Fe2O3HZSM-5催化转化乙醇制备低碳烯烃.pdf

2010 年 2 月 The Chinese Journal of Process Engineering Feb. 2010收稿日期:2009?11?11,修回日期:2010?01?05 作者简介:朱剑虹(1984?),女,湖南省怀化市人,硕士研究生,化学工艺专业;许光文,通讯联系人,Tel: 010-62550075, E-mail: ******@..Fe2O3/HZSM-5 催化转化乙醇制备低碳烯烃朱剑虹1,2, 余剑1, 段正康2, 张战国3, 许光文1(1. 中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室,北京 100190;2. 湘潭大学化工学院,湖南湘潭 411105;3. 日本产业技术综合研究所,日本筑波 305-8659) 摘要:采用浸渍法制备了Fe2O3/HZSM-5分子筛催化剂,并用于乙醇脱水与低聚制备丙烯为主的低碳烯烃反应体系. 在400～500℃范围内考察了HZSM-5的硅/铝比、氧化铁负载量、反应温度、催化剂氢气还原预处理对产物中烯烃收率的影响. 结果表明,HZSM-5硅/铝比为140时,丙烯、丁烯收率最高;氧化铁负载能有效提高烯烃收率,%时丙烯收率最高,接近25%;反应初期升高温度可促进丙烯生成,但催化剂寿命缩短;氢气还原预处理能进一步促进乙烯、丙烯生成. 关键词:乙醇;低碳烯烃;丙烯;Fe2O3/HZSM-5;非石油路线化学品中图分类号: 文献标识码:A 文章编号:1009?606X(2010)01?0097?061 前言丙烯是仅次于乙烯的重要石油化工基础原料,近年来,由于聚丙烯需求旺盛导致丙烯需求增长速度一直高于乙烯,且维持在5%以上[1]. 丁烯可作为聚合单体和工业溶剂,也是主要的基础化工原料,受聚合物及裂解增产丙烯的影响,%的年平均速度递增. 丙烯与丁烯主要来源于石脑油催化裂化、蒸汽裂解工艺及甲醇/二甲醚脱水缩合工艺[1,2]. 这些工艺都直接或间接以不可再生的化石能源为基本原料,不能满足可持续发展的需求. 因此,顺应能源结构变化趋势,节省或部分替代石油资源,研究开发以可再生原料生产丙烯及丁烯的替代工艺对低碳烯烃工业的可持续发展具有战略意义. 乙醇是一种关键的可再生化合物,以其为原料合成其他化工产品是当前化工领域的研究热点. 已有的报道主要侧重于乙醇脱水制备乙烯和乙醇催化制备液体烃类化合物两方面,用乙醇制备低碳烯烃特别是丙烯的研究很少[3],国内尚未见报道. 乙醇催化制备碳氢化合物的催化剂主要有分子筛[3?5]、复合氧化物[6,7]、杂多酸[8]等,在这些催化体系中,碳氢化合物的生成主要通过乙醇脱水后聚合/芳构化、裂解实现. 在乙醇制备液体碳氢化合物的研究中,Inaba等[9,10]发现对ZSM-5进行铁改性有利于丙烯生成,而Machado等[11?13]对HZSM-5 (SiO2/Al2O3=41)进行不同方式的铁改性,发现气相产物中丙烯量均较低(收率<20%). 目前还没有针对提高该反应中气体产物丙烯和丁烯的选择性的具体研究. 本工作针对乙醇脱水缩合裂解制备