【摘要】：苯乙烯是石油化工的基礎產(chǎn)品,生產(chǎn)苯乙烯的方法主要是乙苯脫氫法,Fe_2O_3-K_2O-CeO_2(即為Fe-K-Ce)系催化劑是主要的催化劑。但是目前該催化劑主要依賴進口,且其平均使用周期僅為24個月,因此開發(fā)性能好,使用周期長的乙苯脫氫催化劑具有重要的意義。本研究首先對BASF廠家S6-42催化劑進行了測試和表征,表明Fe、K、Ce、Ca、Mo元素是該催化劑的主要成分,K_2Fe_(22)O_(34)是主要的儲鉀相,也是主要的活性成分。采用小試固定床反應器,對乙苯脫氫反應的工藝條件進行了優(yōu)化,較佳的工藝條件為:反應溫度580℃,空速1.1 h~(-1),水油比1.9:1,催化劑粒徑為20-40目,乙苯的平均轉化率和苯乙烯的平均選擇性分別為68.1%和88.5%。其次,采用高溫固相合成的方法制備乙苯脫氫催化劑,運用BET、XRD、XRF和XPS等表征測試方法研究了各參數(shù)對催化劑結構和活性的影響。對焙燒溫度、金屬氧化物制備方法、以及擴孔劑種類和加入量進行了研究。結果表明,較高的焙燒溫度(850℃以上)是實現(xiàn)K_2Fe_(22)O_(34)晶相的重要條件;采用FeSO_4·7H_2O為原料制備Fe_2O_3,Ce_2(C_2O_4)_3為原料制備CeO_2,(NH_4)_6Mo_7O_(24)為原料制備MoO_3,所得催化劑活性較高;孔結構和比表面積對于乙苯脫氫催化劑的活性有重要的影響,加入6%聚乙二醇2000作為擴孔劑時,所得催化劑的活性較好。此外,對于K元素的加入方式以及鉀鐵比進行了研究,表明采用直接加入K_2CO_3,且在鉀鐵比為0.23(w/w)時所得催化劑的活性較高,此鉀鐵比值略低于廠家催化劑(0.24),可以增加催化劑的使用壽命。采用優(yōu)化后催化劑,乙苯的平均轉化率和苯乙烯的平均選擇性分別為65.6%和87.6%。本研究提供了制備乙苯脫氫催化劑的基礎數(shù)據(jù),為進一步開發(fā)高效耐用、工業(yè)規(guī)模的乙苯脫氫催化劑提供依據(jù)。
【圖文】：

再用無水 C2H5OH 洗滌 1 次。（3） 將白色沉淀物在 60 ℃干燥并 350 ℃焙燒 2 h 獲得 MoO3。2.3.5 氧化鈣的制備采用碳酸鈣為前驅(qū)體制備氧化鈣，取一定量的 CaCO3在 800 ℃下焙燒 1 h 制備得到CaO。2.4 催化劑的制備本研究采用高溫固相合成法制備乙苯脫氫的催化劑。按配比稱量 Fe2O3、K2O、CeO2CaO、MoO3、Gd2O3及需加入的其他助催化劑組份或組分的原料、擴孔劑，均勻混合后，加入適量的蒸餾水，經(jīng)捏合后形成適合擠條的膏狀物，經(jīng)擠條、切粒成直徑約 3 mm、長度 6-8 mm 的顆粒，在 120 ℃干燥 5 h，并在 850~900 ℃下焙燒 4 h 制得催化劑，如圖 2-1。

1：計量泵 2：原料預熱器 3：汽化室 4：反應器 5：冷凝器 6：汽液分離器圖 2-2 催化劑活性評價裝置圖Fig.2-2 Apparatus for activity evaluation of catalyst2.6.2 催化劑的裝填催化劑裝置于固定床反應器中恒溫段中，詳細填裝步驟如下：從反應器底部開始從下至上依次裝填石英棉，，10 g 催化劑與石英砂混合物以及石英棉。填充物的作用是墊高催化劑床層，稀釋催化劑；石英棉的作用是分散氣流并防止催化劑顆粒的滲漏。2.6.3 實驗過程催化劑填裝好之后，連接好實驗裝置，反應前先檢漏，然后開始乙苯脫氫實驗。實驗步驟如下：開始程序升溫，并開始通入 N2（100 mL/min）作為保護氣；調(diào)節(jié)設備至所需要的工藝條件，開始通入乙苯以及水進行脫氫反應，同時打開冷凝器；之后穩(wěn)定 3~4 后，每 2 h 取樣一次并進行色譜分析；實驗結束，關閉進料并降溫。
【學位授予單位】：天津理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TQ241.21;TQ426

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本文編號：2681002