研究碳五馏分选择性加氢除炔催化剂

研究碳五馏分选择性加氢除炔催化剂
摘要：碳五馏分主要是由异戊二烯和环戊二烯组成，可用于分离。

如今，主要对碳五馏分除炔的方法是选择加氢进行催化。

本文主要研究催化剂的工艺条件和活性组分是否对碳五馏分加氧除炔催化性能有影响，并由此考察了该催化剂的稳定性。

在加氢实验中，我们发现，钯、银、铜以及一些稀土元素，可以良好的发挥催化选择性和活性。

对于催化工艺条件中的不足之处，进行了相应的优化，并由此得出碳五馏分选择性加氢除炔的适宜工艺环境为35~45℃，液态空速在2-4h-1，压力为1.5~3.0帕斯卡，而氢炔摩尔比在3.0~5.0之间。

在这样的基本环境中，碳五馏分可以将炔烃大量的脱除，而且催化性能保持稳定。

关键词：碳五馏分加氢催化剂
随着科技的进步和发展，社会中需要化工材料的企业和产品也越来越多。

近年来，丙烯的需求量不断上升，也因为丙烯的产量不高，由此使得丙烯的价格也不断上涨。

发明能增产丙烯的技术，成为当今化工研究者追求的主题。

碳五烯烃转化是如今最好的增产丙烯的办法。

但裂解碳五馏分会含有大量的双烯烃，只有加氢除炔才能成为单烯烃。

在烯烃转化的时，若双烯烃的质量分数在0.5以上，就会产生聚合物和大分子产物，造成一定的转化影响。

一、实验流程
1.制备催化剂
将氢氧化铝放入马弗炉中进行焙烧，并由此得到三氧化二铝载体。

测量一下载体的吸水率，并采用浸渍法将金属硝酸盐放在载体上，进行一段干燥后，再高温焙烧。

将催化剂放入在反应器中，用氢气进行还原。

2.原料
取第一萃取系统前的碳五原料，其中的质量分数分别为2-丁炔0.025%、异戊二烯43%、异戊烯炔0.15%，其中氢气的纯度要大于99%。

3.分析方法
先对异戊二烯的加氢前后常量用HP6890色谱仪进行分析，用面积归一化法作为定量的办法，用FID（火焰离子化检测仪）来检测有机物，检测的温度在250℃左右。

分析微量炔烃用北京分析仪器厂SP-3420气相色谱仪，用强极性柱切割出炔烃，再将炔烃切换到非极性的分析柱上，按沸点分离。

用外标法作为定量方法，TCD（热导池检测器）检测，检测温度在170℃左右。

4.实验的主要装置
在反应器中装入碳五馏分原料、催化剂、氢气和一些稀释物料，一起混合后再从反应器的下端流入催化剂床层。

经过加氢反应，之后的物料冷却后进入气液分离罐，气液分离后，再从尾气排出。

其中的一部分液体经气相色谱分析组成，另一部分返回至反应器入口稀释原料。

二、催化剂的选择
1.单金属催化剂
钯是传统的贵金属催化剂，并使用于碳二、碳三和碳四馏的分选择性加氢除炔反应。

相对于钯，铜元素比较常见，也在碳馏分选择性的加氢除炔中有着很好的表现。

首先，将钯和铜的活性成分，用适宜的工艺条件开展碳五加氢反应。

在实验中我们可以发现，钯催化剂的初活性很好，但反应选择性差，铜催化剂的初活性比较差，但反应选择性好。

两种元素的失活性都很快，这是因为它们随着反应渐渐的流失。

2.双金属催化剂
单金属的催化能力由于它们各自的金属性能而各有差异。

因此，制备双金属催化剂，可以更好的发挥催化能力。

用钯做主活性成分，再加入铜和银作为辅剂，将它们各自的优势发挥出来。

实验证明，双金属催化剂性比单金属催化剂的初活性更稳定，反应选择性也比单个的钯催化效果高，这是因为金属之间发生了协同，金属之间互补不足，减少了吸附态的异戊二烯被加氢的几率。

尽管催化剂性能得到很大的改善，但双金属的催化，仍然不能满足工业的炔烃质量分数小于的要求。

3.多金属催化剂
双金属催化的作用效果明显，也更加激发了多金属催化剂的实现。

在原本的多金属催化剂中添加稀土金属。

实验发现，多金属催化剂的加氢初活性和反应选择性有了明显提高，这是因为金属元素之间互相影响，使得电子云密度发生变化，从而导致了碳碳双键和活性位的作用发生变化，使催化剂的活性和选择性大大改善。

由于稀土金属的介入，改善了金属元素的分散度，增加了活性程度，提高了对炔烃的吸附量和吸附热，因而提高了催化剂的初活性和选择性。

稀土金属还抑制了金属微粒的凝聚，提高了催化剂的稳定。

多金属催化剂中含有稀土金属，效果会更好。

三、工艺条件因素的影响
1.入口温度的影响
入口的温度越高，单烯烃选择性就会降低。

入口温度的升高，内部的反应温度也会升高，加氢中的单烯烃选择性会降低，而且物料聚合物含量也有所增加。

从催化剂稳定性的角度来说，生成的聚合物越少越好。

因而加氢反应要在低温下
进行，催化剂进料和床层不需要加热。

入口温度最好是常温。

2.压力的影响
压力值在1.5MPa以上时，许多的碳五馏分已经变成了液相，物料中的氢气溶解量较大，加氢反应速率会受到液相传质速率的影响，因此若再升高反应压力，对双烯烃转化率将不会有明显的影响。

若碳五馏分在气相状态下进行反应，反应器中汽化会吸收热，会使催化剂床层温升，可以减少生成聚合物，延长催化剂的寿命。

但如果在纯气相中进行反应，生成的聚合物会覆盖在活性位上，使催化剂失活。

因此，要选择1.5~3.0MPa的反应压力。

3.双烯烃摩尔比与氢气的影响
氢气若剩余过多，会增加带走的碳五馏分量，并增加回收氢气的压缩机负荷。

由于碳五馏分加氢是高强的放热反应，氢气量加大，不但可以移走反应中产生的热量，而且可以减少结焦几率。

选择氢气与双烯烃摩尔比为3.0~5.0。

4.液态空速的影响
液态空速主要对单烯烃的选择性以及双烯烃的转化率有显著影响。

液态空速过大，会导致一部分的双烯烃未加氢就流出反应器，在一定的程度上影响双烯烃的转化率。

液态空速较小，催化剂床层的前段加氢，双烯烃就转变成了成单烯烃，但反应器的后段，会造成一部分单烯烃加氢变成了烷烃。

大于的液态空速，双烯烃的转化率小；小于2h-1的液态空速，单烯烃的选择率较低。

液态空速最好控制在。

四、结束语
而碳五馏分中主要的异戊二烯，是合成橡胶的主要原料，聚合级异戊二烯产品中炔烃质量分数一旦超过5×10-5，就会使聚合催化剂中毒。

普遍的萃取精馏法脱炔烃，就会出现聚合级的异戊二烯，但由于密度和催化剂的不合理，存在着诸多问题。

本文对碳五馏分加氢的催化剂继续研究，从中得到了催化剂所适应的最好环境数据，并由此取得了更好的办法来进行脱炔烃。

参考文献
[1]阮细强，田保亮，冯海强，鲁耘，杨志钢，高继东.碳五馏分选择性加氢除炔催化剂的研究[J].石油化工.2005，（5）.
[2]董文寰，李斯琴.新型C2馏分加氢除炔催化剂的制备和应用[J].石油化工.2005，（12）.
[3]钱颖，赵德强，蒋彩兰，辛国萍，郭彬，郑云弟，黄德华.裂解混合碳四选择加氢除炔催化剂的制备及工艺评价[J].石化技术与应用.2006，（6）.。