乙炔选择加氢制乙烯催化剂及反应工艺的研究

来源 :石河子大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:mnwang2008
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乙炔选择加氢反应及其催化剂是当前的关注热点,国内外相关的报道也比较多,但研究内容主要应用于除去石油烃裂解制备乙烯工艺过程中微量的(摩尔分数x:0.5%-2%)乙炔、二烯烃,以防止其对于乙烯聚合反应催化剂的毒化作用,而对于专门以高浓度、大空速乙炔为原料催化选择加氢制备乙烯的方法则少有探索,相应的大规模工业化应用更是未见报道。本文采用等体积浸渍法制备了一系列Pd/SiO2乙炔选择加氢制乙烯的催化剂,分别考察了Pd含量、助催化剂的种类、Pd与助催化剂的配比,催化剂寿命,同时从反应温度、H2/C2H2体积比、反应空速对乙炔选择加氢制乙烯最佳工艺条件进行初步探索,并对筛选出的催化性能优良的催化剂进行了BET、EDS、TG、XRD、TEM、SEM、TPD表征。实验结果表明,采用小型QGF-2型气固相催化反应常压固定床实验装置和GC7890Ⅱ气相色谱热导检测器对乙炔选择加氢催化剂进行筛选,筛选得到催化剂Pd的负载量为0.3%,此时的乙炔转化率达到100%,乙烯选择性为76.5%,助催化剂Ti、Mg、La、Ce、Cu对催化剂Pd/SiO2都起到较好的改性作用,其中Ti、Mg对催化剂的改性作用最为明显,当Ti、Mg的最佳配比为nPd:nx=1:1,分别将乙烯的收率提高了8.7%和7.6%。乙炔选择加氢制乙烯最佳工艺条件为:反应温度110℃,原料气体积比为C2H2:H2=1:4,空速15000h-1。BET分析得到载体Si02比表面积为275-300cm2/g,表面积适中,孔径分布均匀是较好的催化剂载体,TG结合实验分析得到催化剂的焙烧温度为400℃,BET分析得到Pd-Ti/SiO2催化剂与Pd/SiO2催化剂相比,比表面积增大,SEM分析催化剂表面分布均匀,TEM、EDS分析Ti的加入以TiO2的形式存在,降低了Pd粒子的粒径有助于抑制Pd粒子的聚集,XRD分析Pd为面心立方晶系,Ti02为无定形态,TPD分析催化剂Pd/SiO2、Pd-Ti/SiO2显弱酸性,可抑制乙烯进一步加氢生成乙烷,经过表征得到催化剂当nPd:nTi=1:1时,Pd-Ti/SiO2为一种优良的催化剂。以高浓度、大空速乙炔为原料气进行催化选择加氢反应,提供一种新型的乙烯制备工艺,以期获得优良的反应效果,为进一步的工业化生产奠定良好的基础。该技术在电力丰富,且拥有发达电石乙炔工业或者煤炭资源富足的地区尤为适用,同时制得乙烯后进一步发展乙烯下游精细化工产品也是一条可取的技术路线。
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