华东理工大学研究纳米碳纤维催化丙烷氧化脱氢性能

碳材料作为氧化还原反应催化剂的应用十分广泛，碳材料的表面性质和结构可以采用多种方法调控，使其在催化领域具有更广泛的适用性。纳米碳纤维（心咂）具有多种独特、优异的物理化学性能，正日益受到人们重视。大多数研究相对集中于CNF作为催化剂载体的应用，并被众多研究证明其拥有石墨化的结构、丰富的表面含氧基团、中孔结构以及微观结构可控等特点，这些特点对于其作为催化剂或催化剂载体非常重要。     

纳米碳纤维负载磷氧化物催化剂催化丙烷氧化脱氢研究

考察了纳米碳纤维(CNF)、活性炭、石墨以及CNF负载磷氧化物催化剂催化丙烷氧化脱氢(ODP)反应性能。采用SEM、HRTEM、XRD、TG和BET表征了催化剂的组成和结构。结果表明炭材料自身对于ODP过程具有较高的活性和选择性,尤其是CNF由于其独特的结构特点更适合用作ODP过程催化剂。负载磷氧化物提高了CNF催化剂的适用温度,并提高了丙烯产得率。以磷酸氢二铵为前驱体,负载于经液相氧化处理的CNF上可以得到高选择性的ODP过程催化剂,在500℃下,丙烷转化率为42.07%时,丙烯选择性达到39.63%。     

丙烷氧化脱氢反应催化剂体系研究进展

综述了丙烷氧化脱氢制丙烯反应催化剂体系及其主要研究结果。     

丙烷脱氢氧化制丙烯反应动力学研究进展

从化学反应的原理、催化剂、催化原理和反应动力学等方面,详细地介绍了丙烷脱氢氧化的反应体系,分别就丙烷脱氢氧化催化剂及其载体和助剂的特点进行了概述,重点论述了Biloen、KaidongChen、陈光文和CJGasc幃n的催化历程及反应动力学。     

丙烷在MoCexOy催化剂上氧化脱氢制丙烯

以钼酸铵、硝酸铈为原料,硅胶为载体,采用浸渍法制备了不同负载量的MoCexOy催化剂。在丙烷氧化脱氢制丙烯固定床反应器中,评价了催化剂的性能。结果表明,最佳工艺条件为：Ce离子／Mo离子（摩尔比）0．15,负载量（质量分数）10％,反应温度420℃,空速120h^-1。在此条件下,丙烷转化率为11．2％,丙烯选择性为94．5％。     

钨铈复合氧化物催化剂氧化丙烷脱氢制丙烯的研究

采用周期操作的丙烷氧化脱氢制丙烯固定床反应装置,使丙烷的氧化和催化剂的氧化在不同的时间进行,利用WxCeOy催化剂体相的晶格氧氧化丙烷,减少深度氧化,提高反应的选择性。考察了W与Ce摩尔比及活性组分负载量对催化剂催化性能的影响,以及丙烷氧化脱氢的反应条件。在反应温度390℃、空速180h-1时,丙烷转化率为6.5%,丙烯选择性为86.5%,表明WxCeOy催化剂对丙烷氧化脱氢制丙烯有较好的低温催化性能。     

丙烷在Ni-Mg-Mo-O催化剂上的氧化脱氢

探讨了Ni Mg Mo O催化剂在丙烷氧化脱氢制丙烯中的催化作用。考察了Mo含量及n(Ni) /n(Mg)比对催化剂催化性能的影响。结果表明 ,NiMoO4和MgMoO4是活性相 ,且存在双相协同作用。催化剂中含少量的MoO3可提高催化性能。     

丙烷均相氧化脱氢及其应用

丙烷在８００￣８４０Ｋ、Ｏ２／Ｃ３＾０比０．４４￣１．６５、停留时间６．０￣１３．５ｓ的条件下进行均相氧化脱氢。在丙烷转化率为４０％时，丙烯选择性为４２．５％，产率为１７．０％。用自丙烯生产丙烯醛的Ｍｏ－Ｃｏ－Ｒｅ－Ｂｉ－Ｏ催化剂，将上述反应产物在５９０￣６１５Ｋ、Ｏ２／Ｃ３＾０综合比０．６５￣１．１３、停留时间２．４￣４．２ｓ的条件下氧化，得到丙烯醛按丙烷衡算的选择性〉３３．５％，产率〉１３．５     

β分子筛负载钒催化剂丙烷氧化脱氢制丙烯

以β分子筛为载体,采用浸渍法制备不同V负载量的V/β系列催化剂,利用XRD,UV-Vis,BET,H_2-TPR,NH_3-TPD等手段对催化剂进行表征,考察了V/β催化剂丙烷氧化脱氢制丙烯的性能。表征结果显示,V/β催化剂的孔道均匀,孔分布窄,有利于丙烷进入催化剂孔道与活性组分发生作用;负载较低V时催化剂中V物种主要以高度分散的孤立四配位V~(5+)形态存在,随负载V含量的增加,二维链状聚集态V物种增加,负载V过多时易形成晶相V_2O_5;负载的V覆盖了部分B分子筛自身的酸性位,并在β分子筛表面产生弱酸性位,使丙烯的脱附变易,提高了丙烷转化率和丙烯选择性。实验结果表明,负载量8%(w)的V/β催化剂在V(C_3H_8):V(O_2):V(N_2)=2:1:4、气态空速8 400 h~(-1)、500℃时,丙烯选择性达63.2%。     

丙烷氧化脱氢制丙烯催化剂研究进展

综述了丙烷氧化脱氢(ODH)制丙烯催化剂研制表征方面的最新成果,论述了催化剂各组分的作用、催化剂表面的活性氧物种性质和催化反应机理,评价了各种催化体系的丙烷ODH反应性能,提出了该研究领域今后的发展方向。     

Kinetics of Propane Oxidative Dehydrogenation to Propylene

Abstract:

The reaction mechanism of propane includes dehydrogenation, oxidative dehydrogenation by applying oxygen and carbon dioxide as oxidative resource, catalyst, catalytic method, kinetics, and so on. This study introduces the reaction system of propane oxidative dehydrogenation in detail. Propane dehydrogenation catalyst, its support, and assistant catalyst are discussed, as well as Biloen, Kaidong Chen, Chen Guangwen, and J. Gascón C's catalytic processing and kinetics, which includes the isotope tracing method, the mechanism of surface adsorption, and Langmuir-Hinshelood.     

V2O5/MPO4在丙烷氧化脱氢中的催化作用

研制了具有不同酸碱性的磷酸盐ＭＰＯ４（Ｍ＝Ａｌ,Ｚｒ,Ｃａ）载体,并用这些载体负载０６％～６０％的Ｖ２Ｏ５。所制备的催化剂在丙烷氧化脱氢反应中具有较好的催化性能,如３％Ｖ２Ｏ５／Ｃａ３（ＰＯ４）２催化剂在丙烷转化率为１７０％时,丙烯选择性可达５５９％,丙烯收率达９５％。考察了不同反应条件下催化剂的性能,表明在高温高空速条件下,３％Ｖ２Ｏ５／Ｃａ３（ＰＯ４）２催化剂的反应活性较好,而３％Ｖ２Ｏ５／Ｚｒ３（ＰＯ４）４催化剂在低温低空速时,反应活性相对较高。在相同的丙烷转化率下,丙烯的选择性从大到小的顺序为３％Ｖ２Ｏ５／Ｃａ３（ＰＯ４）２＞３％Ｖ２Ｏ５／Ｚｒ３（ＰＯ４）４＞３％Ｖ２Ｏ５／ＡｌＰＯ４。     

助剂对PtSn/SBA-15催化剂丙烷脱氢性能的影响

考察了金属助剂K,Mg,Zn对Pt Sn/SBA-15催化剂催化丙烷脱氢性能的影响,并采用N2吸附-脱附、SEM、TG、H2-TPR和CO脉冲吸附原位漫反射红外光谱等方法对载体和催化剂进行了表征。实验结果表明,助剂对Pt Sn/SBA-15催化剂的丙烷脱氢性能有显著影响,K助剂对催化剂不利,而Mg和Zn助剂能显著改善Pt Sn/SBA-15催化剂的催化性能,含Mg或Zn的Pt Sn/SBA-15催化剂脱氢活性高、稳定性好。Mg和Zn助剂能提高催化剂的Pt分散度,且可能有部分活性组分进入分子筛孔道,同时Mg和Zn助剂能增加Pt粒子周围的电子密度,高的电子密度使得Pt与生成的烯烃双键之间的相互作用力减弱,从而使烯烃容易从催化剂表面脱附,提高催化剂的性能。     

丙烷均相氧化脱氢及反应动力学模拟

在不锈钢连续流动反应器内进行丙烷均相氧化脱氢的小型试验。丙烷转化率５５％～７５％时，主要产物Ｃ３Ｈ６、Ｃ２Ｈ４、ＣＨ４及ＣＯｘ（ＣＯ＋ＣＯ２）收率（按丙烷）分别为１７％～１９％、１９％～２８％、８％～１４％及１０％～１４％及约２．５％的乙烷。得出了符合本试验条件的以自由基反应机理为基础的动力学模型。用模型计算得的产物收率与试验结果吻合甚好。以丙烯收率为目标函数，对反应条件做了优化，得丙烯最高收率及相应的乙烯收率分别为２２％及３６％，丙烷转化率为８８．５％。反应条件为：温度８７０Ｋ（恒温），Ｏ２／Ｃ０３值０．４４，停留时间１．７ｓ。     

CO_2氧化丙烷脱氢制丙烯Pd-Cu/MoO_3-SiO_2催化剂研究

以MoO3 SiO2复合物作载体,采用等体积浸渍法制得了Pd Cu催化剂,采用BET、TPR、IR对催化剂结构及CO2、C3H8在催化剂上的吸附位、吸附态进行了分析。实验结果证明,CO2在催化剂上存在卧式吸附态,丙烷以亚甲基和其中一个甲基上的氢吸附在Mo=O双键的端基氧上。在微型反应装置上测试了催化剂在CO2氧化丙烷脱氢制丙烯反应中的催化性能,常压和600℃条件下,C3H8转化率达26 94%,C3H6选择性达78 34%。通过催化剂的物化性质、化学吸附性质与反应性能的关联,讨论了反应机理和影响催化剂性能的基本因素。     

丙烷化学链氧化脱氢过程模拟与能耗分析

采用金属氧化物催化丙烷氧化脱氢的化学链反应过程，利用晶格氧选择性燃烧生成氢，推动反应热力学平衡向生成丙烯方向移动，提高丙烯收率，降低过程热负荷；基于Aspen Plus软件对传统丙烷脱氢工艺(Oleflex)和化学链氧化脱氢工艺进行全流程模拟，对比分析两工艺的能耗；并基于流程模拟与分析，对氢气转化率和反应-再生系统设计进行了讨论。结果表明，对于化学链氧化脱氢工艺，由于不需要临氢环境，氢气与催化剂晶格氧及积炭的反应使其能耗比Oleflex工艺降低 43.01%。若采用丙烯 丙烷热泵精馏分离技术替代传统精馏技术，化学链氧化脱氢过程总能耗比Oleflex工艺可进一步降低。随着氢气转化率的提高，脱氢反应系统对下游供热的能力将逐渐提升。     

Ag对钼磷酸盐催化剂丙烷氧化脱氢性能的影响

借助催化剂性能评价、XRD、电导率测定、H2-TPR和XPS技术考察助剂Ag对钼磷酸催化剂丙烷氧化脱氢性能和催化剂性质的影响。结果表明,在Ag-Mo-P-O催化剂中形成Mo6++Ag0 Mo5+(Mo4+)+Ag+的氧化-还原循环,并且在催化剂中AgMoO2PO4和MoO3两相之间存在由"一致性界面"引起的协同效应,提高了催化剂的氧化还原性。在催化剂中添加适量的Ag,有助于获得高丙烯选择性和高收率。     

丙烷脱氢制丙烯催化剂研究的进展

丙烯是化工行业重要的基础原料,受丙烯下游产品的拉动,国内外对丙烯的需求量逐年递增。丙烯主要来源于石油的催化裂解,但石油资源的日益匮乏无法满足全球对丙烯的需求,因此研究丙烷脱氢制丙烯工艺具有重大的实际意义。笔者综述了丙烷通过直接脱氢、氧气或二氧化碳氧化脱氢等方法制丙烯的反应热力学、反应机理及常用催化剂体系,论述了各种催化剂的作用机制、催化剂表面的活性物种和性质,评价了它们的丙烷脱氢反应性能,并展望了丙烷脱氢制丙烯的发展方向。     

乙苯催化氧化脱氢合成苯乙烯的研究

研究了Ｖ－Ｍｇ－Ｏ系催化剂的组成对乙苯氧化脱氢制苯乙烯的催化活性的影响。试验结果表明，Ｖ＿２Ｏ＿５的含量有一适宜的范围，加入适量第三组份Ｋ＿２Ｏ、ＣｏＯ、ＺｎＯ或稀土元素的氧化物能改善催化剂的氧化脱氢活性，其中稀土氧化物的引入，效果尤为显著。由ＸＲＤ对晶相组成的测试结果发现，引入稀土氧化物后有新晶相Ｍｇ＿２Ｖ＿２Ｏ＿７生成。研究了在Ｖ－Ｍｇ－稀土－Ｏ催化剂上乙苯氧化脱氢反应条件的影响。在５００℃、常压、乙苯重量空速１．５ｈ￣（－１）、乙苯：Ｏ＿２：Ｎ＿２：Ｈ＿２Ｏ为１：１．２：２０：８（ｍｏｌ）的条件下，乙苯转化率达７６％，苯乙烯收率达６７％。