丁烯异构化反应催化剂 FER 的改性及催化性能的研究
镁碱沸石催化剂FER由于独特的10元环(0.54 nm*0.42nm)和8元环(0.48 nm*0.37 nm)交错的二维孔道结构以及非常良好的水/热稳定性和化学稳定性而受到广泛关注,在丁烯异构化反应中起着非常重要的作用,改进催化剂的催化性能,提高异丁烯的选择性,是提高异构化效果的关键.本文用不同浓度的HNO3溶液对HFER催化剂进行不同程度的脱铝处理,和改性前相比,催化剂的催化效果有了一定程度的提高.另外,为进一步提高催化剂的催化效率,本文分别用Pd和Pt两种贵金属对HFER催化剂进行了不同负载量的改性,并在改性后的催化效果好的催化剂上进行了Co、Fe等普通金属组分的负载改性,制备了一系列的金属负载型分子筛催化剂.本文结合氨气程序升温脱附、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射分析、傅立叶红外光谱分析、N2吸脱附分析等表征方法,对酸处理浓度、酸处理时间、金属负载量等因素对HFER催化剂的物理化学性质的影响进行了考察,通过在固定床反应器上进行丁烯异构化催化反应,对一系列改性催化剂的异构化催化性能进行了评价,主要研究结果如下:1.在反应压力为常压,进料空速为1.82h-1下,评价了HFER催化剂在350℃,450℃和550℃时的催化效果,其中350℃下催化效率最佳.反应1440min时,异丁烯收率为24.98%.较低的温度可以在一定程度上有效的降低积碳的形成速度,增强催化剂的稳定性,并且在热力学平衡上较低的反应温度是对反应有利的.2.丁烯异构化反应的活性中心主要为中等强度的B酸性位点,经过HNO3改性处理,可以脱除部分分子筛的外骨架铝,调整催化剂的酸强度和活性中心的分布,减弱一些较强的酸中心的酸性,提高中强酸性的B酸位点,从而降低裂解等反应的发生概率,增强催化剂的催化效果.结果显示HNO3处理浓度为4M,处理时间为6h时效果较好,异丁烯选择性和收率达到58%和34.2%.3.贵金属具有非常高的催化活性,结合FER分子筛独特的孔道结构,不同贵金属负载量的催化剂可以在一些水平上改善催化剂的比表面积的孔体积,改变催化剂的酸性强弱,增强了催化剂的催化反应性能.在反应压力为常压,温度为350℃,进料空速为1.82h-1的条件下,Pd负载量为0.5%时异丁烯选择性和收率达到54.22%和35.91%.相同反应条件下Pt负载量为0.3%时催化反应效果较好,异丁烯选择性和收率达到53.41%和34.84%.4.对反应效果较好的Pd0.5-HFER和Pt0.3-HFER催化剂分别负载相同量的Co,Zn,Fe金属活性组分,结果显示金属Co有助于提高该反应的催化活性,金属Fe对反应选择性的提高有一定的改善,可以为后续的进一步研究提供一定的数据基础.
- 作者：
- 布芹芹
- 学位授予单位：
- 大连工业大学
- 专业名称：
- 化学工程与技术
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2015年
- 导师姓名：
- 刘娜
- 中图分类号：
- TQ221.213；O643.36
- 关键词：
- 异构化；FER；负载量；异丁烯
- Isomerization； FER； Load； Isobutene