强静电吸附效应的催化剂制备及其芳烃加氢性能研究

来源 :河南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zyhui1984
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芳烃的绿色催化加氢由于在工业中的广泛应用而受到极大关注,不但可以消除多环芳烃带来的危害而且催化加氢产物可作为重要的燃料、化工和中间体原料,具有极高的经济价值。此外,大部分负载型催化剂由于其独特的金属-载体作用以及高的原子利用率而被用于催化加氢反应中。本文通过引入一种简单有效的强静电吸附法来合成负载型加氢催化剂,并研究了其催化芳烃加氢的反应机理,初步模拟设计了相匹配的工艺流程,主要结论如下:(1)通过静电吸附法(SEA)合成了一系列负载型Pd/Si O2和Ru/Si O2催化剂并分别考察了在异佛尔酮选择性加氢和完全加氢反应中的活性。与等体积浸渍法(DI)合成的催化剂相比,由于活性金属尺寸较小且分散度高,静电吸附法合成的催化剂具有更高的加氢活性。实验表明,在Pd/Si O2催化剂的选择性加氢反应中,异佛尔酮转化率达到77.00%,产物3,3,5-三甲基环己酮(TMCH)选择性达到96.98%;在Ru/Si O2催化剂的完全加氢反应中,异佛尔酮转化率达到99.99%,产物3,3,5-三甲基环己醇(TMOL)选择性达到100%。(2)通过改进静电吸附法合成了一系列co-SEA@Pd-M/Si O2(M=Pt,Ni,Cu,Co)合金催化剂。与等体积共浸渍法合成的co-DI@Pd-M/Si O2(M=Pt,Ni,Cu,Co)催化剂相比,这类催化剂原子利用率高,高度分散的加氢金属位点均匀的分散在载体二氧化硅的表面,并且由于金属与载体的强相互作用,金属钯表面呈现出失电子状态,从而对富电子状态的芳烃吸附更强。因此,co-SEA@Pd-M/Si O2(M=Pt,Ni,Cu,Co)合金催化剂在甲苯和苯作为加氢底物的反应中表现出更高的催化活性。尤其是co-SEA@Pd-Ni/Si O2催化剂在甲苯和苯加氢中分别得到了高达3.2 s-1以及3.7 s-1的TOF值。(3)依据静电吸附催化剂Ru/Si O2的对异佛尔酮完全加氢反应条件及结果,匹配了工艺流程设计。基于Aspen软件进行了整体工艺流程模拟,并对设备及操作参数进行优化,节能效果显著。
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