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混合C4烷烃脱氢制混合C4烯烃

庞玉锋  
【摘要】:目前,低碳烷烃脱氢制烯烃工业生产的工艺全部依赖贵金属Pt-Sn或Cr_2O_3催化剂,Pt-Sn作脱氢催化剂的工艺复杂。操作要求高且费用昂贵,而Cr_2O_3催化剂寿命短,需经常再生。产生致癌物Cr~(6+)和污染环境等。因此,寻找替代贵金属和Cr_2O_3的非贵金属无铬催化剂一直是短链烷烃脱氢催化剂研究的重要内容。近年来,关于钒基催化剂作为短链烷烃脱氢催化剂的研究众多,是有望替代Pt和Cr_2O_3的无铬非贵金属催化剂之一。 本文研究了FCC废催化剂负载型催化剂和负载型VO_x/Al_2O_3催化剂的脱氢性能,利用高温固相扩散法制备FCC废催化剂负载型催化剂,浸渍法制备VO_x/Al_2O_3催化剂。通过考察钒负载量。焙烧温度。焙烧时间等对FCC废催化剂负载型催化剂的制备条件进行优化,考察了制备条件和反应条件对催化剂性能的影响。VO_x/Al_2O_3催化剂主要考察了钒负载量对催化剂性能的影响,然后考察了不同反应条件下催化剂的催化性能。在此基础上,考察了K、Sn、Ni、Cr、Ce、Co等金属改性剂对VO_x/Al_2O_3催化剂性能的影响。采用XRD、FT-IR、H_2-TPR、NH_3-TPD、N_2等温吸附等分析技术对催化剂进行表征,对表面钒物种的类型。结构和性能进行表征研究。 结果表明,VO_x/Al_2O_3催化剂中VOx负载量为12%时可获得最佳的催化性能。当反应温度为590oC。butane/H_2=1.5。原料气重时空速为1125ml·h~(-1)·gcat~(-1)时反应条件最佳。通过XRD、FT-IR、H_2-TPR、NH3-TPD等表征手段考察了VO_x负载量对催化剂结构。还原性。表面酸性等特性的影响,结果发现在VO_x/Al_2O_3催化剂中,在低负载量下,VOx能够在体表面较好地分散,当钒负载量超过一定范围后,不利于催化剂性能。VO_x/Al_2O_3催化剂上活性钒物种表面酸性位以弱酸性位为主,催化剂活性测试结果显示催化剂活性钒物种表面酸性位增多会高催化剂的活性,同时也会加剧C4烷烃裂解反应的程度。 改性剂的加入,对于C4烷烃的转化率和烯烃的选择性有不同的效果。K、Sn的引入,虽然降低了催化剂的活性,但可以减少C4烷烃的裂解程度,提高烯烃的选择性。催化剂的活性由于Ni的添加有了很大的提高。


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