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乙炔選擇性加氫催化劑及其制備方法
所屬領域:
項目成果/簡介:
1. 痛點問題
乙烯是重要的化工基礎原料，石油裂解路線生產(chǎn)的乙烯中常含有少量的乙炔（0.5——2%），少量的乙炔會毒化下游聚乙烯生產(chǎn)過程中使用的Ziegler-Natta催化劑，因此需要乙炔的含量降低至5 ppm以下。選擇性加氫能夠?qū)㈦s質(zhì)乙炔氫化為目標產(chǎn)物乙烯，具有極高的原子利用率，因此被廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)過程。目前工業(yè)生產(chǎn)中使用的是負載型鈀基催化劑，通過使用助劑銀稀釋鈀位點的方法弱化鈀對乙烯的吸附能以提升選擇性，但這也降低了金屬鈀對乙炔和氫氣的活化能力，從而嚴重降低催化活性。因此，開發(fā)出兼具高乙烯選擇性和高加氫活性的乙炔選擇性加氫催化劑具有廣泛的應用前景。
2. 解決方案
本項目預期開發(fā)出兼具高乙烯選擇性和高加氫活性的乙炔半加氫催化劑，主要技術核心包括兩點：
（1）利用“摻雜-析出”策略構(gòu)筑包覆型鈣鈦礦催化劑，實現(xiàn)催化加氫位點的隔離，即活性金屬解離活化氫氣，鈣鈦礦基底活化乙炔，從而在弱化乙烯的吸附能的同時能夠維持活性金屬的活化氫分子能力，實現(xiàn)雙位點協(xié)同加氫。
（2）利用氮碳化物作為基底抑制合金納米顆粒表面活性氫的溢流擴散，有效提升活性位點的局部氫物種密度，使得催化劑在乙炔加氫反應中具有優(yōu)異的選擇性和活性。
圖1. 已開發(fā)的催化劑的透射電鏡圖
應用范圍:
相關催化劑主要應用于乙炔選擇性加氫制乙烯以及乙烯中炔烴雜質(zhì)凈化脫除等領域，預期在乙烯流股中乙炔雜質(zhì)波動較大的具體場景中有較好的應用。
項目階段:
目前已經(jīng)在實驗室完成催化劑原始配方的開發(fā)和工藝優(yōu)化，未來進一步優(yōu)化配方并降低催化劑中金屬的使用量，提升催化劑的經(jīng)濟性，增大催化劑的制備規(guī)模。
效益分析:
催化劑活性測試條件為20 mg樣品，氣體流速為20 mL/min，氣體組成為1% C2H2、10% H2、20% C2H4和69% Ar，反應溫度為70 ℃，對比產(chǎn)品1（某國產(chǎn)乙炔加氫催化劑）的乙炔轉(zhuǎn)化率為100%，乙烯選擇性低于60%，對比產(chǎn)品2（某進口乙炔加氫催化劑）的乙炔轉(zhuǎn)化率為100%，乙烯選擇性低于70%，本項目優(yōu)化的催化劑乙炔轉(zhuǎn)化率為100%，選擇性高于90%，且隨著反應溫度升高，乙烯選擇性維持高于90%。
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