【摘要】：乙烯的下游衍生品塑料、纖維等材料關(guān)乎到人類生活的方方面面,導(dǎo)致我國對乙烯的市場需量求逐年增長。國內(nèi)乙烯市場主要靠國內(nèi)自產(chǎn)和國外進(jìn)口來滿足,國內(nèi)自產(chǎn)的乙烯大多通過石油烴裂解工藝生產(chǎn),但這種工藝不適應(yīng)我國國情。煤炭是我國最基礎(chǔ)、長期的能源,富煤地區(qū)煤化工行業(yè)的蓬勃發(fā)展帶動電石乙炔行業(yè)的發(fā)展,于是以電石的下游產(chǎn)品乙炔為原料,然后對高濃度乙炔進(jìn)行選擇性加氫制乙烯的研究意義重大。Pd催化劑被認(rèn)為是優(yōu)秀的加氫催化劑,對其研究主要集中在石油路線中微量乙炔加氫過程,而對電石乙炔加氫催化劑的研究很少。反應(yīng)條件的差異會導(dǎo)致催化活性和催化現(xiàn)象的差異,因此,本論文以Pd基催化劑為研究對象,研究了適用于電石乙炔選擇性加氫制乙烯反應(yīng)的工藝條件,考慮到單金屬Pd的催化性能有限,通過加入助金屬或者改變催化劑中金屬形貌,進(jìn)一步提高Pd基催化劑的催化性能。不同的制備方法可以得到不同金屬分散狀態(tài)的催化劑,所以我們采用NaBH_4還原、乙二醇(EG)還原、H_2還原方法制備催化劑,探究不同制備方法對催化活性的影響。TEM及活性測試結(jié)果表明EG還原方法制備的催化劑中金屬Pd顆粒分散均勻、粒徑較小且催化活性及穩(wěn)定性最好。然后通過EG還原法制備出不同載體(MCM-41、AC、Al_2O_3、SiO_2、TiO_2)的系列Pd催化劑,探究其催化性能差異。通過XRD、TEM等表征發(fā)現(xiàn),1%Pd/MCM-41催化劑中載體表面豐富的弱酸性、適宜的孔環(huán)境致其接近100%的乙炔轉(zhuǎn)化率和62.09%的乙烯收率,其催化活性最好。接著以MCM-41為載體制備系列催化劑,進(jìn)行工藝優(yōu)化。然后在最優(yōu)工藝下進(jìn)行壽命測試,發(fā)現(xiàn)0.1%Pd/MCM-41催化劑的壽命穩(wěn)定在32 h左右,47 h后催化劑已基本失活,其乙炔轉(zhuǎn)化率從99.37%降至13%左右,乙烯收率由82.74%降至13%左右。通過前面的研究發(fā)現(xiàn)Pd/MCM-41催化劑的穩(wěn)定性較差。因此,在單金屬Pd催化劑中引入助金屬組分,對催化劑的穩(wěn)定性進(jìn)行改善。選用五種常用的非貴金屬作為助劑,通過活性測試發(fā)現(xiàn)Cu助劑的引入,催化活性最高。接著我們對Cu的引入量進(jìn)行了優(yōu)化,發(fā)現(xiàn)當(dāng)金屬摩爾比為n _(Pd):n_(Cu)=1:1時,其合金化程度最高,導(dǎo)致其優(yōu)異的催化性能。接著進(jìn)行壽命測試,發(fā)現(xiàn)Cu引入后,反應(yīng)47 h仍有78%左右的乙烯收率;反應(yīng)100 h后,乙炔轉(zhuǎn)化率從最高99.59%降至25%左右,乙烯收率由91.47%降至22%左右�？梢钥吹紺u的加入不僅提高催化活性,還增強(qiáng)了催化劑的穩(wěn)定性。接著探究了催化劑中金屬形貌的差異對電石乙炔加氫制乙烯反應(yīng)催化活性的影響。按n_(Pd):n_(Cu)=1:1的比例通過水熱合成法合成了Pd十面體及PdCu六邊形納米板狀合金材料并負(fù)載至MCM-41載體上并與相同條件下的球狀催化劑作對比。發(fā)現(xiàn)在基本相同的條件下,100%的C_2H_2轉(zhuǎn)化率時,Pd十面體催化劑的C_2H_4選擇性比球狀Pd/MCM-41催化劑高出15%左右。其次,PdCu六邊形納米板合金催化劑的C_2H_4選擇性最高可達(dá)95.83%,明顯高于相同條件下球狀PdCu/MCM-41催化劑的乙烯選擇性(80%)。形貌改良后的Pd十面體及PdCu六邊形納米板合金催化劑的催化活性高于相同條件下的普通球形催化劑。
【學(xué)位授予單位】：石河子大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TQ221.211;TQ426
【圖文】：

圖 1-1 石腦油裂解制烯烴流程簡圖Fig. 1-1 Brief flow chart of naphtha cracking to olefins該工藝主要以石腦油為原料，在隔絕空氣、高溫下經(jīng)管式裂解爐使大分子烴斷反應(yīng)后裂解氣經(jīng)脫甲烷塔、脫乙烷塔、乙烯精餾塔等深冷分流流程得到乙烯、品，該工藝主要集中在東亞、西歐等地區(qū)生產(chǎn)使用。石腦油裂解工藝將傳統(tǒng)蒸

煤制烯烴流程簡圖

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2717959