丙烷晶格氧選擇氧化制丙烯酸和乙酸及其提升管反應(yīng)器新技術(shù)探索.pdf

1、以丙烷在釩磷混合氧化物(VPO)催化劑上晶格氧選擇氧化制丙烯酸和乙酸反應(yīng)為主要研究對(duì)象,用脈沖反應(yīng)技術(shù),丙烷氧化與催化劑再生交替進(jìn)行,結(jié)合IR、TPD、XPS和XRD等現(xiàn)代表征手段,驗(yàn)證了丙烷在VPO催化劑上的晶格氧氧化機(jī)理:研究了該反應(yīng)的特性和VPO催化劑的Redox性質(zhì),探索了開發(fā)丙烷晶格氧選擇氧化制丙烯酸的循環(huán)流化床(CFB)提升管反應(yīng)新工藝的可行性及有關(guān)問題.并根據(jù)脈沖實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,設(shè)計(jì)了用于研究丙烷選擇氧化制丙烯酸的CFB提升管

2、反應(yīng)裝置.通過對(duì)丙烷在VPO催化劑上晶格氧選擇氧化制丙烯酸反應(yīng)和VPO催化劑Redox性質(zhì)的系統(tǒng)研究確認(rèn):丙烷在VPO催化劑上的選擇氧化反應(yīng)是符合Mars-van Krevelen機(jī)理的純表面過程;丙烷氧化與催化劑再生兩個(gè)過程不僅可以在同一個(gè)反應(yīng)器中同時(shí)進(jìn)行,也可以分別在反應(yīng)器和再生器中獨(dú)立進(jìn)行;滿足CFB提升管反應(yīng)工藝的基本要求,從而為開發(fā)丙烷晶格氧選擇氧化制丙烯酸的CFB提升管反應(yīng)新技術(shù)提供了理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ).丙烷與VPO催化劑的晶格

3、氧反應(yīng),宜在常壓、390℃左右、有水蒸氣存在的條件下進(jìn)行.丙烷與晶格氧反應(yīng)的速度很快,接觸時(shí)間只需1~3s.然而,催化劑再生所需的時(shí)間長達(dá)十幾分鐘,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了丙烷與催化劑的接觸時(shí)間.表明VPO催化劑用于丙烷選擇氧化反應(yīng),其晶格氧的生成是速率控制步驟.該結(jié)果揭示了固定床烴-氧共進(jìn)料連續(xù)流動(dòng)穩(wěn)態(tài)反應(yīng)時(shí)必須采用高氧/烷比的原因和丙烷選擇氧化反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)特性,特別是烴活化與氧活化之間存在著相互聯(lián)系、相互制約的關(guān)系.生成目的產(chǎn)物的選擇性總是隨著丙