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烟台大学
硕士学位论文
正丁烷异构化催化剂的制备及反应条件的研究
姓名:王智艳
申请学位级别:硕士
专业:化学工程
指导教师:任万忠;房德仁
2011-04
摘要
为了适应环境保护的要求,汽油中应增加异构烷烃的量,碳四烷基化汽油的
重要性变得越来越突出。将应用价值较低的正丁烷转化为异丁烷,正丁烷的异构
化催化剂及研究就显得十分重要。正丁烷异构化技术应用于工业生产,对改变我
国汽油组成结构、提高汽油质量具有特别重要的意义。
本论文主要包括四个部分:论文的第一部分对烷烃异构化工艺、烷烃异构化
催化剂、以及烷烃异构化机理进行了综述。主要介绍了研究中和已经工业应用的
烷烃异构化催化剂的研究进展。论文的第二部分概述了正丁烷异构化反应试验装
置、分析方法和表征手段。异构化技术的核心是催化剂制造,本文在国内外学者
对中温异构化催化剂及工艺研究的基础上,以正丁烷为原料,考察了 Pt、Pd 金
属含量、反应温度、助催化剂对催化剂反应性能的影响。
论文的第三部分主要是以 Hβ沸石为载体,选用 Pt、Pd 为金属活性组分、
非贵金属为助催化剂、Hβ分子筛为载体制备了 Pt/Hβ、Pd/Hβ、M/Pt/Hβ、M/Pd/Hβ
异构化催化剂,在高压连续微反装置上对该催化剂的反应性能进行了考察。实验
结果表明:在低于反应温度 350℃的情况下,Pd/Hβ催化剂的正丁烷转化率和异
丁烷选择性优于 Pt 改性的催化剂。在反应温度 400℃以上,负载 %的 Pt 性能
最优,正丁烷转化率达 %,异丁烷选择性达 %,总体上在较高温度下 Pt/Hβ
催化剂的性能优于 Pd/Hβ催化剂。考察了改性助剂对 Pt/Hβ沸石和 Pd/Hβ沸石催
化剂异构化反应性能的影响,表明 Cu、Sn、Zn 改性催化剂催化性能良好,正丁
烷转化率可达 %,异构化率可达 %。
论文的第四部分主要是以 HZSM-5 沸石为载体,选用 Pt、Pd 为金属活性组
分、非贵金属为助催化剂、HZSM-5 分子筛为载体制备了 Pt/HZSM-5、Pd/HZSM-5、
M/Pt/HZSM-5、M/Pd/HZSM-5 异构化催化剂,在高压连续微反装置上对该催化
剂的反应性能进行了考察。得出贵金属含量以 %左右为宜,最佳反应温度为
350℃;在此温度和含量下,Pt 与 Pd 两种贵金属各有优劣:Pd 的负载使正丁烷
转化率大大提升,达 %,但异构化得率低于 Pt 负载催化剂。考察了改性助
剂对 Pt/HZSM-5 沸石和 Pd/HZSM-5 沸石催化剂异构化反应性能的影响,表明 Cu、
Sn、Zn 对 Pt/HZSM-5 催化剂改性催化性能良好。Mo 和 Fe 对 Pt/HZSM-5 催化剂
改性使其催化性能大大提升。
I
从上述广泛的反应性能考察和对催化剂的表征中发现,载体分子筛的结构、
表面性质及酸性对担载金属的性质和双功能催化剂的反应性能具有重要的影响,
得出了一些极有价值的结果,为今后在这方面的研究提供了一些有益的启示。
关键词:正丁烷异构化,Hβ分子筛,HZSM-5 分子筛,双功能催化剂
II
Abstract
With the ever-rising requirement of the environment protction, the content of
isomeric alkane in gasoline should be increased. The importance of C4-alkyllation
gasoline is ing more and more great. There are several methods to increase the
content of isomeric alkane and the isomerization is an ideal choice. In order to convert
the cheap n-butane to the needed i-butane, isomerization of n-butane shows its
importance. It has great importance to have this technology applied to the industrial
production for changing position and improving its quality in china.
There is no actual ability of producing i