介孔磷酸锆插层膨润土制备脱烯烃催化剂
目录
1前言 1
1.1 烯烃油 1
1.2 脱烯烃催化剂 1
1.3活性白土 3
1.4 介孔磷酸锆材料 5
1.5柱撑型黏土材料 6
1.6本实验内容 7
1.7本实验的目的及其意义 8
2实验部分 9
2.1 仪器药品 9
2.2 实验步骤 10
3结果与讨论 13
3.1 结构性能表征 13
3.2催化性能研究 15
总结 17
致谢 18
参考文献 19
1前言
1.1 烯烃油
芳烃油由苯，甲苯，二甲苯等组成，是生产聚酰胺、聚酯、聚苯醚等高科技环保新型通用工程塑料的的主要原料，它广泛应用于精细化学品合成，药物中间体合成及石油化工领域[1]。芳烃的生产主要是通过石油重整和蒸汽裂解等工艺。但这些工艺生产的芳香烃通常有微量烯烃掺杂在其中。这些烯烃将对芳烃油的应用产生不利影响。现有的芳烃油脱烯烃技术主要有加氢法和活性白土法。前者价格昂贵，后者成本低廉，但催化活性差，易失活。提高活性白土的活性具有十分重要的现实意义[2]。
1.2 脱烯烃催化剂
1.2.1 介孔分子筛催化剂
介孔分子筛脱除烯烃的原理：烯烃与其他芳烃或者烯烃与其他烯烃，在含分子筛催化剂上发生烷基化和叠合反应，进而合成出具有高沸点的化合物，继而经过重芳烃塔脱除。在芳烃脱除的领域，这种方法比活性白土来的更为直接高效，并且这种方法的处置能力比活性白土高2-8倍[3]。催化剂可以再生利用，因为这个原因这项技术就更为的环保优良。曹秉成，如氧化铝、高岭土为载体，用X，Y，β和其他分子筛作为在挤出、干燥 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
和烘烤过程中，得到了活性组分。这些催化剂在不同程度上有着降烯烃的作用，但其在工业上的应用没有有突破性的进展。非氢的情况下，X或SAPO-34分子筛，如主要的活性成分，氧 化铝作为粘合剂，含S、P、中芳烃对结果的工业应用天津分公司的中国石化去除烯烃催化剂Zr和其它添加剂表明，用于脱除烯烃Cs+重芳烃的催化剂在技术上是可行的，但这种催化剂的成本高于活性白土。
1.2.2 负载金属加氢催化剂
这些催化剂具有不同程度的降烯烃作用，但在工业应用中没有新的突破性的结果。在芳烃馏分中，苯、甲苯、二甲苯等芳烃的脱除效率较高，但对芳烃的脱除效率较高，它是很难充分的平衡的深度的和选择性的加氢反应[4]。对于芳香族馏分，效果不是很好。加氢精制工艺方法优点有如下几点：催化剂用量少，操作灵活性大，操作周期长（2年左右）；
然而缺点有：加氢工艺复杂，加氢精制设备投资高，催化剂价格很高，，对芳烃宽馏分产品来说，加氢精制效果不是很好，对于单一芳烃馏分来说脱烯烃效率很高芳烃产品的损失较大，加氢反应的深度与选择性难以全面兼顾，目前部分企业主要考虑白土精制的环保压力而采用此工艺[5]。
1.2.3 活性白土催化剂
活性白土精制法是目前应用最广泛的成熟工艺，精制活性白土是由活性白土经酸化处理得到的。我国活性白土储量居世界首位，价廉易得，使得活性白土精制法的操作费用能耗较低，这些独特的优势决定了活性白土精制成为目前国内石油化工企业最主要的脱除烯烃的方法。工业上活性白土精制是以活性白土为精制剂，填装在固定床反应器中，连续吸附处该部分的烯烃的吸附，活性白土，和其他部分的反应，在重整油中的芳烃，因此，少量的烯烃杂质可以从芳香烃除去。活性白土只能在一定的温度下被活化，因此不饱和烯烃与芳烃的反应或不饱和烯烃的聚合反应，可实现芳烃的脱除。一般情况下的烯烃转化率需要在比较高的反应温度下进行。然而，本文将介绍在焦炭和水不溶性聚合物材料上沉积量增加，活性白土表面，使活性白土的活性迅速下降，所以活性白土吸附器的设计温度为120℃、180℃的操作温度适宜。为了提高活性白土的吸附容量和效率，物料要求必须是液相[6]，所以系统应该是一个较高的压力，以实现液相操作，或物料很容易被气化，主要通过出口管道的压力来实现控制。活性白土吸附器的设计压力为1.5兆帕。
这种工艺方法较为简单，缺点是部分难溶高聚物和焦炭量吸附在活性白土上，生产周期很短，活性白土精制一般寿命只有2个月，而且活性白土不能再生，需要频繁停工更换活性白土，操作强度大，芳烃等油品损失较为严重。颗粒白土作为催化剂脱除催化重整油中的烯烃成本较低。白土脱烯烃催化剂的催化活性位主要是骨架中的B酸酸位,其含量决定了白土脱烯烃催化剂的催化活性。然而，黏土材料的微孔孔道限制传质传热，白土脱烯烃催化剂易因孔道积碳而失活。在活性白土层间引入介孔材料，增加其表面积，是提高其脱烯烃活性和延长其操作寿命的理想方法[7]。
1.3活性白土
活性白土是又膨润岩（斑脱盐bentonite）,是颗粒粘土为主要粘土矿物的主要成分，如蒙脱石粘土岩。
据专家预测我国白土资源量在1010t以上，处于世界第一，占世界总量的三分之二。主要有五个主要矿带，四个主要产区。我国膨润土矿的四个主要产区分别是黑龙江地区、青岛地区、浙江地区和成都地区。四膨润土富集区分别为广西、黄河、中下游和新疆。。我国膨润土种类很丰富，主要以钙基膨润土为主，其他还有钠基膨润土、氢基膨润土以及铝基膨润土。丰富的储量资源使得膨润土具有价格低廉的优势，也促进了它的广泛应用。目前在水的净化和工业废水处理，膨润土可起到添加剂、吸附剂、柔软剂、干燥剂的作用。
活性白土是一种硅酸盐，它一般具有层状的结构，主要成分是蒙脱石，层间阳离子易于交换，交换容量大，根据和可交换的阳离子活性粘土含量的种类可分为钠基膨润土、钙基膨润土，镁基和铝（氢）土。良好的性能，如可扩展性，吸附，阳离子交换，悬浮液和分散。[8]活性白土在中国的预测资源超过8000万吨，居世界第一，占世界总体的60%，价格低，但因为钙基土合蒙脱石含量低的原因，加之处理方法简单，产品质量方面不尽如人意，对外贸易在低卖高出的情况下，导致其在应用上被牵制。
在“绿色化学”概念的提出后，化学和化工学科的发展进程就指明了新的发展方向。水处理剂、生产原料、绿色反应试剂，己经成为工业科学的研究重点并确立为主要的研究方向。兼具良好的性能，如可扩展性，吸附，阳离子交换，悬浮液和分散。活性白土作为一种来源广，无毒，无污染，价格低廉，易于获得的绿色水处理材料，在水处理行业中得到广泛应用。随着资源开发意识与环境保护观念的逐渐深入，纳米新材料技术的锐意发展，我国活性白土资源的利用与开发必将又一个快速、持续、协调的发展前景[9]。
1.3.1活化改性活性白土
白土脱烯烃催化剂的催化活性位主要是骨架中的B酸酸位,尤其是弱B酸酸位，其含量决定了白土脱烯烃催化剂的催化活性。然而，黏土材料的微孔孔道限制传质传热，白土脱烯烃催化剂易因孔道积碳而失活。在对活性白土改性后，增加其表面积，是提高其脱烯烃活性和延长其操作寿命的理想方法[10]。
活化改性的手段复杂，目前常见的有：酸改性法、焙烧改性法、微波活化法
(1)酸改性法：通过不同类型和浓度的酸，在一定条件下，可提高孔容和比表面积，并使层间的粘结强度减弱，这使得层状晶格断裂、孔隙空间得到疏通；同时，活性白土结构单元的八面体中的Al3+、Mg2+等金属离子溶出，从而使其带上更多的永久性负电荷[11]。
1前言 1
1.1 烯烃油 1
1.2 脱烯烃催化剂 1
1.3活性白土 3
1.4 介孔磷酸锆材料 5
1.5柱撑型黏土材料 6
1.6本实验内容 7
1.7本实验的目的及其意义 8
2实验部分 9
2.1 仪器药品 9
2.2 实验步骤 10
3结果与讨论 13
3.1 结构性能表征 13
3.2催化性能研究 15
总结 17
致谢 18
参考文献 19
1前言
1.1 烯烃油
芳烃油由苯，甲苯，二甲苯等组成，是生产聚酰胺、聚酯、聚苯醚等高科技环保新型通用工程塑料的的主要原料，它广泛应用于精细化学品合成，药物中间体合成及石油化工领域[1]。芳烃的生产主要是通过石油重整和蒸汽裂解等工艺。但这些工艺生产的芳香烃通常有微量烯烃掺杂在其中。这些烯烃将对芳烃油的应用产生不利影响。现有的芳烃油脱烯烃技术主要有加氢法和活性白土法。前者价格昂贵，后者成本低廉，但催化活性差，易失活。提高活性白土的活性具有十分重要的现实意义[2]。
1.2 脱烯烃催化剂
1.2.1 介孔分子筛催化剂
介孔分子筛脱除烯烃的原理：烯烃与其他芳烃或者烯烃与其他烯烃，在含分子筛催化剂上发生烷基化和叠合反应，进而合成出具有高沸点的化合物，继而经过重芳烃塔脱除。在芳烃脱除的领域，这种方法比活性白土来的更为直接高效，并且这种方法的处置能力比活性白土高2-8倍[3]。催化剂可以再生利用，因为这个原因这项技术就更为的环保优良。曹秉成，如氧化铝、高岭土为载体，用X，Y，β和其他分子筛作为在挤出、干燥 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
和烘烤过程中，得到了活性组分。这些催化剂在不同程度上有着降烯烃的作用，但其在工业上的应用没有有突破性的进展。非氢的情况下，X或SAPO-34分子筛，如主要的活性成分，氧 化铝作为粘合剂，含S、P、中芳烃对结果的工业应用天津分公司的中国石化去除烯烃催化剂Zr和其它添加剂表明，用于脱除烯烃Cs+重芳烃的催化剂在技术上是可行的，但这种催化剂的成本高于活性白土。
1.2.2 负载金属加氢催化剂
这些催化剂具有不同程度的降烯烃作用，但在工业应用中没有新的突破性的结果。在芳烃馏分中，苯、甲苯、二甲苯等芳烃的脱除效率较高，但对芳烃的脱除效率较高，它是很难充分的平衡的深度的和选择性的加氢反应[4]。对于芳香族馏分，效果不是很好。加氢精制工艺方法优点有如下几点：催化剂用量少，操作灵活性大，操作周期长（2年左右）；
然而缺点有：加氢工艺复杂，加氢精制设备投资高，催化剂价格很高，，对芳烃宽馏分产品来说，加氢精制效果不是很好，对于单一芳烃馏分来说脱烯烃效率很高芳烃产品的损失较大，加氢反应的深度与选择性难以全面兼顾，目前部分企业主要考虑白土精制的环保压力而采用此工艺[5]。
1.2.3 活性白土催化剂
活性白土精制法是目前应用最广泛的成熟工艺，精制活性白土是由活性白土经酸化处理得到的。我国活性白土储量居世界首位，价廉易得，使得活性白土精制法的操作费用能耗较低，这些独特的优势决定了活性白土精制成为目前国内石油化工企业最主要的脱除烯烃的方法。工业上活性白土精制是以活性白土为精制剂，填装在固定床反应器中，连续吸附处该部分的烯烃的吸附，活性白土，和其他部分的反应，在重整油中的芳烃，因此，少量的烯烃杂质可以从芳香烃除去。活性白土只能在一定的温度下被活化，因此不饱和烯烃与芳烃的反应或不饱和烯烃的聚合反应，可实现芳烃的脱除。一般情况下的烯烃转化率需要在比较高的反应温度下进行。然而，本文将介绍在焦炭和水不溶性聚合物材料上沉积量增加，活性白土表面，使活性白土的活性迅速下降，所以活性白土吸附器的设计温度为120℃、180℃的操作温度适宜。为了提高活性白土的吸附容量和效率，物料要求必须是液相[6]，所以系统应该是一个较高的压力，以实现液相操作，或物料很容易被气化，主要通过出口管道的压力来实现控制。活性白土吸附器的设计压力为1.5兆帕。
这种工艺方法较为简单，缺点是部分难溶高聚物和焦炭量吸附在活性白土上，生产周期很短，活性白土精制一般寿命只有2个月，而且活性白土不能再生，需要频繁停工更换活性白土，操作强度大，芳烃等油品损失较为严重。颗粒白土作为催化剂脱除催化重整油中的烯烃成本较低。白土脱烯烃催化剂的催化活性位主要是骨架中的B酸酸位,其含量决定了白土脱烯烃催化剂的催化活性。然而，黏土材料的微孔孔道限制传质传热，白土脱烯烃催化剂易因孔道积碳而失活。在活性白土层间引入介孔材料，增加其表面积，是提高其脱烯烃活性和延长其操作寿命的理想方法[7]。
1.3活性白土
活性白土是又膨润岩（斑脱盐bentonite）,是颗粒粘土为主要粘土矿物的主要成分，如蒙脱石粘土岩。
据专家预测我国白土资源量在1010t以上，处于世界第一，占世界总量的三分之二。主要有五个主要矿带，四个主要产区。我国膨润土矿的四个主要产区分别是黑龙江地区、青岛地区、浙江地区和成都地区。四膨润土富集区分别为广西、黄河、中下游和新疆。。我国膨润土种类很丰富，主要以钙基膨润土为主，其他还有钠基膨润土、氢基膨润土以及铝基膨润土。丰富的储量资源使得膨润土具有价格低廉的优势，也促进了它的广泛应用。目前在水的净化和工业废水处理，膨润土可起到添加剂、吸附剂、柔软剂、干燥剂的作用。
活性白土是一种硅酸盐，它一般具有层状的结构，主要成分是蒙脱石，层间阳离子易于交换，交换容量大，根据和可交换的阳离子活性粘土含量的种类可分为钠基膨润土、钙基膨润土，镁基和铝（氢）土。良好的性能，如可扩展性，吸附，阳离子交换，悬浮液和分散。[8]活性白土在中国的预测资源超过8000万吨，居世界第一，占世界总体的60%，价格低，但因为钙基土合蒙脱石含量低的原因，加之处理方法简单，产品质量方面不尽如人意，对外贸易在低卖高出的情况下，导致其在应用上被牵制。
在“绿色化学”概念的提出后，化学和化工学科的发展进程就指明了新的发展方向。水处理剂、生产原料、绿色反应试剂，己经成为工业科学的研究重点并确立为主要的研究方向。兼具良好的性能，如可扩展性，吸附，阳离子交换，悬浮液和分散。活性白土作为一种来源广，无毒，无污染，价格低廉，易于获得的绿色水处理材料，在水处理行业中得到广泛应用。随着资源开发意识与环境保护观念的逐渐深入，纳米新材料技术的锐意发展，我国活性白土资源的利用与开发必将又一个快速、持续、协调的发展前景[9]。
1.3.1活化改性活性白土
白土脱烯烃催化剂的催化活性位主要是骨架中的B酸酸位,尤其是弱B酸酸位，其含量决定了白土脱烯烃催化剂的催化活性。然而，黏土材料的微孔孔道限制传质传热，白土脱烯烃催化剂易因孔道积碳而失活。在对活性白土改性后，增加其表面积，是提高其脱烯烃活性和延长其操作寿命的理想方法[10]。
活化改性的手段复杂，目前常见的有：酸改性法、焙烧改性法、微波活化法
(1)酸改性法：通过不同类型和浓度的酸，在一定条件下，可提高孔容和比表面积，并使层间的粘结强度减弱，这使得层状晶格断裂、孔隙空间得到疏通；同时，活性白土结构单元的八面体中的Al3+、Mg2+等金属离子溶出，从而使其带上更多的永久性负电荷[11]。
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