丙烷晶格氧選擇氧化制丙烯酸和乙酸及其提升管反應器新技術探索.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為主要研究對象,用脈沖反應技術,丙烷氧化與催化劑再生交替進行,結合IR、TPD、XPS和XRD等現(xiàn)代表征手段,驗證了丙烷在VPO催化劑上的晶格氧氧化機理:研究了該反應的特性和VPO催化劑的Redox性質,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)提升管反應新工藝的可行性及有關問題.并根據脈沖實驗的結果,設計了用于研究丙烷選擇氧化制丙烯酸的CFB提升管

2、反應裝置.通過對丙烷在VPO催化劑上晶格氧選擇氧化制丙烯酸反應和VPO催化劑Redox性質的系統(tǒng)研究確認:丙烷在VPO催化劑上的選擇氧化反應是符合Mars-van Krevelen機理的純表面過程;丙烷氧化與催化劑再生兩個過程不僅可以在同一個反應器中同時進行,也可以分別在反應器和再生器中獨立進行;滿足CFB提升管反應工藝的基本要求,從而為開發(fā)丙烷晶格氧選擇氧化制丙烯酸的CFB提升管反應新技術提供了理論和實驗基礎.丙烷與VPO催化劑的晶格

3、氧反應,宜在常壓、390℃左右、有水蒸氣存在的條件下進行.丙烷與晶格氧反應的速度很快,接觸時間只需1~3s.然而,催化劑再生所需的時間長達十幾分鐘,遠遠超過了丙烷與催化劑的接觸時間.表明VPO催化劑用于丙烷選擇氧化反應,其晶格氧的生成是速率控制步驟.該結果揭示了固定床烴-氧共進料連續(xù)流動穩(wěn)態(tài)反應時必須采用高氧/烷比的原因和丙烷選擇氧化反應的動力學特性,特別是烴活化與氧活化之間存在著相互聯(lián)系、相互制約的關系.生成目的產物的選擇性總是隨著丙