异丁烷脱氢制异丁催化剂研究.pdf

天津大学
硕士学位论文
异丁烷脱氢制异丁催化剂的研究
姓名:张波
申请学位级别:硕士
专业:化学工程
指导教师:姜忠义

中文提要大影响。。荷盏腨,在的条件下,通过浸渍法合成的#痀入铅使催化剂的活性及选择性改善。本文以异丁烷脱氢制异丁烯为实验体系,以钒氧物种为主要活性组分,选用氧化铝为载体,用碱、稀土、过渡金属调变催化剂,探讨了催化剂的组成、结构及催化剂的合成条件等对催化剂性能的影响。对影响因素进行了优化,确定了异丁烷脱氢制异丁烯反应适宜的操作条件,并借助琓,琓,缺砻娴仁侄味催化剂的结果做了进一步的分析表征。研究表明,载体的选择及处理和催化剂的组成以及制备方法对催化剂的性能有很催化剂,当、反应温度为时有很好的活性,选择性较高。当钒含量为%时催化剂的活性及选择性均较好,经确治霰碚鞅砻鳎呋恋母呋钚杂5母叻稚⒓疤囟ǖ淖槌珊徒峁有关。镁的加入能提高催化剂的活性但会降低催化剂的稳定性;钾的加入能提高催化剂的活性和选择性;稀土金属镧的加入对催化剂的选择性影响不大,但能抑制积炭,故可提高催化剂的稳定性;在钒催化剂上进行临氢脱氢,降低了催化剂的活性,但其选择性大大提高,并可提高其稳定性;加关键词:异丁烷脱氢异丁烯催化剂。
一瑀/、、瑃.—,,~.%.,.篒.Ⅱ
第一章前言资源与能源的短缺,环境保护的加强及石油化工的发展,使得低碳烷烃的丌发和利用越来越重要。低碳烷烃广泛存在于天然气和液化石油气中,由于其反应活性较差,低碳烷烃的化学利用受到很大限制。相比之下,低碳烯烃分子由于具有双键,性质则非常活泼,可进行加成、取代、氧化、齐聚、聚合等多种化学反应。另外,低碳烷烃与相应烯烃在价格上也有较大差距,所以以低碳烷烃为原料生产相应烯烃等化学产品的工艺越来越受到重视。低碳烷烃中,作为石油催化裂化反应中的主要副产物的A蠓值目7⒑屠靡殉晌=昀创呋芯康娜鹊阒弧F渲腥毡尽⑴分藓兔拦对此已做了较有成效的研究和开发,而我国尚处于起步阶段。异丁烯是一种重要的化工原料,随着异丁烯应用领域的日益拓宽,异丁烯的需求量越来越大,仅靠液化石油气和石油的裂解来生产异丁烯已不能满足需求。。烃类,对于年生产能力为蚨值淖爸美此担珻。的年产量就为万吨,主要是正构和异构的烷烃和烯烃,除抽提A蠓种械亩《┩猓溆啻蟛糠直蛔鑫H剂仙盏簦斐闪俗试吹募ù浪费,其中异丁烷就占%“’。若能实现异丁烷的高效脱氢制异丁烯,将既有利于资源的利用又可满足市场要求,对我国石油化工的发展及在活化狧键,实现烷烃转化的理论研究方面具有重要意义。异丁烯的用途包括燃料利用和化学化工利用两大方面。燃料利用包括直接利用和制成液体燃料等间接利用方式,化学化工利用则有多种方式。谆宥』由异丁烯与甲醇反应而成,主要作为辛烷值汽油改进剂而引人注目。在汽油组分中有良好的调和效应,稳定性好,而且可与烃类燃料以任何比例互溶。因此,自年意大利首家万吨/年装置建成投产以来,世界各国发展很快,已成为年来长盛不衰,销售量增长最快的化学品之一。谆┧峒柞由异丁烯直接氧化制甲基丙烯酸甲酯的新工艺,在七十年代初期,由本旭硝子公司开发成功。甲基丙烯酸甲酯是制造有机玻璃的原料。宥〈由异丁烯经硫酸催化水合可制得叔丁醇。少量叔丁醇用作溶剂,大量用作汽油添天津大学硕士学位论义
加剂。叔丁醇也用于制取叔丁基苯酚,作为油溶性酚醛树脂的中间体。』鸾丁基橡胶是由异丁烯和少量异戊二烯聚合而成的合成橡胶。丁基橡胶最重要的特性是透气率低,气密性好,从而使轮胎表面磨损均匀,相应地提高了内外轮胎的使用寿命,主要用途是制造汽车内胎。於∠┚酆衔铮—年代以来,异丁烯聚合物在非润滑油方面应用的不断开拓,扩大了其需求量。异丁烯聚合物按其分子量的不同,可用作润滑油添加剂、电绝缘材料、胶粘剂、沥青改性剂、油墨分散剂、防晒露与唇膏组分、皮革织物、浸滞剂、口香糖基质或改性剂等等“’。於∠┑耐榛缮梢煨镣楹透髦滞榛臃览霞痢⒖寡跫痢由于社会对异丁烯的要求强劲,因此,研究异丁烷脱氢制异丁烯的化学工艺具有重要的社会效益和经济效益。同时,作为低碳烷烃脱氢转化为相应烯烃的典型代表,异丁烷脱氢制异丁烯的研究具有重要的理论意义。天滓人学坝宦畚
籆瘛!!猒!一籧ひ掣第二章文献综述低碳烷烃脱氢的一般规律。狧!!!鬷烷烃经高温或催化脱氢可得到相应的烯烃和氢气:这是典型的吸热反应,为使热力学平衡向产物方向移动,必须提高反应温度。另外,产物分子数大于反应物分子数,故减压有利于反应。烷烃脱氢需要很高的温度才能达到一定烯烃收率。催化脱氢反应存在着~些缺点:呶孪陆ǚ⑸幌盗械母狈从Γ畹湫偷氖峭樘呀饣虻玫降南┨徊搅呀狻以异丁烷为例,可能的副反应有:从κ苋攘ρ胶庀拗疲;屎褪章屎苣烟岣摺呋寥菀谆迹璺锤丛偕;际侵柑嗪鸵恍┯谢衔镌诖呋帘砻嫔进