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甲烷脱氢芳构化:Mo基分子筛催化剂上积炭的研究

来源:论文学术网
时间:2024-08-18 21:19:55
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甲烷脱氢芳构化:Mo基分子筛催化剂上积炭的研究【摘要】:甲烷脱氢芳构化反应为甲烷活化和催化转化开辟了一条新途径。Mo/HZSM-5和Mo/MCM-22是该反应良好的催化剂,积炭严重

【摘要】: 甲烷脱氢芳构化反应为甲烷活化和催化转化开辟了一条新途径。 Mo/HZSM-5和Mo/MCM-22是该反应良好的催化剂,积炭严重是导致催化剂失 活的主要原因,也是该反应进一步考虑工业应用的主要障碍之一。本文重点研 究这两种催化剂上积炭的化学特性。对两类催化剂在1023K下进行反应性能评 价,发现高温反应有利于甲烷转化率的提高,但积炭严重。在此基础上,论文 通过各种程序升温方法,并以热重法(TG)为基础,对催化剂在反应过程中形 成的积炭进行了比较详细的定量研究。TPO实验结果表明,甲烷脱氢芳构化实 验中催化剂上沉积的碳物种主要有三种,即高温峰积炭,低温峰积炭和以Mo_2C 形式存在的碳物种。随着Mo含量的增加,低温峰积炭在总积炭量中所占比例 逐渐增加,而高温峰积炭所占的比例则逐渐减小。高温峰积炭主要出含氢碳物 种组成,而低温峰积炭则主要山贫氢类石墨型碳物种组成。TPH实验表明,在 积炭催化剂上存在可加氢的活性碳物种,并可最终加氢生成乙烯和苯。TPCO_2 实验表明,CO_2对低温峰积炭的影响比较大,这主要是由于CO_2与催化剂上的 积炭发生了Boudouarts反应。另外,CO_2还能消除Mo物种的还原产物Mo_2C。 TG实验支持这一结论。 烧炭实验表明,当烧炭温度高于某一个温度点时,烧炭过程符合一级反应。 TPH和TPCO_2都能够降低一级反应开始温度,并使烧炭活化能降低。烧炭活化 能随着Mo含量的增加而减小。高温峰积炭,其烧炭活化能较低温峰积炭的烧 炭活化能要高。 【关键词】:甲烷脱氢芳构化反应 Mo/HZSM-5催化剂 Mo/MCM-22催化剂 TG 程序升温反应
【学位授予单位】:中国科学院大连化学物理研究所
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2001
【分类号】:O643.3
【目录】:
  • 中文摘要3-4
  • 英文摘要4-10
  • 第一章 文献综述10-33
  • 1.1 前言10-12
  • 1.1.1 研究背景10
  • 1.1.2 甲烷的转化和利用途径10-12
  • 1.2 甲烷无氧芳构化反应的初步探索12-14
  • 1.3 甲烷无氧芳构化反应的最新进展14-22
  • 1.3.1 催化剂体系的确定14-16
  • 1.3.2 反应机理的研究16-19
  • 1.3.3 Mo物种的落位及其与分子筛载体间的相互作用19-21
  • 1.3.4 膜反应器上或低温下进行甲烷无氧芳构化反应的探索21-22
  • 1.4 催化剂积炭行为的研究22-26
  • 1.4.1 影响积炭形成的因素23-24
  • 1.4.2 积炭的种类及其对反应的影响24-26
  • 1.4.3 积炭的抑制及催化剂的再生26
  • 1.5 论文研究的内容和目的26-33
  • 参考文献27-33
  • 第二章 实验部分33-40
  • 2.1 实验所用载体及化学试剂33
  • 2.2 催化剂的制备33
  • 2.3 催化反应评价33-35
  • 2.3.1 反应评价装置33-34
  • 2.3.2 催化剂活性评价与数据处理34-35
  • 2.4 催化剂物化性能表征35-40
  • 2.4.1 程序升温反应实验装置35
  • 2.4.2 催化剂的物化性能表征方法35-37
  • 2.4.3 积炭量的计算37-38
  • 2.4.4 烧炭活化能的计算38-39
  • 参考文献39-40
  • 第三章 Mo/HZSM-5催化剂在甲烷无氧芳构化反应中的积炭研究40-55
  • 3.1 引言40
  • 3.2 6Mo/HZSM-5催化剂反应性能的评价40-41
  • 3.3 6Mo/HZSM-5催化剂上积炭物种的表征41-50
  • 3.3.1 积炭6Mo/HZSM-5催化剂上的TPH和TPCO_241-44
  • 3.3.2 积炭6Mo/HZSM-5催化剂热重(TG)结果分析44-47
  • 3.3.3 积炭6Mo/HZSM-5催化剂TPO结果分析47-50
  • 3.4 6Mo/HZSM-5积炭催化剂的烧炭动力学计算结果50-52
  • 3.5 小结52-55
  • 参考文献53-55
  • 第四章 Mo担载量对Mo/HZSM-5催化剂积炭行为的影响55-71
  • 4.1 引言55
  • 4.2 Mo/HZSM-5催化剂反应性能的研究55-58
  • 4.3 Mo/HZSM-5催化剂上积炭的表征58-64
  • 4.3.1 积炭Mo/HZSM-5催化剂上的TPH和TPCO_258-61
  • 4.3.2 积炭Mo/HZSM-5催化剂热重(TG)实验结果分析61-64
  • 4.4 Mo/HZSM-5催化剂上积炭量的计算64-66
  • 4.5 积炭Mo/HZSM-5催化剂的烧炭动力学计算结果66-69
  • 4.6 小结69-71
  • 参考文献69-71
  • 第五章 Mo/MCM-22催化剂在甲烷无氧芳构化反应中的积炭研究71-86
  • 5.1 引言71
  • 5.2 6Mo/MCM-22催化剂反应性能的研究71-73
  • 5.3 6Mo/MCM-22催化剂上积炭物种的表征73-82
  • 5.3.1 积炭6Mo/MCM-22催化剂上的TPH和TPCO_273-76
  • 5.3.2 积炭6Mo/MCM-22催化剂热重(TG)结果分析76-78
  • 5.3.3 积炭6Mo/MCM-22催化剂TPO结果分析78-82
  • 5.4 6Mo/MCM-22积炭催化剂的烧炭动力学计算结果82-84
  • 5.5 小结84-86
  • 参考文献84-86
  • 第六章 Mo担载量对Mo/MCM-22催化剂积炭行为的影响86-106
  • 6.1 引言86
  • 6.2 Mo/MCM-22催化剂反应性能的研究86-88
  • 6.3 Mo/MCM-22催化剂上积炭的表征88-96
  • 6.3.1 积炭Mo/MCM-22催化剂上的TPH和TPCO_288-93
  • 6.3.2 积炭Mo/MCM-22催化剂的TG结果分析93-96
  • 6.4 Mo/MCM-22催化剂上积炭量的计算96-100
  • 6.5 积炭Mo/MCM-22催化剂的烧炭动力学计算结果100-102
  • 6.6 反应压力对Mo/MCM-22催化剂上积炭行为的影响102-104
  • 6.7 小结104-106
  • 参考文献105-106
  • 第七章 Mo/HZSM-5和Mo/MCM-22催化剂上积炭的比较研究106-113
  • 7.1 引言106-107
  • 7.2 Mo/HZSM-5和Mo/MCM-22催化剂上积炭行为的比较107-110
  • 7.3 积炭Mo/HZSM-5和Mo/MCM-22催化剂烧炭动力学计算结果比较110-111
  • 7.4 小结111-113
  • 参考文献112-113
  • 第八章 结论113-115
  • 发表文章目录115-116
  • 致谢116


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