WO_2c3_2fHZSM-5催化剂上乙醇催化脱水制乙烯的分析

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1、独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得叁鲞盘堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：宙l再疋签字日期：v碍年石月彳曰学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解叁空盘堂有关保留、使用学位论文的规定。特授权鑫生态堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅

2、和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：每l爵己导师签名：签字日期：p嵋年杏月石日签字日期：D万年，■l，Ii6月D日前言-▲‘_—L．日U吾乙烯工业是石油化学工业的龙头产业，乙烯产品占石化产品的70％以上，在石油化学工业乃至国民经济中占有重要地位。随着社会经济的持续高速发展，乙烯的需求日益扩大，据美国化学品制造商协会的最新预测，2005年～2009年世界乙烯需求年增长率为4．5％，但是乙烯工业的最基本原料一石油，却呈现逐渐枯竭之势，所以目前全球乙烯市场一直处于短缺状态。生物

3、质能源等可再生能源正在逐步替代矿物能源，不但能源短缺的国家如此，而且能源丰富的发达国家也在悄然地调整能源政策。目前，在生物能源产品产业规模方面，发展最快的是燃料乙醇。因此以生物质能作为乙烯生产的原料，既是对石油乙烯的补充，同时又符合可持续发展战略。乙烯的制备方法有很多，包括烃类裂解，乙烯加氢，乙醇脱水和焦炉气提取等方法。其中烃类管式炉水蒸气热裂解制烯烃仍是当今石油化工行业生产低碳烯烃的主要方法，装置和技术也日臻完善。然而热裂解工艺条件苛刻。生物质能源等可再生能源正在逐步替代矿物能源。在生物能源产品产业规模方面，发展最快的是燃料乙醇。国内外专家对生物发酵

4、技术的研究取得了重大进展，这为乙醇脱水制乙烯提供了广阔的来源。乙醇脱水制乙烯工艺与饱和烷烃热裂解工艺相比，成本低，产物单纯，装置投资少，建设周期短，收益快，在高油价时代生物法制乙烯技术可与现有的烃类裂解制乙烯路线竞争。据报道，以活性氧化铝为催化剂，反应温度为300．450℃，液时空速(LHSV)0．2．0．8h～，乙醇的单程转化率为92％．97％，乙烯的选择性为95％．97％，能耗较高，设备利用率低。因此开发低温活性好，乙烯选择性高的乙醇脱水催化剂是提升该工艺路线竞争力的关键。本文主要研究了两个方面的内容，一是考察了氧化钨含量、操作条件对机械混合法制备

5、的W03／HZSM．5催化剂活性的影响规律；采用NH3．TPD、IR、BET、xRD、Raman和XPS等表征手段对催化剂的结构、晶体形态和表面酸性进行了较为系统的研究；二是考察了催化剂制各条件对浸渍法制备的w03／HZsM．5催化剂活性的影响。通过以上这些实验研究，为进一步对该领域的研究工作积累了一些经验，具有一定的创新意义。第一章文献综述1．1乙醇催化脱水制备乙烯的意义进入2l世纪，全球能源政策正在进行着决定性的转折。生物质能源等可再生能源正在逐步替代矿物能源，不但能源短缺的国家如此，而且能源丰富的发达国家也在悄然地调整能源政策。目前，在生物能源产

6、品产业规模方面，发展最快的是燃料乙醇。同时，国内外专家对生物发酵技术的研究取得了重大进展，这为乙醇脱水制乙烯提供了广阔的来源【l】。乙烯、丙烯、丁二烯称为三烯，是重要的基础化工原料，其中，以乙烯的用量最大【2】。乙烯工业是石油化学工业的龙头产业，乙烯产品占石化产品的70％以上，在石油化学工业乃至国民经济中占有重要地位。随着社会经济的持续高速发展，乙烯的需求日益扩大，据美国化学品制造商协会的最新预测，2005年～2009年世界乙烯需求年增长率为4．5％，但是乙烯工业的最基本原料一石油，却呈现逐渐枯竭之势，所以目前全球乙烯市场一直处于短缺状态【l】。因此以

7、生物质能作为乙烯生产的原料，既是对石油乙烯的补充，同时又符合可持续发展战略b1。1．1．1生物发酵乙醇生物乙醇是指以生物质为原料通过发酵制得的乙醇，生物质原料包括玉米、高梁、小麦、大麦、甘蔗、甜菜和土豆等含糖类和淀粉的农作物，此外城市垃圾、甘蔗渣、小树干、木片等纤维质原料也可用来生产生物燃料乙醇。考虑到粮食供应、可持续发展和环境保护的重要性，用植物纤维经酸水解生产乙醇的技术具有良好的前景。生物乙醇浓度较低，通常仅为lO％(质量分数)左右。发酵液中还含有许多其他杂质，如甲醇、乙酸、甘油等，通过蒸馏将乙醇产物分离纯化需要消耗很大的能量。因此除了得到纯乙醇产

8、品外，还需要考虑生物乙醇的其他后续应用。乙烯作为最重要的化工原料之一，可以由乙醇脱水得到。因此