混合低碳烷烃脱氢工艺及催化剂研究

摘要

丙烯、异丁烯均为重要的化工原料，目前，随着烯烃衍生物相关行业的迅猛发展，使得烯烃的需求量急剧上升。而炼厂副产的低碳烷烃是C3、C4的混合物，若将其中的组分先分离再脱氢，将增加成本，降低效益。因此，研发一种直接用于混合烷烃脱氢的催化剂具有重要的意义。 本论文分别探究了丙烷及混合丙烷异丁烷两种原料在 Pt-Sn-Ce-K/γ-Al2O3催化剂上的脱氢活性，并对混合原料脱氢催化剂进行改性，探究最佳工艺条件，同时考察其催化剂的再生稳定性。 首先，对丙烷在Pt-Sn-Ce-K/γ-Al2O3催化剂上工艺条件进行优化，在温度610℃，空速500h-1，氢烃比0.5时，丙烷的脱氢效果最佳，初始转化率达44%，选择性可维持在95%附近。同时，根据热力学数据可计算出最佳工艺条件下，丙烷脱氢反应的平衡常数为0.38，平衡转化率为30%。 其次，对混合原料脱氢催化剂的活性组分进行改性，考察了不同K、Na、Li含量的三个系列催化剂的脱氢性能，并利用活性最优的Pt-Sn-Ce-Na/γ-Al2O3催化剂进行工艺条件优化，结果表明在最佳工艺条件：温度580℃，空速1000h-1，氢烃比0.5下，烷烃初始转化率为44%，烯烃选择性最高达95%。接着，在最佳工艺条件下，对催化剂的再生稳定性进行了探究。表明：在催化剂进行连续 24h 脱氢-再生-24h 脱氢的过程中，产物选择性一直保持95%左右，转化率为30%以上，说明此催化剂有较好的再生稳定性。 最后，初步探究了镁铝尖晶石作为催化剂载体用于混合原料脱氢的情况，结果表明，以镁铝尖晶石为载体的催化剂机械强度低，使得反应过程中催化剂的稳定性较差。

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