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轻质烷烃异构化是生产清洁汽油的重要手段之一,异构化催化剂的研究和开发尤为重要。Pt/Ga2O3/WO3/ZrO2(Pt/GWZ)固体酸催化剂在C5/C6烷烃异构化中显示出了较高的活性、良好的稳定性及可再生性,具有较好的应用前景。烷烃异构化工业原料中除正戊烷和正己烷外,有相当一部分正庚烷存在,将C5/C6烷烃异构化催化剂直接应用于正庚烷异构化时,裂解产物增多。因此,研究Pt/GWZ催化剂上正庚烷对C5/C6烷烃异构化的影响及正庚烷异构化具有实际意义。本文在Pt/GWZ催化剂上,考察了正庚烷对C5/C6烷烃异构化的影响,并从动力学角度研究了助剂Ga对Pt/WZ催化剂上正庚烷异构化的促进作用。
正庚烷对Pt/1.0GWZ催化剂上C5/C6烷烃异构化的影响表明,5~20%正庚烷对Pt/1.0GWZ催化剂上C5/C6烷烃异构化的活性及稳定性没有影响,只是增加了裂解部分C3及i-C4的收率。在T=478 K、P=1.0 MPa、VVHSV=1.0 h-1及n(H2)/n(alkane)=2的反应条件下,原料中5~20%正庚烷大部分发生裂化反应,导致裂解率从5%左右增大到17%2左右。工艺条件对含15%正庚烷的正己烷异构化的影响表明,降低裂解率的同时也降低了2,2-DMB选择性和正己烷异构化率。
在Pt/GWZ催化剂上考察了Ga含量、还原温度及工艺条件对正庚烷异构化的影响。结果表明,当Ga含量为1.0wt%,还原温度为523 K,在T=453 K、P=-1.0MPa、VVHSV=1.0 h-1及n(H2)/n(C7)=14的反应条件下,Pt/1.0GWZ催化剂上正庚烷异构化具有较高的转化率81.5%及异庚烷选择性93.6%。
在最佳Ga含量(1.0wt%)下,从动力学角度研究了助剂Ga对Pt/WZ催化剂上正庚烷异构化的促进作用。对Pt/1.0GWZ和Pt/WZ催化剂上正庚烷异构化进行了初步的动力学研究。结果表明,引入Ga降低了Pt/WZ催化剂上正庚烷异构化的表观活化能,提高了反应速率常数,有利于该反应在较低温度下获得较高的活性。Pt/1.0GWZ和Pt/WZ催化剂上正庚烷异构化对于正庚烷均为一级,H2反应级数分别为-1.4和-0.9,动力学方程分别为:r=29.16×109×exp(-107.17×103/RT)×pH2-1.4Pc71和r=6.63×109×exp(-129.57×103/RT)×pH2-0.9Pc71。