溴甲烷催化脫HBr制高碳烴的研究

【摘要】： 目前,天然氣制高碳烴液體燃料主要是從合成氣出發(fā),經費-托合成轉化生成。但是,在天然氣水蒸汽重整制合成氣的過程中,需要消耗掉四分之一以上的天然氣來供給反應熱量,能量消耗大,造成資源的巨大浪費。本實驗室設計的天然氣經非合成氣途徑合成高碳烴的新工藝流程,可以有效地將甲烷等低碳烴轉化為高碳烴,能耗和CO2排放大幅降低。新工藝流程包括兩步反應:第一步,甲烷通過與氫溴酸和氧氣的反應轉化成溴甲烷;第二步,溴甲烷脫溴化氫制高碳烴,溴化氫循環(huán)使用。 本文主要是對溴甲烷脫溴化氫制高碳烴的催化劑進行研究。實驗中所使用的溴甲烷原料是由氫溴酸和無水甲醇混合液在HZSM-5催化劑上生成的。論文在自制的固定床反應器中開展溴甲烷脫溴化氫制高碳烴催化劑的研究,主要考察了分子篩載體、MgO或ZnO負載量、反應溫度(200°C～300°C)、空速等因素對反應的影響,考察了幾種典型催化劑的壽命,并在GC-MS (Agilent 6890N/5973N)上對氣體、液體產物進行了定性定量分析。結果表明:HZSM-5負載的ZnO、MgO是溴甲烷轉化的最好催化劑,ZnO、MgO的最佳含量在1.0~5.0wt%之間;溫度升高有利于溴甲烷的轉化,升至260°C~300°C時,溴甲烷的轉化率趨于穩(wěn)定,高達99.7% ;氣相、液相產物的組成也隨溫度的升高而變化,在3.0wt%ZnO/HZSM-5催化劑上高溫有利于芳烴的生成,在3.0wt%MgO/HZSM-5催化劑上,溫度升高時低碳烴選擇性高;MgO/HZSM-5較ZnO/HZSM-5催化劑具有更好的穩(wěn)定性,連續(xù)反應近一個月效率仍然較高。產物的主要組成是C_2～C_(13)的烷烴、烯烴和芳烴。 【關鍵詞】：溴甲烷 高碳烴 催化劑 HZSM-5分子篩
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2008
【分類號】：TQ221.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-21
• 1.1 引言10
• 1.2 甲烷的活化10-12
• 1.2.1 甲烷高溫氣相均裂活化10-11
• 1.2.2 金屬配合物對甲烷的活化11
• 1.2.3 超強酸對甲烷的活化11
• 1.2.4 過渡金屬對甲烷的活化11-12
• 1.2.5 氧化物對甲烷的活化12
• 1.3 甲烷的轉化進展12-17
• 1.3.1 甲烷直接轉化13-15
• 1.3.2 甲烷間接轉化15-17
• 1.4 液體燃料的性質及用途17
• 1.5 合成高碳烴液體燃料的生產路線17-19
• 1.5.1 F-T 合成17-18
• 1.5.2 甲醇路線18-19
• 1.5.3 氯甲烷、溴甲烷合成路線19
• 1.6 課題的意義和內容19-21
• 第2章 實驗部分21-27
• 2.1 引言21
• 2.2 實驗試劑和儀器21-22
• 2.2.1 實驗試劑（表2.1）21-22
• 2.2.2 實驗儀器（表2.2）22
• 2.3 溴甲烷制高碳烴的反應22-27
• 2.3.1 催化劑的制備22
• 2.3.2 催化劑的表征22-23
• 2.3.3 實驗方法23
• 2.3.4 產物分析及數據處理23-27
• 第3章 結果與討論27-39
• 3.1 催化劑載體對催化劑活性的影響27
• 3.2 ZnO 和MgO 的負載量對 CH_3Br 轉化率的影響27-29
• 3.3 反應溫度對催化劑活性的影響29-31
• 3.3.1 原位紅外光譜研究29-30
• 3.3.2 反應溫度對 CH_3Br 轉化率的影響30-31
• 3.4 氣體空速對 CH_3Br 轉化率的影響31-32
• 3.5 催化劑的穩(wěn)定性32-36
• 3.5.1 催化劑的失活測試32-35
• 3.5.2 金屬組分對 HZSM-5 分子篩物性的影響35-36
• 3.6 產物分析36-37
• 3.7 小結37-39
• 結論39-40
• 參考文獻40-45
• 致謝45-46
• 附錄A 攻讀碩士期間所發(fā)表的學術論文46

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