11-03 18:50
甲烷氧化偶联反应（OCM）是将天然气直接转化为C2烃（C2H4+C2H6）的有效途径之一,其工业化将改变石油化工的行业格局,具有重大的应用价值和战略意义。Na-W-Mn/Si02催化剂因其优越的反应性能和良好的高温稳定性成为目前最具有工业化前景的催化剂之一。然而,较低的产率和过高的反应温度是阻碍其工业化的关键因素。近几年研究发现,对于Na-W-Mn体系催化剂,不同类型的硅载体对于催化剂在较低温度下的反应性能有显著影响,纯硅SBA-15分子筛作为载体相比普通Si02具有较好的OCM反应性能;Ti掺杂能有效降低Na-W-Mn体系催化剂的OCM反应温度。据此,本文制备了 Na-W-Mn/Ti-SBA-15催化剂,并与TS-1,Ti-MWW和普通Si02负载的催化剂进行对比,考察其在不同温度下的甲烷氧化偶联反应性能。结果表明Na-W-Mn/Ti-SBA-15催化剂在较低温度下具有更加优异的反应性能,这一方面是由于Ti的掺杂能有效提高W在较低温度下活化甲烷的速率,并促进催化剂的活性组分向表面迁移;另一方面是由于不同载体会影响活性组分和活性氧物种的分布,Ti-SBA-15负载的催化剂具有较高的表面...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２不同尺寸结构Ｌａ２０３催化剂的形貌和反应性能［４５】??
？??次在ＯＣＭ反应条件下测试催化剂的导电性，并发现在反应条件下的导电性和催??化性能有着明显的正相关（如图１．４）。在反应条件下的Ｍｎ有着较好的导电性，??ＭｎＣＶＮａ］ＷＣＶＳｉＣｈ催化剂反应活性也较佳。??＞ｉｄｄ?（?ａｌ｝ｄ＞Ｍ?Ｃ＇ｏｍｌｕｒｔｉ＼ｉｔ＞（ＣＸ＇Ｍ０２）??ｌ？．〇?ｊ??７０００??，６－°！?＼?織，??／?＼?：１??ｒ〇．丨丨?／八繼丨Ｉ??Ｍ?／?Ｌ＼?＼?３０００?￥??１?＼??，＾＞７?＼?圆??０．０?？??、？?Ｃｒ?Ｍｎ?Ｆｒ?Ｃｏ?７ｊｉ??图１．４催化剂产率与导电性之间的关系Ｉ６９］??Ｆｉｇｕｒｅ?１．４?Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｙｉｅｌｄ?ａｎｄ?ｃａｔａｌｙｓｔ?ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ＾６９３??１３??
Ｆｉｇｕｒｅ?１．６?Ｅｆｆｅｃｔｓ?ｏｆ?ａｄｄｉｎｇ?Ｍｇ?ａｎｄ?Ｔｉ?ｔｏ?ｓｉｌｉｃａ【８４Ｊ??Ｙｉｌｄｉｚ等［８５，８６］全面研究了各种二氧化硅载体材料对Ｎａ－Ｗ－Ｍｎ体系催化剂在??ＯＣＭ反应中催化性能的影响，反应结果如图１．７所示。载体材料主要是购买的??或者自制的不同比表面，不同孔道结构的二氧化硅，各催化剂采用同样的制备方??法，活性化合物前体和考评条件，ＸＲＤ也表明各催化剂有相同的物相结构，Ｓｉ〇２??都由无定型Ｓｉ〇２转化为比表面积较小的ａ－方英石，但性能仍然有明显差别，可??见Ｎａ－Ｗ－Ｍｎ／Ｓｉ０２催化剂中二氧化硅载体材料对ＯＣＭ反应活性有重要影响。二??氧化硅载体材料中活性较好的是ＳＢＡ－１５，相比于其他硅载体材料，在选择性相??同的情况下ＣＨ４转化率接近两倍，这可能是由于ＳＢＡ－Ｉ５载体材料的有序介孔结??构使活性组分均匀分散并暴露更多的活性位点。在７２５°Ｃ下ＣＨ４转化率和Ｃ２选??择性分别为９％和３５％Ｘｏｌｍｅｎａｒｅｓ等［８７】报道了用价格更低的ＣＯＫ－１２替代ＳＢＡ－??１５作为催化剂载体能取得同样的ＯＣＭ反应性能。??１８?Ｔ???Ｓ１??１５?？？？？？？？？？＃？．＊．?＃Ｓ２??？—響？？？？？？？？?Ｓ３?Ｃｏｄ＜？?Ｏｒｉｇｉｎ?〇１?Ｓｕｐｐｏｎ??已?ＳＩ?ＢＡＳＦ．?Ｄｌｌ－１０??Ｃ?１２?＿?鲁?Ｓ４?Ｓ２?Ｓｉｇｎｕ－Ａｌｄｉｉｃｈ．?ｇｒａｄｒ?９２３．?ｐｏｒｅ?ｓｉｉｅ?３０Ａ＇??Ｓ３?Ｓｉｇｉｍ．?ｆｕｍｅｄ
【参考文献】：
期刊论文
[1]乙烯:40年规模增长60倍[J]. 瞿辉,任旸. 中国石化. 2018(12)
[2]BaF2/La2O3催化剂上甲烷氧化偶联反应活性氧物种的原位红外光谱[J]. 王丽华,伊晓东,翁维正,万惠霖. 催化学报. 2007(09)
[3]水热一步法合成Ti-SBA-15分子筛及其催化性能研究[J]. 朱金华,沈伟,徐华龙,周亚明,余承忠,赵东元. 化学学报. 2003(02)
[4]Mn-Na2WO4/SiO2催化剂表面活性中心结构的DFT研究[J]. 陈宏善,牛建中,张兵,李树本. 物理化学学报. 2001(02)
[5]甲烷氧化偶联W－Mn／SiO2催化剂的稳定性考察[J]. 林景治,顾靖芳,杨得信,张传卫,杨英兰,褚衍来,李树本. 石油化工. 1995(05)
[6]稀土氧化物上甲烷氧化偶联反应性能[J]. 徐竹生,张涛,吴金荣,臧连发,林励吾. 天然气化工. 1995(01)
[7]钙钛矿型复合氧化物CaxSr1－xTiO3催化剂上的甲烷氧化偶联反应[J]. 蔚新运,徐奕德,黄家生,刘炳灿. 催化学报. 1994(03)
[8]甲烷在W-Mn体系催化剂上氧化偶联制乙烯[J]. 方学平,李树本,林景治,禇衍来. 分子催化. 1992(06)
[9]甲烷氧化偶联W-Mn催化剂的制备及表征[J]. 方学平,李树本,林景治,顾靖芳,杨得信. 分子催化. 1992(04)
本文编号：3474166
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２不同尺寸结构Ｌａ２０３催化剂的形貌和反应性能［４５】??
？??次在ＯＣＭ反应条件下测试催化剂的导电性，并发现在反应条件下的导电性和催??化性能有着明显的正相关（如图１．４）。在反应条件下的Ｍｎ有着较好的导电性，??ＭｎＣＶＮａ］ＷＣＶＳｉＣｈ催化剂反应活性也较佳。??＞ｉｄｄ?（?ａｌ｝ｄ＞Ｍ?Ｃ＇ｏｍｌｕｒｔｉ＼ｉｔ＞（ＣＸ＇Ｍ０２）??ｌ？．〇?ｊ??７０００??，６－°！?＼?織，??／?＼?：１??ｒ〇．丨丨?／八繼丨Ｉ??Ｍ?／?Ｌ＼?＼?３０００?￥??１?＼??，＾＞７?＼?圆??０．０?？??、？?Ｃｒ?Ｍｎ?Ｆｒ?Ｃｏ?７ｊｉ??图１．４催化剂产率与导电性之间的关系Ｉ６９］??Ｆｉｇｕｒｅ?１．４?Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｙｉｅｌｄ?ａｎｄ?ｃａｔａｌｙｓｔ?ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ＾６９３??１３??
Ｆｉｇｕｒｅ?１．６?Ｅｆｆｅｃｔｓ?ｏｆ?ａｄｄｉｎｇ?Ｍｇ?ａｎｄ?Ｔｉ?ｔｏ?ｓｉｌｉｃａ【８４Ｊ??Ｙｉｌｄｉｚ等［８５，８６］全面研究了各种二氧化硅载体材料对Ｎａ－Ｗ－Ｍｎ体系催化剂在??ＯＣＭ反应中催化性能的影响，反应结果如图１．７所示。载体材料主要是购买的??或者自制的不同比表面，不同孔道结构的二氧化硅，各催化剂采用同样的制备方??法，活性化合物前体和考评条件，ＸＲＤ也表明各催化剂有相同的物相结构，Ｓｉ〇２??都由无定型Ｓｉ〇２转化为比表面积较小的ａ－方英石，但性能仍然有明显差别，可??见Ｎａ－Ｗ－Ｍｎ／Ｓｉ０２催化剂中二氧化硅载体材料对ＯＣＭ反应活性有重要影响。二??氧化硅载体材料中活性较好的是ＳＢＡ－１５，相比于其他硅载体材料，在选择性相??同的情况下ＣＨ４转化率接近两倍，这可能是由于ＳＢＡ－Ｉ５载体材料的有序介孔结??构使活性组分均匀分散并暴露更多的活性位点。在７２５°Ｃ下ＣＨ４转化率和Ｃ２选??择性分别为９％和３５％Ｘｏｌｍｅｎａｒｅｓ等［８７】报道了用价格更低的ＣＯＫ－１２替代ＳＢＡ－??１５作为催化剂载体能取得同样的ＯＣＭ反应性能。??１８?Ｔ???Ｓ１??１５?？？？？？？？？？＃？．＊．?＃Ｓ２??？—響？？？？？？？？?Ｓ３?Ｃｏｄ＜？?Ｏｒｉｇｉｎ?〇１?Ｓｕｐｐｏｎ??已?ＳＩ?ＢＡＳＦ．?Ｄｌｌ－１０??Ｃ?１２?＿?鲁?Ｓ４?Ｓ２?Ｓｉｇｎｕ－Ａｌｄｉｉｃｈ．?ｇｒａｄｒ?９２３．?ｐｏｒｅ?ｓｉｉｅ?３０Ａ＇??Ｓ３?Ｓｉｇｉｍ．?ｆｕｍｅｄ
【参考文献】：
期刊论文
[1]乙烯:40年规模增长60倍[J]. 瞿辉,任旸. 中国石化. 2018(12)
[2]BaF2/La2O3催化剂上甲烷氧化偶联反应活性氧物种的原位红外光谱[J]. 王丽华,伊晓东,翁维正,万惠霖. 催化学报. 2007(09)
[3]水热一步法合成Ti-SBA-15分子筛及其催化性能研究[J]. 朱金华,沈伟,徐华龙,周亚明,余承忠,赵东元. 化学学报. 2003(02)
[4]Mn-Na2WO4/SiO2催化剂表面活性中心结构的DFT研究[J]. 陈宏善,牛建中,张兵,李树本. 物理化学学报. 2001(02)
[5]甲烷氧化偶联W－Mn／SiO2催化剂的稳定性考察[J]. 林景治,顾靖芳,杨得信,张传卫,杨英兰,褚衍来,李树本. 石油化工. 1995(05)
[6]稀土氧化物上甲烷氧化偶联反应性能[J]. 徐竹生,张涛,吴金荣,臧连发,林励吾. 天然气化工. 1995(01)
[7]钙钛矿型复合氧化物CaxSr1－xTiO3催化剂上的甲烷氧化偶联反应[J]. 蔚新运,徐奕德,黄家生,刘炳灿. 催化学报. 1994(03)
[8]甲烷在W-Mn体系催化剂上氧化偶联制乙烯[J]. 方学平,李树本,林景治,禇衍来. 分子催化. 1992(06)
[9]甲烷氧化偶联W-Mn催化剂的制备及表征[J]. 方学平,李树本,林景治,顾靖芳,杨得信. 分子催化. 1992(04)
本文编号：3474166
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/3474166.html
最近更新
教材专著
