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炼厂气中的丁烷因缺乏较好的催化剂而不能转化为异丁烷加以利用,仅抚顺石化公司每年就有7-8万吨丁烷被作为液化气烧掉。本论文正是针对该问题开展了丁烷异构化反应催化剂的研究。
制备出了固体超强酸催化剂Pt-SO42-/ZrO2,探讨了焙烧温度对酸性和烷烃异构化性能的影响。发现焙烧温度为650℃,焙烧时间3h时,所得催化剂性能较好。对硫酸根的浸渍量实验发现,硫酸浸渍液浓度为1.0mol/L时,催化剂中ZrO2与SO42-匹配较好,酸性质适宜,有利于丁烷异构化性能的提高,可使正丁烷平均转化率为65.72%,异丁烷选择性达到85.43%。
还制备了的改性高硅沸石ZSM-5,探讨了催化剂中金属的作用和金属担载量对丁烷异构化反应性能的影响,双功能催化剂上酸性基质和所担载的金属之间存在着某种相互作用,在较低温度催化丁烷的异构化反应时,金属Pt对酸催化的异构化反应具有强烈的促进作用,表现出协同催化的效应。当提升温度时,强酸性与金属相结合的催化剂继续其金属促进的酸催化反应历程,但由于温度的升高,逐步转化为以C1-C3裂解产物作为主要的产物。同时,考察了改变ZSM-5分子筛中的阳离子种类和数量对分子筛酸性的影响,测试发现Pt/HZSM-5催化剂在载Pt量为0.7%、反应压力2.0MPa、氢油比2、空速1.0h-1、反应温度350℃条件下考察30天,正丁烷转化率平均值为78.23%,异丁烷选择性平均值为75.45%,具有较好的异构化性能。
实验结果表明,担载贵金属Pt的分子筛型催化剂失活后经烧炭处理后活性可完全得到恢复,是一种可反复再生型的正丁烷异构化反应催化剂,取得了较好的研究结果。