丙烯,用于生成合成树脂、合成橡胶、合成纤维以及精细化学品等。这些产品涉及到衣、食、住、行的方方面面,惠及着人们的生活。当前从上游丙烯产品到下游丙烯衍生产品的产业链中出现了供应端与需求端的矛盾问题,矛盾愈演愈烈,供应端的产能与需求端的需求失衡,市场供不应求,而传统的丙烯增产工艺已经无法满足丙烯快速增长的需求。通过1-丁烯自歧化反应产丙烯工艺可以实现低价值烯烃向高价值烯烃的转换,为C4烯烃资源化利用提供新的利用途径,同时能缓解乙烯短缺的现状产丙烯,具有重要的现实意义和更加广泛的应用前景。基于此本文以杂原子改性MCM-41负载型钼基催化剂为研究对象,并将该催化剂应用于1-丁烯自歧化制丙烯反应。(1)采用水热法制备了一系列杂原子掺杂MCM-41为载体,并用湿法浸渍负载氧化钼的催化剂,在自制的固定床反应器上对催化剂进行1-丁烯自歧化产丙烯反应性能评价。采用XRD、N2吸附-脱附、UV-Vis、吡啶吸附红外光谱(Py-IR)、H2-TPR、NH3-TPD等现代分析测试手段对催化剂进行表征。XRD和N2吸附-脱附表征通过分析改性后催化剂衍射峰、比表面积、孔径等的变化情况,进而分析改性对催化剂结构的影响。吡啶吸附红外光谱和NH3-TPD表征通过分析催化剂的酸的类型和酸量,进而分析酸性对催化性能的影响。UV-Vis和H2-TPR表征通过分析催化剂表面活性物质的结构、氧化还原特性,进而分析氧化钼在载体表面的分散程度。(2)选用不同元素P、Al、Zn、Fe、Mg对催化剂进行改性,考察不同元素改性的钼基催化剂对1-丁烯自歧化产丙烯反应的影响。结果表明:不同元素改性的催化剂应用于反应中活性是有所不同的。继续考察了催化剂制备条件对1-丁烯自歧化产丙烯反应的影响。为了得到适用于反应且性能最佳的催化剂,通过改变制备条件P掺杂量、钼负载量、晶化温度(100℃、110℃、120℃、130℃)、晶化时间(24h、36h、48 h、60h、72h)制备了系列催化剂,将催化剂应用于1-丁烯自歧化产丙烯反应。结果表明:制备条件的差异影响反应的性能,晶化温度过低或过高,晶化时间过短或过长对催化剂有着很大的影响,进而影响催化剂的活性。丁烯转化率和丙烯收率随P掺杂量的增加先增加后减少。P掺杂量不变,改变钼负载量,丁烯转化率和丙烯收率随钼负载量的增加先增加后减少。其中,2%Mo/5P-MCM-41催化剂(100℃、60 h)具有最高的歧化活性,丁烯转化率为82.2 mol%,丙烯收率为26.8 mol%。还考察了反应工艺条件对1-丁烯自歧化产丙烯反应的影响。通过改变反应温度、催化剂用量,探究反应条件对1-丁烯自歧化产丙烯反应的影响,结果表明:反应条件也影响着反应的性能。(3)对催化剂的稳定性进行分析。新制备的2%Mo/MCM-41和2%Mo/5P-MCM-41催化剂(110℃、48 h、0.2 g),在20 h内1-丁烯转化率和丙烯收率维持稳定。将失活后的2%Mo/MCM-41和2%Mo/5P-MCM-41催化剂再生,对再生后的催化剂再次进行反应性能测试表明:P掺杂MCM-41,有利于提高再生催化剂的稳定性。结果表明:与2%Mo/MCM-41催化剂相比,P掺杂MCM-41为载体,氧化钼物种在催化剂表面分布更加均匀,并使催化剂具有一定程度的酸性,提高了 1-丁烯自歧化反应的活性和稳定性。当1-丁烯自歧化反应的催化剂使用量增加0.1 g时,2%Mo/5P-MCM-41催化剂(110℃、48 h、0.3 g),1-丁烯转化率和丙烯收率由 65.9 mol%、21.7 mol%增加至 90.5 mol%、25.7 mol%,且在将近90 h内1-丁烯转化率和丙烯收率维持稳定,将上述失活的催化剂再生再次进行反应性能测试表明:2%Mo/5P-MCM-41(再生)催化剂,相比新制备的催化剂,1-丁烯初始转化率和丙烯初始收率都减少,且在反应10 h后丙烯收率降低至10 mol%左右。可见在催化反应中选择合适量的催化剂对于发挥催化剂的最佳性能也是至关重要的。