co2氧化丙烷脱氢制丙烯钒基催化剂的研究

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1、上海师范大学硕士学位论文摘要论文题目：C02氧化丙烷脱氢制丙烯钒基催化剂的研究学科专业：应用化学学位申请人：蔡玉指导教师：郭亚军教授中文摘要丙烯是重要的石油化工原料，主要用于生产聚丙烯，丙烯腈，丙烯酸，环氧丙烷等化工产品。由于丙烯下游产品种类丰富，需求量日趋增大，作为来自于催化裂化，蒸汽裂解和焦化等生产工艺副产品的丙烯已不能满足市场需求。我国有着丰富的丙烷资源，将其转化为丙烯具有巨大的市场前景和价值。丙烷催化脱氢制丙烯工艺已经实现了工业化，该工艺的由于受热力学条件的限制，需要高温的反应条件，能耗大，同时催化剂失活很快。COz作为一种活性温和的氧化剂，被应用于丙烷氧化脱氢的反应中，提高丙烷氧化

2、脱氢制丙烯反应的活性，有效抑制深度氧化，提高丙烯的选择性，减少表面积碳，提高催化剂稳定性。在一定程度上消耗温室气体，同时联产一氧化碳，是一种绿色能源化工。本文首先对丙烷脱氢制丙烯技术的研究进展进行了论述，详细介绍并分析了丙烷脱氢制丙烯的各种工艺，丙烷氧化脱氢的机理和常用催化剂。选取钒作为活性物质来催化二氧化碳氧化丙烷脱氢制丙烯的反应。文章进行不同催化剂载体的筛选，溶剂和络合剂的选择，采用浸渍法和一步合成法制备催化剂。主要研究工作如下：(1)以MCM-41、SBA．15、ZSM．5、a．A1203、Si02和Si02(nllq)六种材料为载体，负载金属钒制备催化剂对于丙烷氧化脱氢反应均有催化作

3、用。其中以MCM．41，SBA一15，ZSM．5三种介孔材料为载体时催化效果较好。介孔材料本身具有比较大的比表面积，便于活性金属钒在载体表面的分散，同时它们具有良好的水热稳定性，在高温催化反应时仍能保持其结构特点，防止金属氧化物的团聚结块。考察反应原料气体中改变C02的分压对丙烷脱氢反应的影响，结果发现适量的加入氧化剂C02有利于丙烷脱氢反应的进行，实验中选取的反应原料气体的体积比为C3H8：C02：Ar=l：1：4。(2)选取柠檬酸为络合剂，通过改变柠檬酸的添加量来优化催化剂结构。实验发现，当NH4N03：C6H807摩尔比为1：1时，对于催化丙烷氧化脱氢的反应摘要上海师范大学硕士学位论文

4、效果最好。柠檬酸的加入，能最大化的与偏钒酸铵形成的络合物，高度分散在溶剂中。在制备过程中分别选取去离子水与不同浓度氨水作溶剂对比实验。结果证明，以去离子水为溶剂，60℃溶解偏钒酸铵时制备的催化剂的催化效果最好。(3)采用水热法，将钒源、硅源、碱、模板剂与去离子水一步合成杂原子分子筛。通过XRD，BET，FESEM，TEM等测试手段对催化剂进行表征，结果表明此种方法成功合成了具有均一六方孔道结构的催化剂样品，而且其比表面积达到1000m2／g。利用XPS，H2．TPR，NH3．TPD来表征催化活性物质的活性位点，金属基催化剂的还原性以及催化剂的酸性位点，结果均能得出催化氧化丙烷脱氢反应的是高度

5、分散的四配位V043‘活性物种。评价了不同钒添加量的杂原子分子筛催化丙烷氧化脱氢的反应，其中8．8V-MCM．41的催化活性较好，丙烯最高收率能达到52．2％。考察了催化剂的套用再生性能。结果表明，经过4次循环使用的催化样品仍能很好的催化丙烷氧化脱氢反应。关键词：丙烷，氧化脱氢，丙烯，二氧化碳，钒基，MCM一41论文类型：研究报告上海师范大学硕士学位论文AbstractThesiarifle：StudyontheVanadium-basedCatalystsPropaneto]Pl-opy

6、eneinthePresenceofCarbonDioxideDiscipline：AppliedCh

7、emistryApplicant：YuCaiSupervisor：ProfessorYajunGuoforOxidativeDehydrogenationofPropyleneisimportantpetroleumchemicalrawmaterials，mainlyfortheproductionofpolypropylene，acrylonitrile，acrylicacid，propyleneoxideandotherchemicalproducts．Duetothevarietyofdownstreamproducts，increasingdemandforpropyleneasa

8、by-productoffromcatalyticcracking，steamcrackingandcokingproductionplantofpropylenecannotmeetthemarketdemand．Ourcountryhasrichresourcesofpropane，turningitintopropylenehashugemarketprospectandvalue．Propanedeh