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催化重整工艺是石油化工的重要组成部分,用于生产芳烃、高辛烷值汽油以及氢气。该工艺的核心是以Pt为活性中心负载在氧化铝上的重整催化剂,单金属Pt/Al2O3催化剂的Pt分散度较低、金属颗粒粒径较大,在重整反应过程中容易积炭和烧结失活,工业常添加金属助剂Sn对重整催化剂的金属和酸性中心进行修饰。高分散负载型贵金属催化剂金属原子利用率高,具有优异的催化性能,近些年已经成为相关学者的研究热点。超临界流体沉积法(Supercritical Fluid Deposition, SFD)作为一种新型、高效、绿色的微粒化方法,利用超临界流体高扩散、低粘度、零表面张力的特殊性能,可制备出小粒径、高分散的负载型催化剂。本论文以金属Sn作为助剂采用SFD法制备高分散Pt-Sn/Al2O3催化剂并用于催化重整反应中,课题具有重要的理论研究意义和实用价值。
论文系统研究了超临界流体沉积过程中不同金属Sn前驱盐以及不同Sn/Pt比对Pt-Sn/Al2O3催化剂物化性质和催化重整性能之间构效关系的影响。研究结果发现,以Na2PtCl6和SnCl2作为金属前驱盐、乙醇作为共溶剂时,Pt-Sn/Al2O3催化剂的金属颗粒粒径最小、金属Pt分散度最高、双金属以PtSn合金形式存在并且催化重整活性最好;对比单金属Pt/Al2O3催化剂发现,添加金属助剂Sn后,Pt-Sn双金属之间会产生电子效应和几何效应,有利于金属Pt分散度的提高、金属颗粒尺寸的减小以及重整催化剂活性的提高。
论文以甲基环戊烷脱氢异构反应作为催化重整的模型反应,探究了催化剂的金属颗粒尺寸以及反应工艺条件对甲基环戊烷脱氢异构反应过程的影响。催化剂的金属颗粒尺寸对甲基环戊烷脱氢过程影响较大,表现出明显的尺寸效应,即催化剂的金属颗粒尺寸越小,甲基环戊烷脱氢产物的选择性越高。SFD法制备的Pt-Sn/Al2O3催化剂,其金属颗粒尺寸更小、分散性更好,因此它的脱氢性能明显高于普通浸渍法制备的催化剂。在实验温度范围内,升高温度可以抑制甲基环戊烷开环副反应的发生,促进甲基环戊烷脱氢以及进一步扩环异构生成苯。在实验压力范围内,增大压力有利于甲基环戊烷的转化以及脱氢产物进一步发生扩环异构化反应生成苯。
论文系统研究了超临界流体沉积过程中不同金属Sn前驱盐以及不同Sn/Pt比对Pt-Sn/Al2O3催化剂物化性质和催化重整性能之间构效关系的影响。研究结果发现,以Na2PtCl6和SnCl2作为金属前驱盐、乙醇作为共溶剂时,Pt-Sn/Al2O3催化剂的金属颗粒粒径最小、金属Pt分散度最高、双金属以PtSn合金形式存在并且催化重整活性最好;对比单金属Pt/Al2O3催化剂发现,添加金属助剂Sn后,Pt-Sn双金属之间会产生电子效应和几何效应,有利于金属Pt分散度的提高、金属颗粒尺寸的减小以及重整催化剂活性的提高。
论文以甲基环戊烷脱氢异构反应作为催化重整的模型反应,探究了催化剂的金属颗粒尺寸以及反应工艺条件对甲基环戊烷脱氢异构反应过程的影响。催化剂的金属颗粒尺寸对甲基环戊烷脱氢过程影响较大,表现出明显的尺寸效应,即催化剂的金属颗粒尺寸越小,甲基环戊烷脱氢产物的选择性越高。SFD法制备的Pt-Sn/Al2O3催化剂,其金属颗粒尺寸更小、分散性更好,因此它的脱氢性能明显高于普通浸渍法制备的催化剂。在实验温度范围内,升高温度可以抑制甲基环戊烷开环副反应的发生,促进甲基环戊烷脱氢以及进一步扩环异构生成苯。在实验压力范围内,增大压力有利于甲基环戊烷的转化以及脱氢产物进一步发生扩环异构化反应生成苯。