浅谈新型高稳定性长链烷烃脱氢催化剂的研制

王春生

抚顺石化公司催化剂厂

摘要:目前,在石油化工领域中,长链烷烃及其衍生物起到了至关重要的影响,且生产烷基苯与聚乙烯烃合成油的主要原材料则是长链烷烃脱氢产物,再加上长链烷烃

脱氢过程更趋向于热力学平衡,而要想有效提升单程转化率,则势必将反应温度升至适合温度区间,进而加快积炭进程,导致催化剂失活,致使使用周期缩短。基于此,新型脱氢催化剂性能的稳定性决定了制备产品的生产数量与质量,以至于加强长链烷烃脱氢催化剂深入探究有较强实践意义。

关键词:长链烷烃脱氢催化剂;高稳定性;新型

本篇文章主要对新型脱氢催化剂的研制、创作与制备进行重点分析,全面探讨催化剂H2化学吸附性能与脱氢反应的性能,随后阐述催化剂组分Sn与碱金属有目的性对催化剂活性、稳定性与选择性产生影响因素的关键因素。最后通过实验结果证明,新型催化剂的实际转化率会比传统使用的工业DF-2催化剂实际转化率高出2%,除此之外其使用周期的评价与选择性二者相差无异。

一、新型长链烷烃脱氢催化剂实验分析

(一)催化剂制备与物化表征分析

在具体的实验中,需要把γ- Al2O3小球当作催化剂实验的载体,并提供直径1~2mm,160 m2. g-1比表面积,0.33 g●mL-1堆积密度催化剂,随即使用真空浸渍法来完成制备实验,样品被浸渍后,需要在120℃耗时2h完成干燥过程,紧接着在马弗炉520℃耗时4h焙烧,最后合理应用H2气氛500℃耗时8h来还原获得。

(二)设置反应活性评价

自主制备两套小型固定床反应评价装置。比如:有目的性的对初期活性进行了解能够合理的应用工业装置反应的条件来完成，而催化剂的使用周期评价实验必须适当增添10 mL催化剂数量,且以nC10-13为材料,反应床层出口温度463℃,V(H2): V(烃)=600:1并完成脱氢反应,结果生成油溴价;随即其他实验环境不改变情况下,将温度上升至490℃,通过极端反应环境下,长时间运转18h,将催化剂的使用周期实验完成。由实验结果分析获知,试验初期溴价值与催化剂温度针对催化剂寿命影响成正比,再对比催化剂寿命进程平均溴价与试验前后溴价差值获知,当平均溴价值较高,且溴价下降,结果稳定性较为理想。

(三)具体方法解析

不饱和度通过脱氢生成油以溴价法来完成测定工作;双烯值含量获取则通过苹果酸酐法来完成测定工作;总非正构与小于C10数值则利用气相色谱法获得测定结果。

二、新型催化剂研制与物化表征结果研讨

(一)催化剂制备方案分析

1.1催化剂脱氢反应性能对比

率先要制备各种不同的催化剂小样,主要通过调节Pt/Sn以及第三、四种助剂含有量和载体种来完成,紧接着通过不同评价结果来比较催化剂脱氢反应性能,所以从实验结果来讲,其中2号与4号样品催化剂的初活性有所升高,且具备较强稳定性。尤其4号初活性较为突出,在463℃温度下脱氢生成了油溴价为5.12g-Br●(100g-油)-1,且低温性能较为理想,并不间断运转十二小时之后,溴价依旧保持稳定状态。此外,催化剂的初活性会遭受碱金属助剂含量变化亦也会发生改变。如果适当的添加碱金属优势就可以在一定程度上对总体的酸性进行调整,进而避免出现裂解等不良反应的出现,从而更好的推动催化剂做出合理的选择,比如:在实验中可以用7号催化剂的较低的活性来对这一点进行验证。但又从8号实验结果得出结论,将2号γ-Al2O3载体制备催化剂与其他1号γ-Al203载体制备催化剂进行全面的比较就能够了解到2号在稳定性方面的性能较差,究其原因为2号γ-Al2O3表面积比其他要大,且孔径较小,又随着制备中受到高温影响,导致少量孔径出现了烧结现象。

1.2催化剂样品物化性能结果对比

通过催化剂样品H2化学吸附测试实验结果得出结论,催化剂初活性与Pt金属分散度之间存在密切关联性,从4号样品中发现,一旦Pt金属的实际分散度超过96.7%,结果产生的初活性表现较为理想。因此,Sn含量超过一定程度或者低于一定程度,对于催化剂高温H2的实际吸附量最终结果产生直接性的影响,最后最新创制出来的催化剂高温H2的吸附量与以前使用的工业的DF-2催化剂的吸附量相比较能够了解到前者明显更好,且又较好稳定性,但切记不可将Sn含量超高,否则直接干扰初活性结果。此外,又通过BET测试结果获知,在制造催化剂的时候,如果没有变动载体比表面积、孔容和孔径的规模,无任何变动情况下,当受到负载金属影响,则会出现下降趋势。但从4号样品体现出较强的金属分散性,并且在温度较高环境下H2的实际吸附量会比传统使用的催化剂要更好,所以能够得出结论,4号样品展现出的初活性与稳定性就是最好的状态,也为最理想状态。

(二)新型催化剂放大样性能分析

2.1催化剂物化性能对比

通过4号样品与放大样H2化学吸附测试进行对比得出结论,4号样放大样对比原小样H2化学吸附测试结果表明,实验样品略低于放大样金属分散度,且也低于高温H2吸附量测试结果。

2.2催化剂寿命评价试验曲线对比

经过对催化剂的使用周期的评价实验曲线之间的比较能够了解到,,其比较催化剂的放大的样品与小试样品之间的初活性与稳定性差异性并不大,同时完胜于DF -2催化剂。随后新型催化剂的放大样品存放进第一套的反应容器内部,还需要把工业用DF -2催化剂存放进第二套的反应容器内部,并创造出以nC1o-13为材料,表压0.14MPa、空速20h-1、(H2):V(烃)=600:1工业装置生产环境下来完成初期活性考察工作,随即实施脱氢反应。假设催化剂样品溴价值小于13.40 g-Br●(100g-油)-1情况下,要想确保催化剂寿命评价转化率对比原先DF-2催化剂运转转化率升高2%,则需将温度提升1至2℃,结果可到达14%至15%。由此通过温度变化曲线获知,DF-2催化剂略高于新型催化剂初始反应温度与升温速率,且原先DF-2催化剂运转到35天时,其温度以提高到500℃,与之形成相反的形势就是新型催化剂的实际运转时间需要在60天以上,方才能将温度提高到496℃。随后又通过溴价变动曲线获知,新型催化剂需要运转70天,可将溴价维持在13.85 g-Br.(100 g-油)-1,而原先DF-2催化剂需运转35天,且满足温度升至500℃,但溴价则持续降低,直至下降至8.5 g-Br●(100 g-油)-1上下。最后通过选择性变化曲线获知,新型脱氢催化剂选择性完全优胜于原先DF-2催化剂运转中的选择性。

总结

总而言之,为了制备新型长链烷烃脱氢催化剂,需要借助活性组分Pt与助剂组分优化融合来完成。而要想在高温环境下,有效改变脱氢催化剂H2吸附量及其催化剂稳定性,需要优先添加Sn;而选择性提升优先添加碱金属。

参考文献：

[1]聂国庆,汪希领,刘平,等.油气田伴生轻质烷烃的综合利用研究进展[J].山东化工.2021,(18).

[2]赵雪芹.浅析长链烷烃脱氢制备单烯烃工艺[J].广东化工.2020,(22).

[3]李春义,王国玮.丙烷/异丁烷脱氢铂系催化剂研究进展Ⅱ.负载型催化剂的制备方法及失活与再生[J].石化技术与应用.2017,(2).