优秀毕业论文（设计）_SAPO-11@γ-Al2O3复合催化剂的制备及性能研究

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1、1.文献综述1.1研究背景丙烷、C4混合桂资源主耍来源于炼油厂和石化企业的催化裂化装置。随着煤层气和页岩气等非常规油气的开发以及煤化工的发展，其产量将会进一步增加。通常这些怪作为燃料直接消耗，附加值低，如何提高这些桂的利用价值越来越受到关注⑴，将其转化为低碳烯绘是一条值得深入研究的途径。低碳烯绘乙烯、丙烯是重要的石油化工原料，可用于合成塑料、橡胶、纤维及生产咲药、炸药、染料等产品⑵。近年来，人们对低碳烯炷的需求不断增加，全球化工生产对丙烯原料的需求量年均增长率为4.7%卩】。而国内低碳烯桂尤其是丙烯原料严重不足。若

2、能有效的将低碳烷坯直接转换成低碳烯怪，不仅解决了低碳烯怪原料的来源不足问题提高了低碳烷绘的利用价值，而且也有利于环境友好。因而，开发由低碳烷怪制取低碳烯怪过程对合理利用C3〜C4烷姪及开辟低碳烯姪来源具有重要意义⑷。1.2丙烷+C4混合姪脱氢裂解1.2.1反应过程丙烷+C4混合桂原料同步转化涉及的反应包括：丙烷、丁烷脱氢生成对应烯怪；烯怪裂解生成乙烯、丙烯；伴随烷基化、氢转移、氢解、芳构化等副反应⑸。因此，要求设计的催化剂必须同时兼具脱氢和裂解两种活性，并能促进有利二次反应（如C/齐聚、Q裂解），抑制不利二次反应（

3、丙烯氢转移牛成丙烷、芳构化反应、桂类氢解反应，烷基化反应等）。以实现混合原料同步转化，促进其向低碳烯炷，尤其是丙烯的转化，同时降低G〜C3烷怪、C5+怪选择性。1.2.2催化剂由于丙烷+C4炷这种不同碳数混合桂转化是新出现的工业需求，文献研究报道较少。催化剂的制备比较单一，主耍是对金屈氧化物或分子筛进行二次修饰。如Vemikovskaya等问在流化床反应器中，对丙烷■界丁烷混合物脱氢转化进行了实验研究和数学建模。发现当丙烷入口浓度从0增加到20%以上时，使用Cr2O3/A12O3催化剂，丙烯选择性可达100%o王睿

4、⑺将K、Ca、Sr修饰的HZSM5用于混合碳四桂转化，丙烯/乙烯比（P/E）较高，但转化率低。随着合成与材料技术不断提升，为进一步改善催化剂性能，使更多不同碳数工业副产混合桂实现同步转化，需要发展新型催化剂体系以提升催化效果，其中针对混合绘各组分不同活化方式的催化剂组合为多功能复合催化剂是一个热门方向。多功能催化剂可以是分子筛材料和金属氧化物之间的复合，也可以是两类或两类以上分子筛之间的组合，从而形成具有微孔/介孔或微孔/微孔等新结构兼具新功能的复合材料[8]oLi等人[9]指岀，将20wt%的ZSM-5和20wt

5、%的RE-USY混合作为活性组分用于裂化反应时，比单一组分的ZSM-5增加了9.2wt%的乙稀、丙烯收率。Nawaz[10]使用Al2O3-SAPO-34负载Pt-Sn,有效增大催化剂比表面积，用于丁烷脱氢反应，使低碳烯炷具有更好的选择性。1.2.3生产工艺丙烷+C4混合炷选择转化制低碳烯炷的生产工艺经笔者查找未见报道。未来相关工艺的开发可借鉴于脱氢、裂解工艺。目前低碳烷桂脱氢制烯桂工艺，只有丙烷催化脱氢制丙烯工艺实现了工业化。主要有:UOP公司的Oleflex工艺、ABBLummus公司的CatofinT?艺、K

6、ruppUhde的StarT艺、LindeAG/BASF的PDH工艺以及Snamprogetti/Yarsintz公司的FBD工艺fllJ21oC4裂解生产丙烯的典型工艺有：KBR公司的Superflex工艺、ExxonMobil公司的MOI工艺,Atofina和UOP公司的OCP工艺、Lurgi公司的Propylur工艺、Asahi公司的Omega工艺及Sasol公司催化裂解工艺等fl3_151o其中KBR公司Superflex工艺、Atofina和UOP公司的OCP工艺已实现工业化。1.3研究思路及内容本实验针

7、对丙烷+C4混合桂各组分不同的活化方式、转化行为，结合了y-A12O3及SAPO-11分子筛催化剂的优点，采用化学复合方法制备了不同配比的SAPO-11@y-A12O3复合催化剂，同时选用WO3对复合催化剂进行修饰。研究内容包括：1、SAPO-11@y-A1203催化剂的制备；2、物相、形貌、孔结构、酸性质表征；3、复合催化剂对混合坯原料的转化效果测评；本文研究思路及内容总结如图1・4所示r催化剂丙烷+C4混合烧选—双胺法水热合成质量比1:3、►1:1、3:1SAPO-ll®v-AbO；择转化制低碳J工艺研究表征X

8、RD、SEM、BET、NH3-TPD7%WO3/SAPO-1l@y-Al2O3＞直接催化转化——2.实验部分T=600°C,P=0.1MPa,n(fccd/Ar)=l/2.5SV(mcal/F原料+我气)=15g•h/mol2.1原料试剂十六烷基三甲基漠化鞍（CTAB,C19H42BrN,分析纯，含量99%,阿拉丁）拟薄水铝石（AlOOH・nH2O,工业级，