21305.氣溶膠輔助合成鉻基和鋅基催化劑的丙烷催化脫氫反應性能研究

1、碩士學位論文氣溶膠輔助合成鉻基和鋅基催化劑的丙烷催化脫氫反應性能研究PropaneDehydrogenationoverCrbasedandZn—basedcatalystssynthesizedbyaerosolassistedmethod作者姓名：于世強學科、專業(yè)：工業(yè)催化學號：21207135完成日期：毆j5?。?0大連理工大學DalianUniversityofTechnology大連理工大學碩士學位論文摘要丙烯是重要的化工原料

2、，它主要來源于催化裂化工藝和蒸汽裂解工藝。但傳統(tǒng)的丙烯生產(chǎn)工藝尚不能滿足市場的需求。我國丙烷儲量比較豐富，因此利用丙烷催化脫氫生產(chǎn)丙烯的反應路徑可以增加丙烯來源。目前工業(yè)上的丙烷脫氫催化劑主要為Cr基與Pt基催化劑。其中Pt基催化劑成本較高，而cr基催化劑雖然價格便宜，但也存在一定問題。采用的浸漬法制備的CrO。／A1203催化劑中Cr負載量較高，由于活性組分Cr有毒，容易造成環(huán)境污染。因此，降低催化劑的鉻含量、改變催化劑的金屬活性組分

3、成為現(xiàn)階段急需解決的問題。本論文考察了氣溶膠輔助合成的Cr203／meso—Si02矛11ZnOZSM一5催化劑的丙烷脫氫反應性能，并采用x射線衍射(xRD)、紫外可見漫反射(UV。vis)、拉曼光譜(Raman)、透射電子顯微鏡(TEM)、掃描電子顯微鏡(SEM)和N2物理吸附手段對催化劑的孔結(jié)構(gòu)和表面物種進行了表征。對Cr203／mesoSi02催化劑的研究結(jié)果表明，催化劑為孔道結(jié)構(gòu)為六方和蠕蟲狀混合的球形粒子。580℃和總流速20

4、ML／min條件下丙烷轉(zhuǎn)化率、丙烯選擇性和收率出現(xiàn)最佳值。此外，在低擔載量時表面主要為四配位的單鉻酸鹽和二鉻酸鹽物種；隨著Cr203擔載量的逐漸增加，催化劑表面開始形成六配位的旺一Cr203晶相。在擔載量為3％時催化性能最佳，這是由于催化劑的活性中心為四配位的六價鉻酸鹽物種，而值Cr203晶相對反應是不利的。對ZnO／ZSM5催化劑的合成條件的研究結(jié)果表明，催化劑的結(jié)晶度受晶化溫度的影響不大，隨模板劑用量的增加而提高，在nTPAOH／n

5、Si值為0。06時即能得到較高結(jié)晶度的分子篩。對ZnO／ZSM5催化劑進行的反應性能測試表明丙烷脫氫制丙烯的最佳反應溫度為580。C，最佳丙烷總流速為15—20ML／min。ZnO的最佳擔載量在5～7wt％之問，活性中心為骨架Zn和小團簇ZnO物種。催化劑的失活主要是由于Zn物種的流失引起的，再生過程的氧化燒炭會改變催化劑的表面Zn物種，生成大團簇的ZnO物種，這種Zn物種對反應是不利的。關(guān)鍵詞：丙烷催化脫氫；氣溶膠；Cr物種；Zn物種