固體磷酸催化劑催化丙烯齊聚的研究.pdf

1、費托合成作為煤清潔轉(zhuǎn)化的重要手段之一，受到國家的大力支持。高溫費托合成的主要產(chǎn)品是汽油，同時富產(chǎn)大量的低碳烯烴，為了提高汽油的產(chǎn)量和品質(zhì)以及費托合成工藝的經(jīng)濟效益，烯烴的利用方式起著至關(guān)重要的作用。針對高溫費托合成中經(jīng)過烯烴提純后的低溫冷凝物，采用烯烴齊聚工藝可以提高產(chǎn)品附加值，增加整體收益，而烯烴齊聚工藝的關(guān)鍵是催化劑的開發(fā)。目前，烯烴齊聚工藝應(yīng)用比較成熟的催化劑是固體磷酸催化劑，但其核心技術(shù)僅被美國UOP公司掌握，自主生產(chǎn)轉(zhuǎn)化率高、

2、選擇性好和壽命長的固體磷酸催化劑是亟待研究解決的問題。
　　本論文選擇磷酸為活性組分，硅藻土為載體，通過共混法捏合焙燒制備固體磷酸催化劑。以丙烯為低碳烯烴代表物，評價固體磷酸催化劑催化丙烯齊聚的反應(yīng)性能。采用X射線衍射儀分析不同制備參數(shù)下固體磷酸催化劑中磷酸硅鹽的組成，采用化學(xué)吸附儀測定催化劑的酸量和酸強度，采用智能顆粒強度試驗機測定催化劑的機械強度。考察不同組成的固體磷酸催化劑的活性并探討催化劑的組成對其催化丙烯齊聚性能的影響。

3、考察固體磷酸催化劑的壽命，分析反應(yīng)過程中丙烯齊聚反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率、選擇性的變化，并根據(jù)固體磷酸催化劑壽命評價過程中酸性和磷酸硅鹽組成的變化分析固體磷酸催化劑失活的原因。調(diào)節(jié)固體磷酸催化劑的自由磷酸的酸性，探討酸性與丙烯齊聚產(chǎn)物選擇性的關(guān)系。
　　在反應(yīng)溫度為210℃，反應(yīng)壓力為4 MPa時，通過測定空速對轉(zhuǎn)化率的影響得出當(dāng)質(zhì)量空速為4.5 h-1時，固體磷酸催化劑的轉(zhuǎn)化率最高。在活化條件一定的前提下，通過對比不同正磷酸硅鹽和焦磷酸硅鹽

4、組成的固體磷酸催化劑催化丙烯齊聚的轉(zhuǎn)化率可知，當(dāng)固體磷酸催化劑中正磷酸硅鹽的相對比例為51％、焦磷酸硅鹽的相對比例為49％時，催化劑的活性最高，且高于國內(nèi)中試采用的固體磷酸催化劑T-99，其轉(zhuǎn)化率可達(dá)93.9％。在進(jìn)料中含有水蒸氣的情況下評價固體磷酸催化劑的壽命，結(jié)果顯示固體磷酸催化劑在高活性狀態(tài)下維持了110h，當(dāng)丙烯齊聚實驗過程中停止進(jìn)水蒸氣后，催化劑活性逐漸下降。對比壽命實驗前后不同階段的固體磷酸催化劑的酸性可知，固體磷酸催化劑催

5、化丙烯齊聚時，一定量的自由磷酸量即可維持反應(yīng)的穩(wěn)定高效地進(jìn)行;反應(yīng)過程中酸強度的提高利于提高催化劑的活性。固體磷酸催化劑的壽命可以根據(jù)二氧化硅的生成速率進(jìn)行預(yù)測，并且可以通過對水量的精確控制來實現(xiàn)自由磷酸硅鹽的緩慢水解，延長催化劑的壽命。通過機械強度測定可知，固體磷酸催化劑的機械強度在壽命實驗過程中保持相對穩(wěn)定，這是催化劑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的基本保證。通過固體磷酸催化劑酸性的調(diào)節(jié)及其選擇性的測定可知，固體磷酸催化劑催化丙烯齊聚的產(chǎn)物選擇性與自由磷