丙烷脱氢制丙烯钒_铝催化剂的制备方法与条件探索

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1、学校代码：10270分类号：TQ31学号：152200915硕士学位论文丙烷脱氢制丙烯钒/铝催化剂的制备方法与条件探索学院：生命与环境科学学院专业：化学工程研究方向：催化反应工程研究生姓名：杨琦琦指导教师：郭亚军完成日期:2018年3月30日上海师范大学硕士学位论文摘要摘要丙烯作为一种重要的石油化工原料，其下游产品聚丙烯、聚丙烯腈、丙烯醛及丙烯酸的快速发展，使丙烯的需求量日趋增大，通过传统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，将其脱氢获取烯烃是石油化工的重点研究方向。目前，铂系和铬系催化剂是丙烷催化脱氢常用

2、的两种催化剂，但铂系催化剂价格昂贵，铬系催化剂对环境的危害较大，钒因其较低廉的价格、对环境相对友好以及较好的催化性能受到越来越多的关注。本文将采用几种不同的方法制备钒系催化剂，并在此基础上进行条件的优化。首先用共沉淀法、浸渍在氢氧化铝上、分两次浸渍在氢氧化铝上、浸渍在自制氧化铝上、浸渍在商业氧化铝上五种不同的方法制备催化剂。通过各种表征以及催化活性的评价对比来确定最佳的制备方法。实验结果表明将偏钒酸铵浸渍到氢氧化铝表面可以获得比表面积最大的催化剂，这是由于在其表面形成了絮状结构，增加了比表面积。由于其比表面积较大，所以钒氧化物在其表面的分散性也较好

3、，钒的聚合度是五个样品里最低的。将偏钒酸铵浸渍到氢氧化铝表面之后，考察不同焙烧温度对最终样品的影响。随着焙烧温度的升高，样品没有出现预想的增大比表面积的效果，而是由于高温烧结反而使比表面积减小。随着表面积的减小样品表面钒的聚合度开始增加，导致积碳和裂解产物的选择性增加，使丙烯选择性降低以及样品失活速率加快。所以催化剂适宜的焙烧温度还是600℃。在氢氧化铝上浸渍不同量的偏钒酸铵，并在600℃的条件下焙烧，探究不同钒负载量对催化剂的影响。结果发现，随着钒负载量的增加，催化剂的比表面积有一个先上升后下降的过程，当负载量达到2.9wt%时样品拥有最大的比表

4、面积，使表面的钒聚合度较低，对积碳和裂解产物的选择性较低，使催化剂的失活速率较小且丙烯选择性较高，同时其表面的活性位数量也较多，对丙烷脱氢拥有较高的活性。关键词：丙烷脱氢；氢氧化铝；絮状结构；钒聚合度；浸渍法ⅠAbstractShanghaiNormalUniversityMasterofPhilosophyAbstractThepropyleneisanimportantpetrochemicalintermediates.Therapiddevelopmentofthedownstreamproductsofpolypropylene,poly

5、acrylonitrile,acroleinandacrylicacidincreasedthedemandforpropylene.Thepropyleneby-productofconventionalsteamcrackingandcokingproductionprocesscannotmeetthemarketdemand.Thereareabundantpropaneresourcesinourcountry.Dehydrogenationofalkenesisthekeyresearchdirectioninpetrochemical

6、industry.Atpresent,platinumandchromiumbasedcatalystsaretwocommonlyusedcatalystsforpropanecatalyticdehydrogenation.However,theplatinumcatalystisexpensive,andthechromiumcatalysthasagreatharmtotheenvironment.Vanadiumhasattractedmoreandmoreattentionbecauseofitslowerprice,relativel

7、yfriendlyenvironmentandbettercatalyticperformance.Inthispaper,severaldifferentmethodsareusedtopreparevanadiumcatalyst,andonthisbasis,theconditionsareoptimized.Firstofall,coprecipitationandimpregnationonAl2O3,twotimesofimpregnationonaluminumhydroxide,impregnationonhomemadealumi

8、na,impregnationoncommercialalumina,fivedifferentwaystoprepare