鎳基催化劑上乙烷氧化脫氫制乙烯性能研究.pdf

1、乙烯是石油化工和有機(jī)化工的重要產(chǎn)品，隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，乙烯的需求量逐年增加。乙烷廣泛存在于天然氣、石油氣、焦?fàn)t氣和煉廠氣中，利用乙烷生產(chǎn)乙烯可有效的緩解石油資源短缺，且對(duì)我國(guó)的石化工業(yè)具有重要的意義。目前工業(yè)上生產(chǎn)乙烯主要通過(guò)蒸汽裂解和催化裂解制烯烴技術(shù)，反應(yīng)溫度大于900℃，該裂解過(guò)程是一個(gè)強(qiáng)吸熱反應(yīng)，能耗高且受熱力學(xué)平衡的限制。而乙烷氧化脫氫反應(yīng)在熱力學(xué)上是放熱反應(yīng)，在較低的溫度下即可得到產(chǎn)物乙烯，因此如何在低溫下高效地獲得乙烷氧

2、化脫氫制乙烯(ODHE)性能具有重要意義。
　　本文以具有良好低溫ODHE催化活性的NiO催化劑為研究對(duì)象，以高濃度尿素為沉淀劑，通過(guò)均勻沉淀法制備了片狀氧化鎳及復(fù)合氧化鎳NiMeO(Me=Na，Mg，Al，Zr)催化劑，考察其乙烷氧化脫氫性能。采用XRD，SEM，BET，H2-TPR，O2-TPD，CO2-TPD，XPS等方法對(duì)NiMeO催化劑進(jìn)行表征。結(jié)果表明，助劑Na，Mg并未摻雜進(jìn)入NiO晶格中，因而表現(xiàn)出與NiO相似的性

3、質(zhì)。而助劑Al，Zr與Ni之間具有較強(qiáng)相互作用，且使NiO堿性增強(qiáng)，從而使催化劑抗乙烷裂解能力提高。NiZrO催化劑由于吸附較多O-物種，有助于提高乙烯選擇性，在360℃，其乙烯選擇性和收率分別為60.7％和29.2％。此外，通過(guò)制備不同Zr摻雜量的NiZrO催化劑以進(jìn)一步研究助劑Zr的作用。結(jié)果表明，Ni和Zr之間的相互作用及顆粒尺寸對(duì)NiZrO的催化性能均有影響。其中，10％ NiZrO催化劑具有最佳的ODHE性能，在350℃時(shí)乙烷

4、轉(zhuǎn)化率和乙烯選擇性分別為48.7％和68.8％。
　　本論文還采用不同的方法制備具有不同形貌的NiZrO催化劑，考察形貌對(duì)催化劑性能的影響，以及添加鋯對(duì)NiO在乙烷氧化脫氫中的促進(jìn)作用。在相同實(shí)驗(yàn)條件下，NiZrO催化劑的乙烷氧化脫氫性能順序?yàn)?模板法＞溶膠凝膠＞沉淀法＞直接焙燒＞水熱法。其中模板法制備的NiZrO催化劑與其他催化劑相比，由于具有較大的比表面積，較高的表面Zr含量，適量的堿性，及較好的可還原性能，因此表現(xiàn)出最佳的O