SAPO-18分子筛在丁烯催化裂解反应中催化性能探讨

周彤

摘 要：本文主要使用水热合成方法来进行了SAPO-18分子筛的合成，在合成过程中主要使用了磷酸、拟薄水铝石、气相二氧化硅、去离子水以及有机模板剂等一些合成材料，并充分应用了XRD、SEM和NH3-TPD表征等相关的手段对合成分子筛的结构进行了深入分析。与此同时，还针对SAPO-18分子筛在丁烯催化裂解反映过程中反应环境温度对催化性能的影响进行了探讨。通过试验可以发现，丁烯催化裂解反映过程中国，当反应温度达到500℃，反映时间处于3.5h-1之前的时候，催化剂的实际催化性能达到最佳，而且丙烯的选择性以及收率也较高。

关键词：SAPO-18分子筛;丁烯催化裂解

在石油化工的生产作业过程中乙烯以及丙烯是两种非常重要的生产原料，随着近年来社会经济的快速发展，工业生产领域对乙烯以及丙烯的需求量也在不断增加。鉴于此，咋世界范围内，很多企业都在利用现有的工艺技术来不断扩大乙烯以及丙烯的生产规模，与此同时也在不断探索新的工艺生产方法，而就目前的发展来看充分利用C4烯烃来实现丙烯和乙烯的生产是具有较好的前景的一种生产工艺。在实际进行C4烯烃裂解反应的过程中，主要的原理是聚合--裂解。此外，在整个反应过程中还会涉及异构化反应、歧化反应、环化反应等多种反应过程。而在缩合反应中还会产生焦炭，该反应主要是单烯烃在经过正碳离子中间产物发生脱氢环化反应后就能够形成芳烃，而芳烃再经过质子化后就能生成芳基正碳离子，其余其他的芳烴经过缩合反应后就能生产双环芳烃，进一步缩合后就能形成多环芳烃，这样就形成产生焦炭的物质，该物质在经过氢转移护理就能生产焦炭，并附着在催化剂的表面，从而会导致催化剂失效的现象。

1 试验部分

1.1 主要原料与试剂

本次研究中主要应用到了磷酸、拟薄水铝石、气相二氧化硅，N，N-二异丙基乙胺（阿拉丁试剂）等一些原料;而且所有的原料都是分析纯。

1.2 分子筛的制备

在实际合成SAPO-18分子筛的过程中主要使用的是水热合成法。称取一定量的磷酸、去离子水以及拟薄水铝石，然后将几种原料经过搅拌保证均匀;然后称取适量的气相二氧化硅添加到混合物中，在经过均匀的搅拌后就能形成厚凝胶;然后将N，N-二异丙基乙胺加入到其中，然后将混合物置于乳化剂中进行搅拌，直到不再出现分层为止。这样就能够形成一种摩尔比为：n（SiO2）：n（Al2O3）：n（P2O5）：n （H2O）：n（R）=0.40：1：0.90：50：1.60的凝胶，其中R表示模板剂N，N-二异丙基乙胺。最后将形成的凝胶置于高压的反应釜中，让其在静态的环境下发生水热自压晶化8d。

2 反应条件对SAPO-18分子筛催化丁烯裂解性能的影响

在催化剂1g，在线时间为3min，反应压力0.1MPa，空速3.5h-1，纯丁烯流量23mL/min的反应环境下，查看SAPO-18分子筛催化丁烯裂解性能随着温度变化而产生的变化，进过反映可以发现，温度的不断提升会导致丁烯的转化率不断上升，而且以此的收率也能不断增加，但是温度进一步增加后，两者都会出现明显的下降;在反应温度达到550℃的时候都出现了最大值，分别为45.29，而在500℃的时候这一数值为44.33%;随着反应温度的不断升高，丙烯的选择性以及丙烯乙烯的收率会逐渐下降，C5实际收率则呈现出先增后减的趋势，在温度为500℃的时候达到极值。

丁烯的转化率也会随着温度的不断提升而逐步提升，这主要是因为丁烯的裂解是一个吸热反映，因此高温会对其裂解反映形成促进作用;而从动力学来分析来看，环境温度越高其反应速度也会相应增加，也就会进一步提升丁烯的转化率。而随着反映温度的不断提升，乙烯的收率也会逐渐增加。这主要水因为正碳离子的热裂解反应产生了乙烯，因此，在反应温度相对较低的情况下主要发生的反应是粗话裂化反应，而这个过程中乙烯的产量很少，温度的不断提升是的裂解反应速率增加乙烯的产量也会提升，由此就导致其收率增加。由此也会导致丙烯的选择性出现了现将;另外，在温度不断提升的情况下，原料的转化率也在不断提升，虽然能够提升乙烯的收率，但也同时提升了丙烯的收率。随着温度的不断增加，乙烯的收率会不断提升，同时丙烯的收率会逐渐下降，鉴于此，要想进一步提升丙烯的选择性以及收率，可以适当提升反应温度，但是应该对温度进行合理的控制。

随着反应温度的不断提升P/E比会逐渐的减小，这主要是因为低温环境下乙烯的收率很小，在这种情况下P/E比相对较高;为温度进一步增加的时候，丁烯的裂解反应深度逐渐增加，乙烯的产量也会逐步升高，从而P/E比值逐渐降低。鉴于此，如果需要的产物为丙烯时可以适当的提升P/E比，但是整个反应温度不能太高。

3 结论

本文主要通过应用XRD、SEM和BET等几种表征手段针对SAPO-18分子筛的性能进行全检分析。当反应温度、反应空速一定的条件下，将丁烯的裂解与SAPO-34开展了分析，可以知道SAPO-18分子筛在裂解的初期阶段效果非常明显，而且也比较温度，实现了整个催化反应过程中氢转移等副反应的有效控制，进一步提升了丙烯的收率，在目前市场中应用前景非常广阔。

参考文献：

[1]谷旭鹏，胡云峰，张海燕，邓军，张洪升.丁烯裂解制丙烯的研究进展[J].化工科技，2019，27（02）：57-61.