[优秀论文]天然气直接催化转化制乙烯催化剂及反应工艺研究.pdf

北京化工大学
博士学位论文
天然气直接催化转化制乙烯催化剂及反应工艺研究
姓名:王开
申请学位级别:博士
专业:化学工程与技术
指导教师:季生福
20090601
天然气直接催化转化制乙烯催化剂及反应工艺研究摘要随着石油储量的日趋贫乏,丰富的天然气资源的高效利用已经引起人们的关注。在天然气直接转化的研究工作中,甲烷氧化偶联乙烯是天然气综合利用研究的一个重要发展方向。本研究工作中主要考察了负载型催化剂和整体式催化剂上的甲烷氧化偶联催化性能,并对甲烷氧化偶联反应工艺进行了研究。主要的研究工作如下:分别以和肿由肝T靥逯票噶薔催化剂,并考察了不同、、、、和助剂对该催化剂的甲烷氧化偶联催化性能的影响。这些催化剂的活性结果表明,以肿由肝T靥宓拇呋剂上甲烷氧化偶联反应催化性能高于以为载体的催化剂上的甲烷氧化偶联反应性能;,其中的添加可以提高呋恋募淄檠趸偶联催化性能。分别制备了以合金薄片为基体的%//疢/疐鹗艋迨酱呋梁鸵暂狼嗍为基体的%//沾苫迨酱呋粒疾炝舜呋的甲烷氧化偶联反应性能。实验结果表明,对于%/疉/催化剂,ゼ馗男缘慕鹗艋式催化剂具有较好的甲烷氧化偶联催化性能。碱金属钾的添加改变了金属基整体式催化剂的酸碱性能,从而提高了催化剂的甲烷氧化偶联催化性
应,在自热反应进行到时,甲烷转化率为.%,;对于/疉/金属基整体式催化剂,甲烷氧化偶联催化性能随着含量的增加而增加,在疢/疐慕鹗艋体式催化剂上达到最大值,进一步增加“的含量,烃产物易发生深度氧化,催化剂上甲烷氧化偶联催化性能明显降低;对于不同助剂改性的%//沾苫迨酱呋粒%的改性的陶瓷基整体式催化剂具有最佳的甲烷氧化偶联反应催化性能。考察了不同—/颗粒和迨酱呋粱旌洗膊上甲烷氧化偶联反应的催化性能,并考察了这两种催化剂床层堆积方式对甲烷氧化偶联反应性能的影响。实验结果表明,沿进料气流方向,上层为颗粒催化剂,下层为整体式催化剂的催化剂床层堆积方式可以提高甲烷氧化偶联反应中目标产物乙烯的选择性。研究了甲烷氧化偶联反应和乙烷脱氢反应的直接耦合。在实验条件下,在反应器内,沿气流方向,上层为用于从Φ腘甒帕4呋料虏阄S糜谝彝檠趸亚夥从Φ疭一/疐鹗艋迨酱呋恋拇膊愣鸦绞接欣耦合反应的进行,可以提高目标产物乙烯的选择性和收率。采用湿混法分别制备了碳酸盐改性的镧基、锆基和钐基氧化物催化剂并用于低温或自热甲烷氧化偶联反应。催化反应结果表明,甲烷氧化偶联反应在这些催化剂上启动后,均能够在较低的温度下或者自热进行反应。对于镧基氧化物催化剂,在:、·甴姆从条件下,/呋聊芄晃淖匀燃淄檠趸剂7对于锆基氧化物催化剂,%痁呋辆哂凶罴训牡臀录淄檠北京化工大学博士学位论文Ⅱ
化偶联催化活性;对于钐基氧化物催化剂,%疭催化剂具有最佳的自热甲烷氧化偶联催化性能,在小时的稳定性测试中,甲烷转化率为%,:整体式催化剂,甲烷,氧化偶联,自热反应,催化剂床层摘要
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日期:三丝孕上导师签名:笃盈五务保密论文注释:本学位论文属于保密范围,在土年解密后适用作者签名:耋罩北京化工大学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。关于论文使用授权的说明学位论文作者完全了解北京化工大学有关保留和使用学位论文的规定,即:研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京化工大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盎,允许学位论文被查阅和借阅;学校可以公布学位论文的全部或部分内容,可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。本授权书。非保密论文注释:本学位论文不属于保密范围,适用本授权书。
;囊庖石油煤、石油和天然气是当今世界一次能源的三大支柱,从世界上一次能源构成来看,在年,煤、石油和天然气所占比重分别为%、%和%;而在工业发达国家,如美国,年上述三大化石能源所占的比重则相应为%、%并%,其煤和油、气所占比重早在十年前就分别低于和高于世界一次能源构成中的相应比例。另据估计,天然气及其水合物在能源中的比重在本世纪二十年代将超过其它能源,成为世纪上半叶的主导能源,并在年左右达到最高峰,占一半以上。但化石能源在一般时间尺