论文部分内容阅读
以β分子筛和γ-Al2O3为载体,分别制备Pt/β、Pt-Sn/β、Pt/γ-Al2O3、Pt-Sn/γ-Al2O3催化剂用于丙烷催化脱氢制丙烯反应,利用各种表征对催化剂进行分析,并对其中活性和稳定性最好的催化剂,借助响应面软件对丙烷催化脱氢制丙烯的工艺条件进行了分析优化。1.考查了β分子筛为载体的各催化剂的丙烷脱氢反应性能,发现β分子筛直接作为催化剂时,基本无活性;负载活性组分Pt于载体后,催化剂有活性,但是催化剂失活较快,丙烯选择性较差。同时,对催化剂的制备工艺和反应工艺条件做了初步探索,确定了催化剂的最佳制备方法为分步浸渍法(先负载Sn组分,再负载Pt组分),初步确定的工艺过程为:催化剂在流动氢气(20mL/min)中于500℃下还原2.5h,而后向反应管中通入丙烷和氢气,丙烷流量为40mL/min,氢气流量为10mL/min,反应温度为600℃,反应的质量空速为8.6h-1。考察了Pt含量和Sn含量对催化剂丙烷脱氢反应性能的影响。研究发现,适量的Sn助剂的添加可以明显改变Pt/β催化剂的反应性能,确定了Pt和Sn的最佳含量分别为0.5wt%和0.7wt%,并应用BET分析法、XRD、NH3-TPD、热重等技术对催化剂的物理结构、催化剂表面酸性以及催化剂的抗积碳性能进行表征。2.考察了γ-Al2O3为载体的催化剂的性能。发现Pt//γ-Al2O3催化剂的丙烷脱氢反应的初始活性较高,但催化剂活性下降较快,且丙烯选择性不高。Sn组分的添加可以明显提高催化剂的稳定性、反应活性以及丙烯选择性,这是由于Sn可以提高Pt组分的分散度,同时使催化剂的金属功能和酸性功能得到一个较好的匹配,确定了Sn的最佳含量为0.9wt%,此时催化剂转化率较高,稳定性较好,并对该催化剂进行了30h的稳定性试验考察,发现在11h的短时间内,催化剂的活性较高,稳定性较好,超过11h以后,催化剂失活速度加快,说明催化剂仍需要改性。运用NH3-TPD、Py-IR、BET法以及热重对该系列催化剂的物理结构、表面酸性等进行分析。3.催化剂的活性和稳定性不仅取决于载体种类和负载的各个组分,还与操作条件有关。本文选取制备的催化剂中活性和稳定性较好的Sn(0.9)Pt(0.5)/γ-Al2O3进行工艺条件的研究,利用响应面软件得出该催化剂最佳的反应工艺条件为:反应温度600℃,反应空速6.45h-1,氢烃比为0.25。在此条件下对催化剂进行6h的短时活性考察,发现与软件的预测值误差在工程允许范围内,说明响应面分析法对反应工艺条件的预测可信。