Pt、Mg助剂对Co/Silicalite-1催化剂丙烷脱氢性能影响的研究
作者单位：中国石油大学(北京)
学位级别：硕士
导师姓名：李宇明;姜桂元
授予年度：2021年
学科分类：081702[工学-化学工艺] 081705[工学-工业催化] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术]
摘 要：丙烯是石油炼制过程中重要的产物,是下游的聚丙烯、聚丙烯腈和环氧丙烷等化工生产过程中的重要原料之一。在国内炼厂炼化一体化转型的进程中,由石脑油裂解联产丙烯及催化裂化工艺副产丙烯的传统方式已经不能满足国内丙烯市场的需求。丙烷无氧脱氢工艺(PDH)是现阶段工业上生产丙烯的一种重要的新方式。在国内外已经成熟的丙烷无氧脱氢工艺的生产中,常用以Pt基和Cr O基为活性金属的催化剂。尽管丙烷脱氢技术得到了广泛应用,但是由于Cr O基催化剂对环境污染严重以及Pt基催化剂价格比较昂贵,因此,仍然需要探究反应性能优异、环境友好的非贵金属型催化剂。其中,Co基催化剂由于具有较高的丙烷脱氢活性受到广大研究者的关注。本论文主要研究了以非贵金属Co为活性组分,具有MFI骨架结构的Silicalite-1为催化剂载体,制备了含有不同Pt负载量的改性Co基Silicalite-1催化剂,并将所制备的一系列催化剂应用于丙烷无氧脱氢反应中,探究Pt助剂对Co基Silicalite-1催化剂催化性能的影响。结果表明,在Co负载量为1 wt%时,制备的0.05Pt-Co/S-1催化剂,在丙烷脱氢反应测评中展现出较好的脱氢性能,丙烷初始转化率达到5.1%,比单组分Co/S-1催化剂的丙烷初始转化率提高了近1.5倍。结合催化剂TEM、XPS以及FT-IR等表征发现,助剂Pt的引入,通过Pt-Co金属间相互作用,提高了Co物种的稳定性,从而提高丙烷脱氢反应性能以及再生稳定性。为进一步减少贵金属使用,制备了不同Mg负载量的改性Co基Silicalite-1催化剂并应用于丙烷无氧脱氢测试中,探究Mg助剂对Co基Silicalite-1催化剂性能影响。在Co负载量为1 wt%时,Co/1.5Mg/S-1催化剂的丙烷脱氢性能最佳,其丙烷初始转化率达5.9%,比单组分金属Co催化剂提高近2倍。通过XPS、FT-IR与TEM表征进一步证实,改变金属助剂Mg的负载量,可以调控Co活性物种与金属Mg助剂间相互作用,促进了金属Co物种的分散性,从而改变催化剂丙烷无氧脱氢的反应性能。本论文为非贵金属Co基催化剂在丙烷脱氢反应中提高反应性能以及进一步应用于工业方面提供了重要的研究思路。
同方学位论文库