CN118005477B - 丙烷脱氢制丙烯的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了丙烷脱氢制丙烯的方法,属于脱氢催化技术领域。丙烷、二氧化碳在氮气载气进入固定床反应器与催化剂接触反应得丙烯;所述催化剂的制备包括以下步骤:五氧化二磷、微细二氧化硅气凝胶、二正丁胺、去离子水、柞蚕丝素肽混合,加氢氟酸,晶化,得物料A;物料A浸于盐酸溶液得物料B;物料B浸于无水乙醇,加去离子水、3‑氨丙基三甲氧基硅烷反应,得物料C;氢氧化钾、去离子水混合,搅拌,加活性氧化铝,得物料D;乙二胺加至去离子水中,加硝酸镍,得到物料E;所述物料C、物料D、无水乙醇、去离子水、十二烷基磺酸钠混合,球磨,得到混合物料,加物料E,焙烧,研磨过筛,即得催化剂,提高丙烷转化率和丙烯收率。
Description
技术领域
本发明属于脱氢催化技术领域,具体涉及丙烷脱氢制丙烯的方法。
背景技术
丙烯是一种重要的化工原料,可用于合成聚丙烯、聚丙烯腈、丙烯醛、丙烯酸和环氧丙烷等材料,也可用于生产塑料、丙纶、有机玻璃、环氧树脂等产品。因此,世界上对丙烯的需求量非常大,传统的石油蒸汽裂化和催化裂化法生产的丙烯已远远不能满足快速增长的市场需求。随着石油资源日趋紧张,利用来源丰富且廉价的丙烷脱氢制丙烯越来越引起人们的关注。
丙烷纯脱氢制丙烯虽然已经实现了工业化,但是由于受热力学平衡转化率的限制,该过程有一定的局限性,即反应温度高、能耗大,而且催化剂失活快,需要频繁再生,耗费大量能源,不符合目前的节能观念。二氧化碳加入到反应气中,与纯脱氢和氧气脱氢制丙烯相比优势在于:提高平衡转化率;为丙烷脱氢吸热反应提供部分能源,降低反应温度;作为温和氧化剂,防止丙烷深度氧化,保证产物丙烯的选择性;去除积炭,提高催化剂的稳定性;消除一些温室气体CO2,符合当今环保理念。
公开号为CN114835545A的专利申请,公开了一种二氧化碳氧化丙烷脱氢制丙烯的方法,在微波反应器内部,反应管被填充以复合型非贵金属催化剂,从而构成催化反应床层。随后,含有丙烷和二氧化碳的气体混合物被引导通过此催化反应床层。在微波辐照与加热的共同作用下,气体混合物在催化反应床层上发生微波催化反应,实现气-固相催化转化,从而将二氧化碳氧化,使得丙烷脱氢,最终生成丙烯,尽管复合型非贵金属催化剂在成本上相较于贵金属催化剂有所优势,但其催化活性往往较低,且由于微波的非热效应,会导致一些副反应的发生,从而影响目标产物丙烯的纯度和收率。此外,微波的加热方式可能导致反应床层内部温度分布的不均匀,进一步影响反应的选择性。
但是在催化脱氢法制备烯烃的过程中,我们的目标是在单次反应过程中实现待催化物质的高转化率和高选择性,从而尽可能提升目标烯烃的产量。同时,减少副产物和焦炭的生成也是至关重要的。选择性在烯烃生产中扮演着举足轻重的角色。考虑到每年通过催化脱氢工艺生产的烯烃,如异丁烯、丙烯和丁二烯,产量高达至少3百万吨,因此,即使催化剂的选择性有微小的提升,哪怕只是低于百分之一,对于烯烃生产者而言,也可能带来显著的经济效益。综上所述,虽然丙烷催化脱氢制丙烯的工艺目前已有大量的研究报道,但催化剂的性能总体来说不是特别理想,仍存在反应选择性偏低,稳定性有待进一步提高等问题。因此,研究和开发高效、稳定的丙烷催化脱氢制丙烯催化剂仍面临诸多挑战和机遇。
发明内容
本发明公开了丙烷脱氢制丙烯的方法,用于提高丙烷脱氢制丙烯反应中的丙烷转化率和丙烯收率。通过将丙烷、二氧化碳在氮气载气进入固定床反应器与催化剂接触反应得丙烯;所述催化剂的制备包括以下步骤:五氧化二磷、微细二氧化硅气凝胶、二正丁胺、去离子水、柞蚕丝素肽混合,加氢氟酸,晶化,得物料A;物料A浸于盐酸溶液得物料B;物料B浸于无水乙醇,加去离子水、3-氨丙基三甲氧基硅烷反应,得物料C;氢氧化钾、去离子水混合,搅拌,加活性氧化铝,得物料D;乙二胺加至去离子水中,加硝酸镍,得到物料E;所述物料C、物料D、无水乙醇、去离子水、十二烷基磺酸钠混合,球磨,得到混合物料,加物料E,焙烧,研磨过筛,即得催化剂,提高丙烷转化率和丙烯收率。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
丙烷脱氢制丙烯的方法,步骤如下:丙烷、二氧化碳在氮气载气下进入固定床反应器中与催化剂接触反应得到丙烯;
所述催化剂的制备方法包括以下步骤:
A1、取五氧化二磷、微细二氧化硅气凝胶、二正丁胺、去离子水、柞蚕丝素肽混合,于55-65℃搅拌6-8h,加入浓度为2-4mol/L的氢氟酸,于180℃晶化7-10h,离心分离,洗涤,干燥,得到物料A;
A2、取所述物料A浸没于浓度为2-3mol/L的盐酸溶液中,于70℃恒温搅拌22-28h,过滤,取固相用去离子水洗涤2-3次,于100℃干燥12-16h,得到物料B;
A3、取所述物料B浸没于无水乙醇中,搅拌20-30min,加入去离子水,升温至70℃并保持恒温,加入3-氨丙基三甲氧基硅烷,反应20-24h后,冷却,抽滤,取固相洗涤2-3次,得到物料C;
A4、取氢氧化钾、去离子水混合,搅拌30-40min,加入活性氧化铝,搅拌4-6h,过滤,取固相洗涤,于150℃干燥脱水2-3h,再于150℃、-0.096~-0.01MPa真空脱气2-3h,得到物料D;
A5、取乙二胺加至去离子水中,于室温搅拌30-40min,加入硝酸镍,搅拌1-2h,得到物料E;
A6、取所述物料C、物料D、无水乙醇、去离子水、十二烷基磺酸钠混合,球磨,得到混合物料,向所述混合物料中加入所述物料E,超声振荡3-4h,离心分离,取固相洗涤,干燥,于500-550℃焙烧6-8h,研磨,过40-60目筛网,即得所述催化剂。
作为本发明的一种优选技术方案,步骤A1中,所述五氧化二磷、微细二氧化硅气凝胶、二正丁胺、去离子水、柞蚕丝素肽、氢氟酸的配量比为(160-260)g:(60-85)g:(130-160)g:1000mL:(80-90)g:(100-200)mL。
作为本发明的一种优选技术方案,步骤A1中,所述柞蚕丝素肽的制备方法包括以下步骤:
A11、取柞蚕丝浸于质量分数为1%的碳酸钠溶液中,加热至沸腾,于沸腾状态脱胶1h,浴比为1:50,脱去丝胶后获得丝素,洗涤至pH为6-7,于50℃烘干备用;
A12、取浓度为2-3mol/L的硫酸溶液200-300mL于DF-101Z恒温油浴中加热至85℃并保持恒温,加入所述丝素5-6g,水解3-4h后,停止加热,调节pH为7-8,过滤,取上清液于离心机中离心15-20min,减压过滤,取减压过滤后的清液加入活性炭0.8g,于80℃搅拌1-2h,过滤,取滤液于50℃干燥12-16h,研磨,得到柞蚕丝素肽。
作为本发明的一种优选技术方案,步骤A2中,所述物料A、盐酸溶液的配量比为(10-15)g:100mL。
作为本发明的一种优选技术方案,步骤A3中,所述物料B、无水乙醇、去离子水、3-氨丙基三甲氧基硅烷的配量比为(2-3)g:100mL:(0.4-0.6)mL:(0.8-1.1)g。
作为本发明的一种优选技术方案,步骤A4中,所述氢氧化钾、去离子水、活性氧化铝的配量比为(14-16)g:50mL:(5-8)g。
作为本发明的一种优选技术方案,步骤A5中,所述乙二胺、去离子水、硝酸镍的配量比为(2-3)g:(10-15)mL:(4.9-6.3)g。
作为本发明的一种优选技术方案,步骤A6中,所述物料C、物料D、无水乙醇、去离子水、十二烷基磺酸钠、物料E的配量比为(6-8)g:(2.1-3.3)g:100mL:150mL:(0.1-0.12)g:(8-12)mL。
作为本发明的一种优选技术方案,步骤A6中,所述混合物料中总的固含量为40-50%。
作为本发明的一种优选技术方案,步骤A6中,所述混合物料中粒子D90为20-30nm。
作为本发明的一种优选技术方案,丙烷、二氧化碳在氮气载气下进入固定床反应器中与催化剂接触反应得到丙烯的反应条件为,反应温度为500-600℃,丙烷流量为0.8-1.5mL/min,二氧化碳流量为1.5-3.5mL/min,氮气流量为15-18mL/min,催化剂用量为0.15-0.35g,反应时间为22-26h,反应压力为1atm。
本发明的有益效果:
本发明所公开的丙烷脱氢制丙烯的方法通过引入氟,拉动铝原子上的电子并吸引铝原子周围羟基的电子,使得羟基上的质子氢更容易电离,形成Bronsted酸性位,同时对活性活性氧化铝进行碱处理,在催化过程中碱与二氧化碳反应生成碳酸钾,避免活性中心的Bronsted酸性位强度过于活跃,使得活性中心的Bronsted酸性位较为温和,从而提高丙烯选择性;进一步地,通过对催化剂进行表面处理,提高催化剂的稳定性和催化性能,提高丙烷脱氢制丙烯反应中的丙烷转化率和丙烯收率。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合实施例,对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效,详细说明如下。
实施例1:催化剂的制备方法包括以下步骤:
A1、取五氧化二磷、微细二氧化硅气凝胶、二正丁胺、去离子水、柞蚕丝素肽混合,于55℃搅拌6h,加入浓度为2mol/L的氢氟酸,于180℃晶化7h,离心分离,洗涤,干燥,得到物料A;所述五氧化二磷、微细二氧化硅气凝胶、二正丁胺、去离子水、柞蚕丝素肽、氢氟酸的配量比为160g:60g:130g:1000mL:80g:100mL;
A2、取所述物料A浸没于浓度为2mol/L的盐酸溶液中,于70℃恒温搅拌22h,过滤,取固相用去离子水洗涤2次,于100℃干燥12h,得到物料B;所述物料A、盐酸溶液的配量比为10g:100mL;
A3、取所述物料B浸没于无水乙醇中,搅拌20min,加入去离子水,升温至70℃并保持恒温,加入3-氨丙基三甲氧基硅烷,反应20h后,冷却,抽滤,取固相洗涤2次,得到物料C;所述物料B、无水乙醇、去离子水、3-氨丙基三甲氧基硅烷的配量比为2g:100mL:0.4mL:0.8g;
A4、取氢氧化钾、去离子水混合,搅拌30min,加入活性氧化铝,搅拌4h,过滤,取固相洗涤,于150℃干燥脱水2h,再于150℃、-0.096MPa真空脱气2h,得到物料D;所述氢氧化钾、去离子水、活性氧化铝的配量比为14g:50mL:5g;
A5、取乙二胺加至去离子水中,于室温搅拌30min,加入硝酸镍,搅拌1h,得到物料E;所述乙二胺、去离子水、硝酸镍的配量比为2g:10mL:4.9g;
A6、取所述物料C、物料D、无水乙醇、去离子水、十二烷基磺酸钠混合,球磨,得到混合物料,向所述混合物料中加入所述物料E,超声振荡3h,离心分离,取固相洗涤,干燥,于500℃焙烧6h,研磨,过40目筛网,即得所述催化剂;
所述物料C、物料D、无水乙醇、去离子水、十二烷基磺酸钠、物料E的配量比为6g:2.1g:100mL:150mL:0.1g:8mL;
所述混合物料中总的固含量为40%,所述混合物料中粒子D90为20nm。
所述柞蚕丝素肽的制备方法包括以下步骤:
A11、取柞蚕丝浸于质量分数为1%的碳酸钠溶液中,加热至沸腾,于沸腾状态脱胶1h,浴比为1:50,脱去丝胶后获得丝素,洗涤至pH为6,于50℃烘干备用;
A12、取浓度为2mol/L的硫酸溶液200mL于DF-101Z恒温油浴中加热至85℃并保持恒温,加入所述丝素5g,水解3h后,停止加热,调节pH为7,过滤,取上清液于离心机中离心15-20min,减压过滤,取减压过滤后的清液加入活性炭0.8g,于80℃搅拌1h,过滤,取滤液于50℃干燥12h,研磨,得到柞蚕丝素肽。
将丙烷、二氧化碳在氮气载气下通过质量流量计调节流量,进入固定床反应器中与催化剂接触反应得到丙烯;其反应条件为,反应温度为500℃,丙烷流量为0.8mL/min,二氧化碳流量为1.5mL/min,氮气流量为15mL/min,催化剂用量为0.15g,反应时间为26h,反应压力为1atm,反应后的气体通过冷凝后分析其组成,进行催化性能评价。评价结果如下表1所示。
实施例2:催化剂的制备方法包括以下步骤:
A1、取五氧化二磷、微细二氧化硅气凝胶、二正丁胺、去离子水、柞蚕丝素肽混合,于60℃搅拌7h,加入浓度为3mol/L的氢氟酸,于180℃晶化8h,离心分离,洗涤,干燥,得到物料A;所述五氧化二磷、微细二氧化硅气凝胶、二正丁胺、去离子水、柞蚕丝素肽、氢氟酸的配量比为210g:75g:145g:1000mL:85g:150mL;
A2、取所述物料A浸没于浓度为2.5mol/L的盐酸溶液中,于70℃恒温搅拌25h,过滤,取固相用去离子水洗涤2次,于100℃干燥14h,得到物料B;所述物料A、盐酸溶液的配量比为12g:100mL;
A3、取所述物料B浸没于无水乙醇中,搅拌25min,加入去离子水,升温至70℃并保持恒温,加入3-氨丙基三甲氧基硅烷,反应22h后,冷却,抽滤,取固相洗涤2次,得到物料C;所述物料B、无水乙醇、去离子水、3-氨丙基三甲氧基硅烷的配量比为2.5g:100mL:0.5mL:0.95g;
A4、取氢氧化钾、去离子水混合,搅拌35min,加入活性氧化铝,搅拌5h,过滤,取固相洗涤,于150℃干燥脱水2.5h,再于150℃、-0.096MPa真空脱气2.5h,得到物料D;所述氢氧化钾、去离子水、活性氧化铝的配量比为15g:50mL:6.5g;
A5、取乙二胺加至去离子水中,于室温搅拌35min,加入硝酸镍,搅拌1.5h,得到物料E;所述乙二胺、去离子水、硝酸镍的配量比为2.5g:13mL:5.6g;
A6、取所述物料C、物料D、无水乙醇、去离子水、十二烷基磺酸钠混合,球磨,得到混合物料,向所述混合物料中加入所述物料E,超声振荡3.5h,离心分离,取固相洗涤,干燥,于525℃焙烧7h,研磨,过50目筛网,即得所述催化剂;
所述物料C、物料D、无水乙醇、去离子水、十二烷基磺酸钠、物料E的配量比为7g:2.8g:100mL:150mL:0.11g:10mL;
所述混合物料中总的固含量为45%,所述混合物料中粒子D90为25nm。
所述柞蚕丝素肽的制备方法包括以下步骤:
A11、取柞蚕丝浸于质量分数为1%的碳酸钠溶液中,加热至沸腾,于沸腾状态脱胶1h,浴比为1:50,脱去丝胶后获得丝素,洗涤至pH为6.5,于50℃烘干备用;
A12、取浓度为2.5mol/L的硫酸溶液250mL于DF-101Z恒温油浴中加热至85℃并保持恒温,加入所述丝素5.5g,水解3.5h后,停止加热,调节pH为7.5,过滤,取上清液于离心机中离心18min,减压过滤,取减压过滤后的清液加入活性炭0.8g,于80℃搅拌1.5h,过滤,取滤液于50℃干燥14h,研磨,得到柞蚕丝素肽。
将丙烷、二氧化碳在氮气载气下通过质量流量计调节流量,进入固定床反应器中与催化剂接触反应得到丙烯;其反应条件为,反应温度为550℃,丙烷流量为1.1mL/min,二氧化碳流量为2.5mL/min,氮气流量为17mL/min,催化剂用量为0.25g,反应时间为24h,反应压力为1atm,反应后的气体通过冷凝后分析其组成,进行催化性能评价。评价结果如下表1所示。
实施例3:催化剂的制备方法包括以下步骤:
A1、取五氧化二磷、微细二氧化硅气凝胶、二正丁胺、去离子水、柞蚕丝素肽混合,于65℃搅拌8h,加入浓度为4mol/L的氢氟酸,于180℃晶化10h,离心分离,洗涤,干燥,得到物料A;所述五氧化二磷、微细二氧化硅气凝胶、二正丁胺、去离子水、柞蚕丝素肽、氢氟酸的配量比为260g:85g:160g:1000mL:90g:200mL;
A2、取所述物料A浸没于浓度为3mol/L的盐酸溶液中,于70℃恒温搅拌28h,过滤,取固相用去离子水洗涤3次,于100℃干燥16h,得到物料B;所述物料A、盐酸溶液的配量比为15g:100mL;
A3、取所述物料B浸没于无水乙醇中,搅拌30min,加入去离子水,升温至70℃并保持恒温,加入3-氨丙基三甲氧基硅烷,反应24h后,冷却,抽滤,取固相洗涤3次,得到物料C;所述物料B、无水乙醇、去离子水、3-氨丙基三甲氧基硅烷的配量比为3g:100mL:0.6mL:1.1g;
A4、取氢氧化钾、去离子水混合,搅拌40min,加入活性氧化铝,搅拌6h,过滤,取固相洗涤,于150℃干燥脱水3h,再于150℃、-0.01MPa真空脱气3h,得到物料D;所述氢氧化钾、去离子水、活性氧化铝的配量比为16g:50mL:8g;
A5、取乙二胺加至去离子水中,于室温搅拌40min,加入硝酸镍,搅拌2h,得到物料E;所述乙二胺、去离子水、硝酸镍的配量比为3g:15mL:6.3g;
A6、取所述物料C、物料D、无水乙醇、去离子水、十二烷基磺酸钠混合,球磨,得到混合物料,向所述混合物料中加入所述物料E,超声振荡4h,离心分离,取固相洗涤,干燥,于550℃焙烧8h,研磨,过60目筛网,即得所述催化剂;
所述物料C、物料D、无水乙醇、去离子水、十二烷基磺酸钠、物料E的配量比为8g:3.3g:100mL:150mL:0.12g:12mL;
所述混合物料中总的固含量为50%,所述混合物料中粒子D90为30nm。
所述柞蚕丝素肽的制备方法包括以下步骤:
A11、取柞蚕丝浸于质量分数为1%的碳酸钠溶液中,加热至沸腾,于沸腾状态脱胶1h,浴比为1:50,脱去丝胶后获得丝素,洗涤至pH为7,于50℃烘干备用;
A12、取浓度为3mol/L的硫酸溶液300mL于DF-101Z恒温油浴中加热至85℃并保持恒温,加入所述丝素6g,水解4h后,停止加热,调节pH为8,过滤,取上清液于离心机中离心20min,减压过滤,取减压过滤后的清液加入活性炭0.8g,于80℃搅拌2h,过滤,取滤液于50℃干燥16h,研磨,得到柞蚕丝素肽。
将丙烷、二氧化碳在氮气载气下通过质量流量计调节流量,进入固定床反应器中与催化剂接触反应得到丙烯;其反应条件为,反应温度为600℃,丙烷流量为1.5mL/min,二氧化碳流量为3.5mL/min,氮气流量为18mL/min,催化剂用量为0.35g,反应时间为22h,反应压力为1atm,反应后的气体通过冷凝后分析其组成,进行催化性能评价。评价结果如下表1所示。
对比例1:与实施例1的区别在于,步骤A1中物料A的制备:
取五氧化二磷、微细二氧化硅气凝胶、二正丁胺、去离子水混合,于55℃搅拌6h,加入浓度为2mol/L的氢氟酸,于180℃晶化7h,离心分离,洗涤,干燥,得到物料a1;所述五氧化二磷、微细二氧化硅气凝胶、二正丁胺、去离子水、氢氟酸的配量比为160g:60g:130g:1000mL:100mL。反应后的气体通过冷凝后分析其组成,进行催化性能评价。评价结果如下表1所示。
对比例2:与实施例1的区别在于,步骤A1中物料A的制备:
取五氧化二磷、微细二氧化硅气凝胶、二正丁胺、去离子水、柞蚕丝素肽混合,于55℃搅拌6h,于180℃晶化7h,离心分离,洗涤,干燥,得到物料a2;所述五氧化二磷、微细二氧化硅气凝胶、二正丁胺、去离子水、柞蚕丝素肽的配量比为160g:60g:130g:1000mL:80g。反应后的气体通过冷凝后分析其组成,进行催化性能评价。评价结果如下表1所示。
对比例3:与实施例1的区别在于,步骤A2中物料B的制备:
取10g所述物料A浸没于100mL去离子水中,于70℃恒温搅拌22h,过滤,取固相用去离子水洗涤2次,于100℃干燥12h,得到物料b。反应后的气体通过冷凝后分析其组成,进行催化性能评价。评价结果如下表1所示。
对比例4:与实施例1的区别在于,步骤A3中物料C的制备:
取所述物料B浸没于无水乙醇中,搅拌20min,加入去离子水,升温至70℃并保持恒温,静置20h后,冷却,抽滤,取固相洗涤2次,得到物料c;所述物料B、无水乙醇、去离子水的配量比为2g:100mL:0.4mL。反应后的气体通过冷凝后分析其组成,进行催化性能评价。评价结果如下表1所示。
对比例5:与实施例1的区别在于,步骤A4中物料D的制备:
取去离子水、活性氧化铝混合,搅拌4h,过滤,取固相洗涤,于150℃干燥脱水2h,再于150℃、-0.096MPa真空脱气2h,得到物料d;所述去离子水、活性氧化铝的配量比为50mL:5g。反应后的气体通过冷凝后分析其组成,进行催化性能评价。评价结果如下表1所示。
对比例6:与实施例1的区别在于,步骤A6中混合物料的制备中不添加十二烷基磺酸钠。反应后的气体通过冷凝后分析其组成,进行催化性能评价。评价结果如下表1所示。
表1:各实施例与对比例的测试结果
由表1可知,实施例1-3所制得的催化剂用于丙烷脱氢制丙烯反应,使得丙烷转化率和丙烯选择性得以提高。
对比例1中,丙烷、二氧化碳反应脱氢制丙烯中的催化剂制备未掺杂氮元素导致催化剂活性位点不足,影响丙烷向丙烯的选择性,导致丙烷的转化率和丙烯的选择性降低;
对比例2中,丙烷、二氧化碳反应脱氢制丙烯中的催化剂制备未加入氟,导致活性中心难以形成Bronsted酸性位,导致反应进程受阻,此外,缺乏Bronsted酸性位也会影响反应路径的选择性,导致不同的副反应路径竞争增多,降低了丙烯的选择性;
对比例3中,丙烷、二氧化碳反应脱氢制丙烯中的催化剂制备时,由于未对作为磷氮硅载体的物料A进行表面处理,导致偶联剂难以固定在物料A表面,导致镍难以固定在物料A表面,降低催化剂的活性,导致丙烷的转化率和丙烯的选择性降低;
对比例4中,丙烷、二氧化碳反应脱氢制丙烯中的催化剂制备时,由于镍难以固定在物料A表面,降低催化剂的活性,导致丙烷的转化率和丙烯的选择性降低;
对比例5中,丙烷、二氧化碳反应脱氢制丙烯中的催化剂制备未对活性氧化铝进行碱处理,导致形成Bronsted酸性位过强,使得活化中心过于活跃,引发非选择性的副反应,降低丙烯的选择性;
对比例6中,丙烷、二氧化碳反应脱氢制丙烯中的催化剂制备时未加入十二烷基磺酸钠,导致催化剂组分出现团聚现象,减弱催化剂的性能,导致丙烷的转化率和丙烯的选择性降低。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,虽然本发明已以较佳实施例揭示如上,然而并非用以限定本发明,任何本领域技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (9)
1.丙烷脱氢制丙烯的方法,其特征在于,步骤如下:丙烷、二氧化碳在氮气载气下进入固定床反应器中与催化剂接触反应得到丙烯;所述反应的反应条件为,反应温度为500-600℃,丙烷流量为0.8-1.5mL/min,二氧化碳流量为1.5-3.5mL/min,氮气流量为15-18mL/min,催化剂用量为0.15-0.35g,反应时间为22-26h,反应压力为1atm;
所述催化剂的制备方法包括以下步骤:
A1、取五氧化二磷、微细二氧化硅气凝胶、二正丁胺、去离子水、柞蚕丝素肽混合,于55-65℃搅拌6-8h,加入浓度为2-4mol/L的氢氟酸,于180℃晶化7-10h,离心分离,洗涤,干燥,得到物料A;
A2、取所述物料A浸没于浓度为2-3mol/L的盐酸溶液中,于70℃恒温搅拌22-28h,过滤,取固相用去离子水洗涤2-3次,于100℃干燥12-16h,得到物料B;
A3、取所述物料B浸没于无水乙醇中,搅拌20-30min,加入去离子水,升温至70℃并保持恒温,加入3-氨丙基三甲氧基硅烷,反应20-24h后,冷却,抽滤,取固相洗涤2-3次,得到物料C;
A4、取氢氧化钾、去离子水混合,搅拌30-40min,加入活性氧化铝,搅拌4-6h,过滤,取固相洗涤,于150℃干燥脱水2-3h,再于150℃、-0.096~-0.01MPa真空脱气2-3h,得到物料D;
A5、取乙二胺加至去离子水中,于室温搅拌30-40min,加入硝酸镍,搅拌1-2h,得到物料E;
A6、取所述物料C、物料D、无水乙醇、去离子水、十二烷基磺酸钠混合,球磨,得到混合物料,向所述混合物料中加入所述物料E,超声振荡3-4h,离心分离,取固相洗涤,干燥,于500-550℃焙烧6-8h,研磨,过40-60目筛网,即得所述催化剂;
步骤A1中,所述柞蚕丝素肽的制备方法包括以下步骤:
A11、取柞蚕丝浸于质量分数为1%的碳酸钠溶液中,加热至沸腾,于沸腾状态脱胶1h,浴比为1:50,脱去丝胶后获得丝素,洗涤至pH为6-7,于50℃烘干备用;
A12、取浓度为2-3mol/L的硫酸溶液200-300mL于DF-101Z恒温油浴中加热至85℃并保持恒温,加入所述丝素5-6g,水解3-4h后,停止加热,调节pH为7-8,过滤,取上清液于离心机中离心15-20min,减压过滤,取减压过滤后的清液加入活性炭0.8g,于80℃搅拌1-2h,过滤,取滤液于50℃干燥12-16h,研磨,得到柞蚕丝素肽。
2.根据权利要求1所述的丙烷脱氢制丙烯的方法,其特征在于,步骤A1中,所述五氧化二磷、微细二氧化硅气凝胶、二正丁胺、去离子水、柞蚕丝素肽、氢氟酸的配量比为(160-260)g:(60-85)g:(130-160)g:1000mL:(80-90)g:(100-200)mL。
3.根据权利要求1所述的丙烷脱氢制丙烯的方法,其特征在于,步骤A2中,所述物料A、盐酸溶液的配量比为(10-15)g:100mL。
4.根据权利要求1所述的丙烷脱氢制丙烯的方法,其特征在于,步骤A3中,所述物料B、无水乙醇、去离子水、3-氨丙基三甲氧基硅烷的配量比为(2-3)g:100mL:(0.4-0.6)mL:(0.8-1.1)g。
5.根据权利要求1所述的丙烷脱氢制丙烯的方法,其特征在于,步骤A4中,所述氢氧化钾、去离子水、活性氧化铝的配量比为(14-16)g:50mL:(5-8)g。
6.根据权利要求1所述的丙烷脱氢制丙烯的方法,其特征在于,步骤A5中,所述乙二胺、去离子水、硝酸镍的配量比为(2-3)g:(10-15)mL:(4.9-6.3)g。
7.根据权利要求1所述的丙烷脱氢制丙烯的方法,其特征在于,步骤A6中,所述物料C、物料D、无水乙醇、去离子水、十二烷基磺酸钠、物料E的配量比为(6-8)g:(2.1-3.3)g:100mL:150mL:(0.1-0.12)g:(8-12)mL。
8.根据权利要求1所述的丙烷脱氢制丙烯的方法,其特征在于,步骤A6中,所述混合物料中总的固含量为40-50%。
9.根据权利要求1所述的丙烷脱氢制丙烯的方法,其特征在于,步骤A6中,所述混合物料中粒子D90为20-30nm。
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