钠改性Pt/WO3/ZrO2催化剂催化甘油氢解反应研究

来源 :南京工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhangway77
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生物质能源的兴起带动了甘油产业的发展,研究如何将廉价易得的甘油转化为具有高附加值的精细化学品意义重大,其中,甘油氢解制备1,3-丙二醇是利用甘油的有效途径之一。1,3-丙二醇是一种重要的化工原料,可作为单体合成多种新型聚酯。Pt/WO3/ZrO2催化剂可催化甘油氢解生成1,3-丙二醇,但催化剂稳定性较差,并且催化活性也有待提高。  为进一步提高Pt/WO3/ZrO2催化剂催化活性和稳定性,本文制备了一系列钠盐改性的Pt/WO3/ZrO2催化剂。综合运用X射线衍射(XRD)、NH3程序升温脱附(NH3-TPD)、BET、氢气程序升温还原和氢气化学吸附等多种催化剂表征手段对催化剂进行表征,在固定床连续流动反应器中对催化剂进行性能评价,并将催化剂反应性能与催化剂表征结果相关联。研究了不同Na2SiO3添加量及不同种类钠盐对催化剂的影响,考察了有关工艺条件对催化剂催化甘油氢解制备1,3-丙二醇反应的影响。  研究表明,钠盐的添加会降低催化剂载体的酸量和酸强度,在一定程度上减小催化剂平均孔径,改变催化剂的氢吸附性能。在150℃、4MPa、WHSV=0.3h-1的条件下,当Na2SiO3添加量为0.55%时,催化剂催化活性最高;继续增大Na2SiO3含量,催化剂活性逐渐降低,但稳定性显著提高。综合比较,当Na2SiO3添加量为1.1%时催化剂性能最优,甘油转化率为48.6%,1,3-丙二醇选择性40.3%,且100h观察时间范围内催化剂性能稳定。等质量分数的其它不同种类钠盐添加也能显著提高催化剂的稳定性。进料油水含量和质量空速对催化剂催化甘油氢解性能影响较大,进料油水含量和质量空速越大,催化剂失活越快。  结合表征和反应结果分析,催化剂在反应过程中逐渐失活很可能是因为随着反应的进行,催化剂活性位表面逐渐积碳导致。钠盐的添加降低了催化剂载体酸强度和酸量,减缓了反应过程中催化剂的积碳速率;同时,钠盐的添加会改变催化剂孔结构,并且使之在反应过程中氢吸附能力相对稳定,从而保证催化剂的催化性能在反应过程中相对稳定。
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