丙烷脱氢制丙烯钒/铝催化剂的制备方法与条件探索

摘要

丙烯作为一种重要的石油化工原料，其下游产品聚丙烯、聚丙烯腈、丙烯醛及丙烯酸的快速发展，使丙烯的需求量日趋增大，通过传统蒸汽裂解和焦化等生产工艺副产品的丙烯已不能满足市场需求。我国有着丰富的丙烷资源，将其脱氢获取烯烃是石油化工的重点研究方向。目前，铂系和铬系催化剂是丙烷催化脱氢常用的两种催化剂，但铂系催化剂价格昂贵，铬系催化剂对环境的危害较大，钒因其较低廉的价格、对环境相对友好以及较好的催化性能受到越来越多的关注。本文将采用几种不同的方法制备钒系催化剂，并在此基础上进行条件的优化。 首先用共沉淀法、浸渍在氢氧化铝上、分两次浸渍在氢氧化铝上、浸渍在自制氧化铝上、浸渍在商业氧化铝上五种不同的方法制备催化剂。通过各种表征以及催化活性的评价对比来确定最佳的制备方法。实验结果表明将偏钒酸铵浸渍到氢氧化铝表面可以获得比表面积最大的催化剂，这是由于在其表面形成了絮状结构，增加了比表面积。由于其比表面积较大，所以钒氧化物在其表面的分散性也较好，钒的聚合度是五个样品里最低的。 将偏钒酸铵浸渍到氢氧化铝表面之后，考察不同焙烧温度对最终样品的影响。随着焙烧温度的升高，样品没有出现预想的增大比表面积的效果，而是由于高温烧结反而使比表面积减小。随着表面积的减小样品表面钒的聚合度开始增加，导致积碳和裂解产物的选择性增加，使丙烯选择性降低以及样品失活速率加快。所以催化剂适宜的焙烧温度还是600℃。 在氢氧化铝上浸渍不同量的偏钒酸铵，并在600℃的条件下焙烧，探究不同钒负载量对催化剂的影响。结果发现，随着钒负载量的增加，催化剂的比表面积有一个先上升后下降的过程，当负载量达到2.9 wt%时样品拥有最大的比表面积，使表面的钒聚合度较低，对积碳和裂解产物的选择性较低，使催化剂的失活速率较小且丙烯选择性较高，同时其表面的活性位数量也较多，对丙烷脱氢拥有较高的活性。

目录

第一章 文献综述

1.1 研究背景及意义

1.2 丙烯的应用

1.3 丙烷脱氢的工业化

1.4 丙烷脱氢热力学分析

1.5 丙烷脱氢催化剂研究进展

1.6 论文的研究目的及主要内容

第二章 实验部分

2.1 实验所用药品和仪器

2.2 催化剂的表征方法

2.3 催化剂活性的评价

2.4 催化剂性能的计算方法

第三章 不同方法制备钒/铝催化剂的研究

3.1 引言

3.2 催化剂的制备

3.3 催化剂的表征分析

3.4 催化性能分析

3.5 讨论

3.6 小结

第四章 不同焙烧温度对钒/铝催化剂的影响

4.1 引言

4.2 催化剂的制备

4.3 催化剂的表征分析

4.4 催化性能分析

4.5 积碳分析

4.6 讨论

4.7 小结

第五章 不同钒含量对钒/铝催化剂的影响

5.1 引言

5.2 催化剂的制备

5.3 催化剂的表征分析

5.4 催化性能分析

5.5 积碳分析

5.6 讨论

5.7 再生分析

5.8 小结

第六章 全文总结

参考文献

致谢