Pt系催化剂丙烷脱氢结焦性质比较

丙烷脱氢是重要的丙烯生产工艺,但催化剂结焦仍是这一工艺存在的重要问题。本文考察了Pt/Al_2O_3、Pt Sn/Al_2O_3催化剂和一种工业催化剂的丙烷脱氢反应性能,利用XRD、TG、Raman、FI-IR、氮气物理吸附等方法对结焦催化剂进行表征,研究了催化剂在不同反应时间下结焦性质的变化。实验结果表明,Sn和K等助剂的引入可以显著降低催化剂的结焦速率;Sn具有转移结焦的作用同时会增加结焦的石墨化程度;三种催化剂上结焦均为芳香烃类物质,具有二维片层结构。     

钾盐对Pt-Sn/γ-Al_2O_3催化异丁烷脱氢性能的影响

采用等体积浸渍法制备Pt-Sn/γ-Al2O3催化剂,并使用KNO3或KCl对其进行改性制备Pt-Sn-K/γ-Al2O3催化剂。采用固定床反应器,在580℃、0.1MPa、氢气/异丁烷体积比2、进料总空速2000h-1(异丁烷空速667h-1)条件下,评价催化剂的异丁烷脱氢催化性能。同时,使用XRD、压汞法、CO2-TPD和O2-TPO对催化剂进行表征。结果表明,KNO3改性的Pt-Sn-K/γ-Al2O3催化异丁烷脱氢反应的转化率和异丁烯收率均高于KCl改性的Pt-Sn-K/γ-Al2O3催化剂,但其异丁烯选择性却略低于后者;随着Pt-Sn-K/γ-Al2O3中K负载量的增加,其催化异丁烷脱氢反应的转化率降低,异丁烯选择性则逐渐增加,异丁烯收率呈现先增加后减小的趋势,合适的K质量分数在0.4%~0.8%范围。Pt-Sn-K/γ-Al2O3催化剂中的Pt、Sn和K处于高度分散状态或者含量很少;钾盐的掺入未对催化剂孔体积和平均孔半径产生大的影响;催化剂表面存在弱碱中心和强碱中心,后者对催化异丁烷脱氢反应更有利。     

水蒸气对Pt-Sn/Al_2O_3催化剂结构及其催化丙烷脱氢反应性能的影响

采用分步等量浸渍法制备了不同Sn/Pt摩尔比的Pt-Sn/Al_2O_3催化剂,利用CO-DRIFTS,H_2-Chem,XPS等手段对催化剂进行表征,考察了水蒸气添加量对催化剂结构及其催化丙烷脱氢反应性能的影响,探讨了水蒸气对丙烷脱氢反应性能影响的作用机理。实验结果表明,水蒸气对低Sn/Pt摩尔比催化剂的活性具有抑制作用,而对高Sn/Pt摩尔比催化剂的活性具有促进作用,水蒸汽对催化活性的抑制作用主要是由于水在Pt表面吸附解离生成的含氧物种与脱氢物种之间存在相互作用及水蒸气会促进Pt颗粒的烧结;而水蒸气通过对Sn的氧化和分散作用暴露更多的Pt表面起到促进催化剂活性的作用;催化剂在水蒸气中反应时具有较高的失活程度,而Sn的引入提高了催化剂的稳定性。     

气体脉冲色谱法测定负载催化剂上金属的分散度——Ⅱ.应用于双金属重整催化剂

为扩展 H-O 滴定法至双金属催化剂分散度的测定,对含 Pt 或不含 Pt 的 Re-,Ir-,Au-,Sn/Al_2O_3样品进行了研究。除参考地使用了脉冲氢吸附技术外,并部分地与电子显微镜和程序升温脱附(TPD)技术结果进行了比较。观察到在新鲜催化剂时,Pt/Al_2O_3中由于第二金属组元的引入,产生了两种不同的金属相互作用行为。和 Pt 同属Ⅷ族的 Ir,及与之相邻的ⅦB 族金属 Re,使得在 H-O 滴定中的耗氢量增强;IB 金属 Au 和ⅣA 金属 Sn 则使之变弱。强化热处理样品的测定表明了金属颗粒的增长,它们抗烧结能力的顺序为:Pt-Ir/Al_2O_3≥Pt-Re/Al_2O_3>Pt/Al_2O_3>Au/Al_2O_3。     

Au改性异构化原料预加氢催化剂

选取工业Al_2O_3载体,采用等体积浸渍法制备Pt/Al_2O_3和Pt-Au/Al_2O_3系列催化剂,对其进行了H2-TPR,HRTEM,XPS,XRD等表征,并分别采用含2%(w)苯的正己烷和含2%(w)苯、1%(w)1-己烯的正己烷溶液为模型化合物,在小型固定床加氢反应器上对所制备的系列催化剂进行加氢活性评价。表征结果显示,Pt与Au在催化剂表面形成新的Pt-Au合金簇,而Au的加入并未影响催化剂中Pt的电子性能。实验结果表明,Au的加入提高了Pt/Al_2O_3催化剂的苯加氢活性;保持Pt负载量为0.3%(w)不变,当Au含量为0.05%(w)时,Au-Pt合金存在最佳比例,催化剂加氢活性最高。     

异辛烷蒸汽重整制氢的研究Ⅲ.Gd2O3改性的Pt/CeO2/Al2O3催化剂的性能及表征

在 Pt/CeO_2/Al_2O_3催化剂中掺杂 Gd_2O_3制备了 Pt/Gd_2O_3/CeO_2/Al_2O_3催化剂,用氢程序升温还原(H_2-TPR)、X 射线衍射(XRD)和 CO 吸附原位漫反射红外光谱(DRIFTS)方法对 Gd_2O_3改性前后的 Pt/CeO_2/Al_2O_3催化剂进行了表征。H_2-TPR表征结果显示,Gd_2O_3改性促进了表面 CeO_2的还原,增强了 Pt-CeO_2间的相互作用;XRD 表征结果显示,这种强相互作用促使催化剂中的 Ce~(4+)向Ce~(3+)转变,有利于 CeAlO_3相的生成,抑制了 Pt 及 CeO_2在高温下的聚集;CO 吸附原位 DRIFTS 表征结果显示,Gd_2O_3改性 Pt/CeO_2/Al_2O_3催化剂后,Pt-CeO_2间的强相互作用使 Pt 的缺电子性增强。在含硫300μg/g 的异辛烷蒸汽重整反应中,Pt/Gd_2O_3/CeO_2/Al_2O_3催化剂在250 h 的运行过程中,表现出优异的活性和抗硫中毒稳定性,异辛烷转化率保持在100%,产物中H_2的摩尔分数维持在73%左右,甲烷的摩尔分数维持在1%以下。     

Ir在Pt-Ir/Al_2O_3催化剂中的形态与作用

应用H_2吸附的程序升温脱附(TPD)和环戊烷(CP)的脉冲反应,对Pt-Ir/Al_2O_3催化剂及其参比样Al_2O_3、Pt/Al_2O_3、Ir/Al_2O_3进行氢吸附及氢解活性的测定.试验注意到:Pt/Al_2O_3,Pt-M/Al_2O_3等负载型贵金属催化剂的TPD谱图一般包括两个可区分开的波峰,即T_m在100℃附近的低温峰(α峰)和T_m在500℃附近的高温峰(β峰)。前者是非活化吸附氢的信号,与催化剂的表面性质有关;后者是吸收氢或溢流氢(spillover),与催化剂表面性质无关。Pt-Ir/Al_2O_3(3)、Ir/Al_2O_3(2)、Pt/Al_2O_3(1)的TPD谱图α峰面积是Aa(3)>Aa(2)>A_α(1),Al_2O_3无信号,表示不吸附氢。它们在CP上的氢解活性也是这样的顺序,其表观反应速度常数之比为:k_3∶k_2∶k_1=15∶8∶1.根据Aa(3)=Aa(2) Aa(1),及240℃、280℃时k_3与k_2的比各约等于1.0和2.0的关系。认为Pt-Ir/Al_2O_3的活性中心,多数由Pt/Al_2O_3,Ir/Al_2O_3的活性中心组成,可简单表示为(Pt)_m (Ir)_no在设定三个催化剂的金属分散度相同的基础上,从TPD谱图a峰的面积和Pt,Ir的含量,求得它们的氢吸附的化学计量相对值,表示为PtH,Ir_2H_3.结果指出:Ir在Pt-Ir/Al_2O_3中基本上是独立存在,保存Ir/A1_2O_3中原有的形态与结构.Ir是高氢解活性组分,烃类氢解是它的特征反应.     

Al_2O_3作为粘结剂对Pt/HZSM-5的酸性质和催化性能的影响

本文以Al_2O_3为粘结剂,制备了具有较好催化活性、选择性和强度的二甲苯异构化催化剂Pt/HZSM-5-Al_2O_3。研究了Al_2O_3的含量、制备过程中HNO_3浓度以及热处理的方式等对催化剂的强度、酸性质和催化性能的影响,得到了制备该种催化剂的最佳条件。本文还用NH_3-TPD方法和红外光谱研究了Al_2O_3含量对催化剂酸性质的影响。考察了催化剂的活性、选择性和稳定性。并与不加Al_2O_3的Pt/HZSM-5进行了比较,得到了对发展二甲苯异构化工艺有益的信息。     

Ti改性氢氧化铝干胶制备Pt/Al_2O_3-TiO_2催化剂的研究

以含钛氢氧化铝干胶和不含钛氢氧化铝干胶作为前驱物获得载体,采用浸渍法制备出Pt/Al_2O_3-TiO_2催化剂和Pt/Al_2O_3催化剂;采用BET、XRD、TPR、TEM、氢氧滴定等方法对所制备的催化剂进行表征,以重整抽余油为原料进行烯烃和芳烃的加氢活性评价。结果表明,TiO_2在载体中以锐钛矿形式存在,Pt/Al_2O_3-TiO_2催化剂的孔体积、比表面积和强度均略小于Pt/Al_2O_3催化剂,前者更易还原,Pt的分散度更大,而且有更高的烯烃和芳烃加氢活性。     

Al_2O_3的引入方法对Pt-WO_3/ZrO_2/Al_2O_3催化剂正庚烷异构化性能的影响

采用浸渍、浸渍挤条成型、共沉淀和挤条成型等方法引入Al_2O_3,制备了一系列Pt-WO_3/ZrO2/Al_2O_3(PtWZA)催化剂,以正庚烷异构化为探针反应,采用微型固定床装置评价了PtWZA的异构化性能,考察了Al_2O_3的引入方法对PtWZA催化剂异构化性能和机械强度的影响,并采用XRD、氮气吸附-脱附、Py-FTIR和颗粒强度测定仪对催化剂进行了表征。结果表明,和其他引入方法相比,采用浸渍挤条成型法引入Al_2O_3制备的Pt20WZ10A-IS催化剂具有较好的异构化性能和较高的机械强度。Al_2O_3含量对PtWZA-IS催化剂的异构化性能和机械强度有显著影响,WO_3含量对PtWZA-IS催化剂的异构化性能的影响与Al_2O_3含量有关。较为合适的WO_3和Al_2O_3含量(质量分数)为25%和10%,Pt25WZ10A-IS催化正庚烷异构化的转化率为87.93%、异庚烷选择性为92.01%,异庚烷收率为80.90%;催化剂的机械强度达到175.46N/cm。     

助剂对Pt/γ-Al_2O_3催化剂丙烷脱氢性能的影响

采用一系列金属氧化物助剂(Ce,Sn,Zn,V,La,C r,Fe,Zr,M n的氧化物)对Pt/γ-A l2O3催化剂进行修饰,通过丙烷催化脱氢反应考察了不同助剂对Pt/γ-A l2O3催化剂脱氢性能的影响。研究结果表明,经修饰的Pt/γ-A l2O3催化剂的脱氢性能有不同程度的改善。加入CeO2,SnO2,ZrO2助剂,Pt/γ-A l2O3催化剂的丙烷脱氢活性显著提高,丙烷的初始转化率分别提高了9.2%,8.2%,8.1%;加入ZnO助剂,丙烯选择性显著提高,丙烯初始选择性高达97%;SnO2助剂对改善Pt/γ-A l2O3催化剂的稳定性效果最好。采用氢气程序升温还原对催化剂进行表征,表征结果显示,金属氧化物助剂经还原后仍以氧化态形式存在,未以单质形式与铂形成合金。     

不同载体的PtSn催化剂上丙烷脱氢性能的研究

考察了丙烷在Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＡｌ２Ｏ４、ＺｎＡｌ２Ｏ４等载体负载的Ｐｔ及ＰｔＳｎ催化剂上的脱氢反应性能,讨论了催化剂中锡组分的存在状态与丙烷脱氢性能的关系,指出只有锡以氧化态存在且未覆盖活性铂簇团时才有利于催化剂脱氢性能的改善     

����߻������Ʊ�ϩ�߻���

用多次浸渍法制备了Ｐｔ－Ｓｎ－Ｋ／Ａｌ２Ｏ３丙烷催化脱氢制丙烯催化剂，该催化剂Ｐｔ含量小于０．４５％（质量），制备容易，重复性好，分别在催化剂装置为２ｍＬ和１００ｍＬ的试验装置上考察了其长周期运转情况。     

利用丁二烯二聚体制取乙苯的研究

研究了Ｐｔ／Ａｌ＿２Ｏ＿３催化剂在丁二烯二聚体脱氢制乙苯反应的反应性能，考察了反应温度、反应压力、空速以及原料配比等工艺条件对反应的影响。结果表明，经焙烧处理过的Ｐｔ／Ａｌ＿２Ｏ＿３催化剂对所研究的反应具有比较稳定和有效的催化作用，可使转化率保持在８０％、乙苯的选择性保持在９２％以上，反应温度和空速对反应影响较大，宜取３５５℃和０．６ｈ￣（－１）。     

制备条件对铂纳米簇-锡催化剂催化丙烷脱氢性能的影响

结合溶胶凝胶法和化学还原法制备了负载型Pt纳米簇-Sn丙烷脱氢催化剂。基于催化剂的活性评价和BET、XRD、吡啶吸附红外光谱、TG等表征结果考察了载体干燥时间、制备方法、助剂Sn等对Pt纳米簇催化剂催化性能的影响。结果表明,当m(聚乙烯基吡咯烷酮):m(Pt)=30:1,浸渍时间8 h,负载型Pt/SiO_2催化剂表现出较好的催化性能;Sn助剂的添加对Pt/SiO_2催化剂的反应性能影响显著,添加适量Sn不仅增加了催化剂中的Brφnsted酸中心和Lewis酸中心,而且显著抑制了催化剂上的积碳,明显改善了催化剂的稳定性和催化活性。反应30 h后催化剂[N(Sn):N(Pt)=25]的丙烷转化率和丙烯选择性仍分别稳定在18.8%和93%。     

分子筛载体对Pt-Sn-Na三组分丙烷脱氢催化剂性能的影响

采用等体积分步浸渍法,分别以不同n(SiO_2):n(Al_2O_3)的ZSM-5和β分子筛以及以一定比例机械混合的ZSM-5和β分子筛为载体,制备负载型Pt-Sn-Na三组分丙烷脱氢催化剂,在固定床微型反应装置上对制备的催化剂进行了丙烷脱氢性能评价,并采用NH_3-TPD方法对催化剂进行了表征。实验结果表明,以n(SiO_2):n(Al_2O_3)=100的ZSM-5分子筛和n(SiO_2):n(Al_2O_3)=80的β分子筛进行机械混合得到的混合分子筛为载体,制备的Pt-Sn-Na/ZSM-5-β催化剂的丙烷脱氢性能较好,在n(H_2):n(C_3H_8)=1:1、C_3H_8的重时空速2 h~(-1)、反应压力0.1 MPa、反应温度600℃的条件下,丙烷转化率约为28.0%,丙烯选择性大于等于98.6%。     

异辛烷蒸汽重整制氢的研究——Ⅰ．抗硫中毒的Pt/CeO_2/Al_2O_3催化剂的制备及其反应性能

用初湿浸渍法制备了Pt/CeO_2/Al_2O_3催化剂,在异辛烷中加入噻吩硫(硫含量300μg/g),考察了反应条件和催化剂制备条件对异辛烷蒸汽重整反应的影响。实验结果表明,优化的反应条件为:反应温度800℃、水与原料中碳的摩尔比5.3、异辛烷的重时空速1.0h~(-1);优化的催化剂制备条件为:在γ-Al_2O_3上先负载CeO_2并于450℃焙烧,然后再负载Pt并于600℃焙烧,其中CeO_2和Pt的负载量(质量分数)分别为15%和0.8%。在优化制备条件下制得的Pt/CeO_2/Al_2O_3催化剂对异辛烷蒸汽重整反应具有很好的抗硫中毒性能、活性和稳定性。该催化剂在优化反应条件下进行了100h实验,异辛烷转化率在反应前40h接近100.0%,之后略有下降并稳定在95.0%以上,产物中H_2的摩尔分数约为75.0%、CH_4的摩尔分数约为1.0%。     

丙烷催化脱氢制丙烯Pt系催化剂研究进展

综述了近年来国内外主要的丙烷脱氢制丙烯工艺技术现状,详细介绍丙烷在Pt系催化剂上脱氢的反应机理、载体及助剂,简介了其他丙烷催化脱氢催化剂存在的问题及化学链脱氢技术的优势。不断优化Pt系催化剂,降低成本。减少催化剂中Pt含量的同时提高催化剂的稳定性以及开发非铂非铬环保型脱氢催化剂是今后的主要研究方向。     

丙烷催化脱氢制丙烯Pt系催化剂研究进展

综述了近年来国内外主要的丙烷脱氢制丙烯工艺技术现状，详细介绍丙烷在Pt系催化剂上脱氢的反应机理、载体及助剂，简介了其他丙烷催化脱氢催化剂存在的问题及化学链脱氢技术的优势。不断优化Pt系催化剂，降低成本。减少催化剂中Pt含量的同时提高催化剂的稳定性以及开发非铂非铬环保型脱氢催化剂是今后的主要研究方向。     

丙烷氧化脱氢制丙烯的催化剂研究

在丙烷氧化脱氢制丙烯的钒-铁系催化剂中加入少量的稀土元素氧化物之后,改善了催化剂的性能,当Nd_2O_3的含最小于1.5％(w)时,催化活性随着Nd_2O_3含量的增加面提高。同时,考察了空速对催化剂性能的影响,当其它反应条件被合理地确定时,可以预测到一个使催化剂稳定性最高的空速。