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丙烯是一种重要的有机化工基本原料,它主要用于聚丙烯、丙烯腈、环氧丙烷、异丙醇等的生产。但是,在目前的工业生产中,丙烯主要来自于石脑油裂解制乙稀和石油催化裂化过程的副产品,产率较低,远远不能满足市场需求。丙烷氧化脱氢制丙烯技术不仅是实现炼厂气和油田伴生气中低碳烷烃资源优化利用的一条重要途径,还可以克服丙烷临氢脱氢制丙烯的热力学平衡限制,具有重要的研究意义。本文对负载型钒基催化剂及晶态介孔V-Mg-O催化剂的制备条件及反应条件进行了研究。
实验结果表明,在制备负载型钒基催化剂时,不同载体催化剂的活性顺序为:MgO>γ-Al2O3>SiO2。以MgO为载体,共沉淀法引入钒,MgO为镁源,催化剂中含有15w%V2O5,85w%MgO,焙烧温度为550℃时催化剂的催化性能最优,反应的总转化率达30%,丙烯的选择性达35%。以硝酸镍为前驱体添加Ni助剂,通过对添加方法以及添加量的考察发现:共沉淀法添加,Ni/V=0.3比例下的催化剂,催化效果最好,总转化率达到36%,选择性为38%左右,丙烯的收率达到14%左右。反应条件对Ni-VMgO催化剂催化性能影响较大。反应温度为540℃,烷氧比为1:2,空速为1500 h-1时,催化剂的活性最优,反应的总转化率为52%-53%,丙烯的选择性为32%,丙烯的收率可达17%-18%。
另外,探索考察了模板法V-Mg-O催化剂的制备条件,包含浸渍方法,载体的处理以及钒镁比例。实验结果表明,当钒镁共浸渍,载体经过亲水性处理,钒镁比例为1:1时,催化剂的性能优于其他条件下制备的催化剂,反应的转化率为35%,丙烯选择性为10%。总体来说,该方法制各的催化剂,丙烯选择性远远低于共沉淀法制备的催化剂。