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《甲烷在mohzrp 2 1 催化剂上无氧脱氢芳构化反应mo》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第20卷第3期催 化 学 报1999年5月Vol.20No.3ChineseJournalofCatalysisMay19993甲烷在Mo/HZRP21催化剂上无氧脱氢芳构化反应Ⅰ.Mo/HZRP21催化剂的催化性能和积炭行为舒玉瑛马 丁田丙伦徐奕德包信和(中国科学院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室,大连116023)提 要 用高硅含磷五员环沸石分子筛(商品代号HZRP21)作为载体,制备了Mo/HZRP21催化剂.与Mo/HZSM25相比,Mo/HZRP21对甲烷无氧脱氢芳构化反应也表现出较好的催化性能.实验过
2、程中,在反应气中添加N2作为内标物,给出包括甲烷在Mo/HZRP21上的结焦量、转化率及各产物选择性在内的总碳物料平衡计算结果.考察了不同Mo担载量对催化剂性能和积炭行为的影响;重点考察了不同温度焙烧后20%Mo/HZRP21催化剂的性能和积炭行为.在反应的初始阶段,6%Mo/HZRP21表现出很高的活性:反应进行30min时,甲烷转化率为11%,芳烃选择性达81%,而催化剂的结焦选择性仅为12%.BET,NH32TPD和催化反应等表征结果表明:Mo物种的数量和状态,分子筛的酸强度和酸量以及分子筛的孔道结构是决定甲烷无氧
3、脱氢芳构化反应性能和积炭行为的关键因素.关键词 钼,HZRP21分子筛,甲烷,脱氢,芳构化,积炭,氨,程序升温脱附分类号 O643[1～18]甲烷在Mo/HZSM25催化剂上的无氧脱氢芳构化受到国内外学者的广泛关注.研究表明,分子筛的酸性、孔道结构及Mo物种的状态和位置是决定催化剂上甲烷无氧脱氢芳构[2]化反应活性的关键因素.在最初的研究中,产物分析大多采用氢火焰检测器(FID),H2,CO,CO2和H2O不能被检测;后来的研究大多采用热导池检测器(TCD),产物中的CO和CO2可被检测,使产物分析结果完善了一些.但是,
4、所有这些分析和计算方法大都没有考虑反应的积炭行为,得到的反应结果不够准确.本文采用在甲烷原料气中添加915%的N2作为内标物,给出了包括积炭在内的全碳物料平衡计算结果.本文采用一种有别于HZSM25的高硅[19]含磷五员环沸石分子筛(HZRP21)作为载体,对Mo/HZRP21催化剂的性能和积炭行为进行了研究,重点考察了不同Mo担载量和不同焙烧温度的影响.1 实验部分1.1 催化剂制备 ZRP21分子筛原粉(硅铝比为50)由石油化工科学研究院提供.首先用1mol/L的NH4NO3溶液交换4次,温度为368～373K,每次
5、交换1h.交换后的分子筛先在343K烘去多余水分,然后在393K烘干.烘干后的分子筛用钼酸铵溶液浸渍,浸渍后的催化剂在393K烘干,然后在一定温度焙烧6h(除非指明,焙烧温度为773K).催化剂以xMo/HZRP21(T)表示,其中x为相应Mo的质量分数,T为焙烧温度(K).1.2 催化剂评价 采用连续流动石英固定床反应器(内径612mm),催化剂装填量为012g,反应温度为973K,反应空速为1500ml/(g·h).催化剂在He气氛中升温到973K,并在973K处理30min,再切换成915%N229015%CH4(
6、体积比)的原料气进行反应.产物分离采用双收稿日期:1998212215.第一作者:舒玉瑛,女,1969年生,博士生,助理研究员.联系人:舒玉瑛.Tel:(0411)46719912552.3“九·五”国家攀登计划预选项目,批准号:952预236.©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.280催 化 学 报20卷柱法,一根柱子是OV2101担载在6201上的不锈钢柱,用于甲烷、苯、甲苯和萘的分离;另一根是HayeSepD不锈钢柱,用于H2
7、,N2,CO,CH4,CO2,C2H4和C2H6的分离.OV2101柱的分离产物用FID检测;HayeSepD柱的分离产物进入TCD检测.以原料气中添加的N2作为内标物,计算出甲烷无氧脱氢芳构化反应中包括结焦在内的转化率和各产物的选择性.1.3 催化剂表征 样品的比表面积和孔分布采用传统BET方法,在MicromeriticsASAP222000型仪器上测得,在液氮温度进行吸附,N2分子横截面积取01162nm,使用IBM计算机进行数据记录和处理.NH32TPD实验采用常规的程序升温氨脱附装置(TCD).将约012g催化
8、剂置于石英反应管中,在873K氦气氛下处理30min,冷却至423K,然后进行NH3吸附至饱和,待氦气吹扫至基线平稳后进行NH3脱附,以15K/min速率由423K升温到873K,同时记录NH3脱附曲线.样品的相对酸量以记录的氨脱附曲线的面积表示.2 结果与讨论2.1Mo担载量对催化剂催化性能的影响 不同Mo担载量对
