不同催化剂的丙烷转化率随反应时间的变化关系
丙烯是一种重要的有机化工原料, 被广泛应用于聚丙烯、聚丙烯腈等高分子材料的制备. 我国丙烷气资源丰富,大部分被用作民用燃料,如何将量丰价廉的丙烷通过脱氢催化反应制得市场紧缺的、有高附加值的丙烯, 是当前研究的难点和热点. 实现该反应的关键在于研制高活性、高稳定性和高选择性的丙烷脱氢催化剂. 目前研究主要集中在负载型PtSn/Al2O3催化剂上, 而该催化剂存在易积碳、寿命低等缺点. 虽然有用尖晶石等其它非A12O3为载体的催化剂的研究报道, 但其催化反应稳定性仍然较差. ZSM-5分子筛具有独特孔道结构和较高的择形催化性能, 广泛应用于芳构化、催化裂化、异构化等反应中. 其反应稳定性好, 抗积碳性能优异.将ZSM-5分子筛应用于丙烷脱氢制丙烯反应,国内还未见研究报导. Guo等研究了Re/HZSM-5和Ga/HZSM-5催化剂在丙烷脱氢和丙烷芳构化反应中的催化性能,并指出Re/HZSM-5催化剂具有更高的丙烷脱氢和芳构化活性. Yu等对Co/HZSM-5催化剂和HZSM-5在丙烷脱氢和丙烷芳构化反应中的动力学和反应路径进行了研究. 利用HZSM-5分子筛作为催化剂载体, 用于丙烷脱氢反应越来越受到研究者的重视.
东南大学化学化工学院周钰明等人以HZSM-5分子筛为载体, 利用分步浸渍法制得不同Na含量的PtSnNa/ZSM-5催化剂,用于丙烷脱氢反应. 利用XRD、吡啶吸附红外光谱、NH3-TPD、氢化学吸附、TPR等手段, 研究了Na的添加对PtSn/ZSM-5 催化剂物化性质的影响. 结果表明：Na的添加对PtSn/ZSM-5催化剂的反应性能影响明显. 适量Na的添加不仅降低了催化剂中的Bronsted 酸中心和Lewis中强/强酸中心, 抑制了积碳的发生, 提高了催化反应的稳定性；而且提高了催化剂表面的Pt金属裸露度, 增加了反应活性.当Na含量为1.0%(w)时, 催化剂的丙烯选择性和收率达到最大, 反应30 h后, 丙烷转化率仍然保持很高(36.4%). 继续增加Na 含量, 催化剂中的Lewis弱酸中心有所增加, 同时Sn组分易于被还原成Sn0, 丙烷裂解、氢解等副反应增加, 不利于脱氢反应的进行。