新型烷烃脱氢催化剂的制备及反应工艺研究

摘要

本文利用真空等体积浸渍法制备了用于长链烷烃十二烷脱氢制备十二烯的Pt-Sn-Li/Al2O3及用于异丁烷脱氢制备异丁烯的Pt-X-K/Al2O3(X=Sn，Fe)催化剂;在固定床连续流动反应器上对其性能进行了评价;并考察了反应过程中添加结焦抑制剂对催化剂性能的影响。本研究首先对制备Pt-Sn-Li/Al2O3催化剂的载体进行了筛选，确定了适用于制备长链烷烃十二烷脱氢制备十二烯的Pt-Sn-Li/Al2O3的载体。在此基础上，对催化剂活性组分的用量进行了优化，确定了催化剂活性组分的用量为:Pt含量0.3％，Sn含量0.35％，Li含量为0.5％。对该催化剂进行了长周期稳定性考察，实验结果表明:在420h的长周期运转过程中，十二烷的转化率从初始的16.35％降至11.5％，而十二烯的选择性基本稳定在72.4％左右。
　　本文还对用于异丁烷脱氢制备异丁烯的Pt-X-K/Al2O3(X=Sn，Fe)催化剂的制备方法及组成进行了优化。对用于异丁烷脱氢的Pt-Fe-K/Al2O3催化剂在制备过程中所用竞争吸附剂的种类对催化剂性能影响进行了研究。使用盐酸作为竞争吸附剂所制备的催化剂的活性高于使用三氯乙酸作为竞争吸附剂的催化剂，但后者的异丁烯的选择性高于前者。加入助剂K会导致催化剂的活性降低但有助于异丁烯选择性提高，适宜的K用量为0.5％。
　　在异丁烷脱氢制备异丁烯过程中，反应系统结焦是影响工业装置正常运转的重要因素。使用结焦抑制剂可以抑制结焦，但对催化剂性能的影响需做出谨慎的评价。因此，本文对使用结焦抑制剂对异丁烷脱氢催化剂性能的影响进行了研究。实验结果表明，对于Pt-Fe-K/Al2O3催化剂使用结焦抑制剂导致其活性略有下降，但异丁烯的选择性则有明显提高。对于Pt-Sn-K/Al2O3催化剂，加入适量的结焦抑制剂对其活性没有和选择性均没有明显影响。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 异丁烷脱氢反应网络及机理

1．2．1 异丁烷脱氢的反应网络

1．2．2 反应机理

1．3 脱氢反应工艺

1．3．1 Star工艺

1．3．2 Oleflex工艺

1．3．3 Catofin工艺

1．3．4 FBD-4工艺

1．3．5 Linda工艺

1．3．6 Pacol工艺

1．4 脱氢催化剂

1．4．1 长链烷烃脱氢催化剂发展进程

1．4．2 异丁烷脱氢催化剂发展进程

1．5 本论文的研究思路和主要内容

第二章 实验部分

2．1 实验试剂与仪器

2．2 催化剂的制备

2．3 催化剂的性能检测

2．3．1 异丁烷脱氢催化剂的性能检测

2．3．2 异丁烷脱氢产物分析

2．3．3 十二烷脱氢催化剂的评价

2．3．4 十二烷脱氢产物分析

2．4 样品的表征

2．4．3 热分析(TG)

第三章 十二烷脱氢催化剂的性能研究

3．1 载体对十二烷脱氢催化剂的影响

3．2 十二烷脱氢催化剂性能在不同Pt：Sn比例下的变化

3．3 Pt-Sn-Li／Al2O3催化剂稳定性的测试

3．4 催化剂的表征

3．5 本章小结

第四章 异丁烷脱氢催化剂的性能研究

4．1 载体对催化剂性能的影响

4．2 K含量对催化剂性能的影响

4．3 添加不同助剂对催化剂性能的影响

4．4 异丁烷脱氢反应工艺研究

4．4．1 氢烃比对催化剂性能的影响

4．4．2 反应温度对催化剂性能的影响

4．5 竞争吸附剂对催化剂性能的影响

4．6 竞争吸附剂的量对催化剂性能的影响

4．7 结焦抑制剂对参照催化剂的影响

4．8 结焦抑制剂对Pt-Fe-K催化剂性能的影响

4．9 结焦抑制剂对Pt-Sn-K催化剂性能的影响

4．10 异丁烷脱氢催化剂的表征

4．11 本章小节

第五章 总结

参考文献

致谢

作者和导师介绍