双金属催化剂Pt催化剂脱氢活性十分高课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,指导老师：董秀芹 教授 报 告 人：刘 乔 报告时间：2013年9月13日,铂催化剂催化丙烷脱氢制丙烯的密度泛函理论研究,指导老师：董秀芹 教授,报告提纲,1,拟选课题研究动态,2,3,4,6,5,课题研究背景,完成课题的条件,拟采取的技术措施和方法,课题拟解决的主要问题及意义,课题进展计划,报告提纲1拟选课题研究动态23465课题研究背景 完成课题的,研究背景及问题,1,吴锁林,.,丙烷脱氢制丙烯的技术进展,J.,江苏化工,1998,26（2,):,33,-,35,2,马占华,.,铂系丙烷脱氢催化剂助剂研究进展,J.,现代化工,20,11,31,(,10,):2,0-23,聚丙烯,环氧丙烷,异丙苯,丁醇,羰基醇,丙烯腈,应用,丙烯是最早采用的石油化工原料，也是生产石油化工产品的重要烯烃之一，丙烯的需求量已经超过乙烯，且还继续增长。, 研究背景及问题 1 吴锁林.丙烷脱氢,研究背景及问题,应 用, 研究背景及问题应 用,丙烷单独作为燃料,经济价值不高，,因此开展丙烷转化为丙烯的研究一直是石油化工领域的重要课题。,3,周保国,.,丙烷脱氢制丙烯的工业化应用,J.,工业技术,2011,23（2,):,10,-,12,4,王瀚舟,.,增产丙烯的技术进展,J.,石油化工,20,09,9,(,12,):2,0-23：705-711,工业化催化剂,Cr基催化剂失活较快，对人体健康和环境保护不利;,Pt,基催化剂因其具有高活性低污染低磨损率可在苛刻条件下操作的特点而成为,研究热点,。,主要来源,（1）石油蒸汽裂解制乙烯的副产品（,丙烷乙烯联产比例的限制,）,（2）催化裂化汽油的副产品（,轻质烃进一步制取高辛烷值汽油受到制约,）,研究背景及问题,3 周保国.丙烷脱氢制丙烯的工业化应用J.,研究动态及现状,Oleflex工艺-,美国UOP公司开发的Oleflex工艺1990年实现工业化生产。该工艺以,钯,催化剂, 丙烯的选择性为89%91%。催化剂经再生可循环使用。该工艺丙烯收率为86. 4%, 氢气收率为3. 5%。,Catofin工艺-,美国气体化学品公司开发的工艺，脱氢催化剂为,活性铝,小球浸有18%-20%的,铬,。反应器温度和压力都会影响到丙烯的收率，该工艺丙烯收率为83%。,STAR工艺-,美国菲利浦石油公司开发的菲利浦,STA,R工艺 即石脑油脱氢工艺是一等温操作。据报道该工艺催化,Pt,总寿命1到2年。该工艺丙烯对丙烷收率为80%。,Linde工艺,-,德国林德公司的Linde工艺以,氧化铬,为催化剂。该催化剂具有较长的循环工艺(9h),具有较高的选择性(91%)。,无机膜催化脱氢工艺-,无机膜催化脱氢单程收率为30% 50,%,，目前尚未见工业化报道。,5,严乐平,.,丙烷脱氢制丙烯生产技术的应用前景,J.,上海化工, 2010, 39(7):,22,-,27,6,陈建九,. J.,科技情报开发与经济, 200,0,1,2,(,1,):2,2,-28,工艺缺陷：反应过程中副反应多，容易产生积炭，造成催化剂失活。, 研究动态及现状Oleflex工艺-美国UOP公,7,李大鹏,.,丙烯生产技术进展,J.,应用化工, 201,2,41,(,6,):,1051-1055,丙烯下游产业拉动丙烯的快速需求，丙烯供给量60%左右，供应紧张。丙烯生产技术的研究开发前景可观。,研究动态及现状,7 李大鹏. 丙烯生产技术进展J. 应用化工, 20,热点研究问题,系统,优化,设计,降低安装费用,减少操作费用,提高产品收率,催化剂,开发,提高催化剂活性,降低催化剂成本,研究动态及现状,热点研究问题系统降低安装费用减少操作费用提高产品收率催化剂提,研究动态及现状,催化剂方面的研究, 研究动态及现状催化剂方面的研究,催化剂方面的研究,研究动态及现状,催化剂方面的研究 研究动态及现状,催化剂方面的研究,8,董文生，不同载体的PtSn催化剂上丙烷脱氢性能的研究1994,22（3,):,9,-,11,9,D. Stacchiola, L. Burkholder, W.T. Tysoe, Surf. Sci. 542 (2003) 129.,10,A. Goguet, D. Schweich, J.P. Candy, J. Catal. 220 (2003) 280,助剂,载体,催化剂,-Al,2,O,3,是主要载体,碱金属,：K、Na对载体酸性表面进行调变，提高催化剂抗积炭性能，提高金属分散度和抗烧结能力。,碱土金属,：,Mg,、C,a,、,Ba,或其氧化物可部分中和催化剂酸中心，抑制脱氢产物的聚合和环化，降低催化剂积炭量覆盖度。,稀土金属,：,La,、,Ce,与,Sn,产生协同作用，抑制产物在催化剂上的深度结焦，提高催化剂的稳定性。,过渡金属,：Co、Ni对丙烯有强的催化裂解作用，而Fe抑制积炭的形成。,Zn,、,Cr,研究也较多。,研究动态及现状,催化剂方面的研究8 董文生，不同载体的PtSn催化剂上丙,11,严乐平,.,丙烷脱氢制丙烯生产技术的应用前景,J.,上海化工, 2010, 39(7):,22,-,27,12,陈建九,. J.,科技情报开发与经济, 200,0,1,2,(,1,):2,2,-28,双金属催化剂,Pt催化剂,脱氢活性十分高，但生成的小分子气体会降低丙烯的选择性；而,Pt-Sn,双金属催化剂最为广泛，可提高丙烯的选择性。,Pt-Sn催化剂,研究动态及现状,11 严乐平. 丙烷脱氢制丙烯生产技术的应用前景J,助剂Sn,三,Pt-Sn表面金属结构,一,Sn存在状态,Pt-Sn比例,四,二,Sn的作用,热点,1,3,董文生，不同载体的PtSn催化剂上丙烷脱氢性能的研究2013,64（2,):,524-531,1,4,Li Q,SuiZ,Zhou X,Chen D.Kinetics of propane dehydrogenation over Pt-Sn/Al2O3 Catalyst,J,.Applied catalysis A.General,2011,398(1/2):18-26,1,5,Li Q,SuiZ,Zhou X,Zhu Y,Zhou J,Chen D.Coke formation on Pt-Sn/Al2O3 catalyst in PDH,coke cjharacteration and kinetic study J.Topics in catalysis,2011,54(13/14/15):888-896,研究动态及现状,助剂Sn三Pt-Sn表面金属结构一Sn存在状态Pt-Sn比例,拟解决的主要问题及意义,问题：,1,、,Sn,的存在状态,：,氧化态还是游离态更利于改善,Pt,催化剂的催化性能？,2,、,Sn,的作用：,Sn,助剂的最本质作用是什么，是如何对,Pt,起作用的，,Sn,的多重作用怎么解释，如何提高,Pt Sn,催化剂脱氢性能？,3,、,Pt Sn,表面金属结构：,分析二者的微观结构如何影响丙烷脱氢的活性和选择性？,4,、,Pt Sn,比例,：,不同,Pt Sn,比对催化剂催化性能的影响？,意 义,： 提高催化剂的活性和稳定性, 拟解决的主要问题及意义问题： 意 义： 提高催化剂的,拟选课题思路及方法,建立模型,建立不同,Pt-Sn,比例的双金属催化剂表面模型，找出最稳定构型；,建立不同的,Pt,表面，对模型进行构型优化；,建立,PtSn/Al,2,O,3,负载型模型，,Al,2,O,3,上负载双金属催化剂后，进行几何优化，找出最稳定的作为研究对象。, 拟选课题思路及方法建立模型建立不同Pt-Sn比例的双金,拟选课题思路及方法,吸 附,模拟计算所有物种在常压下，,700K-900K,在,PtSn/Al,2,O,3,上的吸附量，考察吸附量随温度的变化；,模拟计算多组分共吸附的变化，并且与单组分进行比较，进一步说明吸附对反应的影响；,研究各个物种在催化剂表面的吸附能，分析物种与催化剂表面作用的强弱，进而研究丙烷脱氢的反应机理。, 拟选课题思路及方法吸 附模拟计算所有物种在常压下，7,拟选课题思路及方法,过渡态搜索,对,Sn,改性前后丙烷脱氢进行过渡态搜索，得到反应的活化能大小，找出速度控制步骤，考察脱氢和裂解之间的竞争关系，进而研究,Sn,对抗积炭性能的影响。, 拟选课题思路及方法过渡态搜索对Sn改性前后丙烷脱氢进行,V,完成课题所需条件,扎实的催化、量子化学、结构化学理论基础,MS软件的熟练使用以及计算结果的分析,实验室强大的计算资源以及各位老师的悉心指导，师兄师姐的热心帮助以及自身勤奋刻苦、积极的科研态度,1,2,3,V 完成课题所需条件扎实的催化、量子化学、结构化学理论基础,VI,课题进展计划,201,3,.,09,-201,4,.,01,201,4,.,02,-201,4,.0,5,201,4,.0,6,-201,4,.,09,查阅文献,熟悉MS软件操作,选定催化剂模型并对,其进行优化,201,5,.0,2,-201,5,.05,对课题思路进行优化，对每步反应进行过渡态,搜索，并撰写第一篇论文,对计算结果进行补充，撰写第二篇论文,撰写学位论文,201,4,.,10,-201,5,.0,1,对计算结果进行实验验证，补充部分实验,VI 课题进展计划 2013.09-2014.01,敬请各位老师批评指正,Thank You!,敬请各位老师批评指正Thank You!,