CO2氧化丙烷脫氫制丙烯釩基催化劑的研究.pdf

1、丙烯是重要的石油化工原料，主要用于生產(chǎn)聚丙烯，丙烯腈，丙烯酸，環(huán)氧丙烷等化工產(chǎn)品。由于丙烯下游產(chǎn)品種類豐富，需求量日趨增大，作為來自于催化裂化，蒸汽裂解和焦化等生產(chǎn)工藝副產(chǎn)品的丙烯已不能滿足市場需求。我國有著豐富的丙烷資源，將其轉(zhuǎn)化為丙烯具有巨大的市場前景和價值。丙烷催化脫氫制丙烯工藝已經(jīng)實現(xiàn)了工業(yè)化，該工藝的由于受熱力學(xué)條件的限制，需要高溫的反應(yīng)條件，能耗大，同時催化劑失活很快。CO2作為一種活性溫和的氧化劑，被應(yīng)用于丙烷氧化脫氫的反

2、應(yīng)中，提高丙烷氧化脫氫制丙烯反應(yīng)的活性，有效抑制深度氧化，提高丙烯的選擇性，減少表面積碳，提高催化劑穩(wěn)定性。在一定程度上消耗溫室氣體，同時聯(lián)產(chǎn)一氧化碳，是一種綠色能源化工。
　　本文首先對丙烷脫氫制丙烯技術(shù)的研究進(jìn)展進(jìn)行了論述，詳細(xì)介紹并分析了丙烷脫氫制丙烯的各種工藝，丙烷氧化脫氫的機(jī)理和常用催化劑。選取釩作為活性物質(zhì)來催化二氧化碳氧化丙烷脫氫制丙烯的反應(yīng)。文章進(jìn)行不同催化劑載體的篩選，溶劑和絡(luò)合劑的選擇，采用浸漬法和一步合成法制

3、備催化劑。主要研究工作如下:
　　(1)以MCM-41、SBA-15、ZSM-5、α-Al2O3、SiO2和SiO2(nm)六種材料為載體，負(fù)載金屬釩制備催化劑對于丙烷氧化脫氫反應(yīng)均有催化作用。其中以MCM-41，SBA-15，ZSM-5三種介孔材料為載體時催化效果較好。介孔材料本身具有比較大的比表面積，便于活性金屬釩在載體表面的分散，同時它們具有良好的水熱穩(wěn)定性，在高溫催化反應(yīng)時仍能保持其結(jié)構(gòu)特點，防止金屬氧化物的團(tuán)聚結(jié)塊?？疾?/p>

4、反應(yīng)原料氣體中改變CO2的分壓對丙烷脫氫反應(yīng)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)適量的加入氧化劑CO2有利于丙烷脫氫反應(yīng)的進(jìn)行，實驗中選取的反應(yīng)原料氣體的體積比為C3H8∶CO2∶Ar=1∶1∶4。
　　(2)選取檸檬酸為絡(luò)合劑，通過改變檸檬酸的添加量來優(yōu)化催化劑結(jié)構(gòu)。實驗發(fā)現(xiàn)，當(dāng)NH4NO3∶C6H8O7摩爾比為1∶1時，對于催化丙烷氧化脫氫的反應(yīng)效果最好。檸檬酸的加入，能最大化的與偏釩酸銨形成的絡(luò)合物，高度分散在溶劑中。在制備過程中分別選取去離子

5、水與不同濃度氨水作溶劑對比實驗。結(jié)果證明，以去離子水為溶劑，60℃溶解偏釩酸銨時制備的催化劑的催化效果最好。
　　(3)采用水熱法，將釩源、硅源、堿、模板劑與去離子水一步合成雜原子分子篩。通過XRD，BET，F(xiàn)ESEM，TEM等測試手段對催化劑進(jìn)行表征，結(jié)果表明此種方法成功合成了具有均一六方孔道結(jié)構(gòu)的催化劑樣品，而且其比表面積達(dá)到1000m2/g。利用XPS，H2-TPR，NH3-TPD來表征催化活性物質(zhì)的活性位點，金屬基催化劑的