镍基催化剂对乙烷氧化脱氢制乙烯性能的研究

周迪珊，周 琴，吴 瑛，吴廷华

(浙江师范大学物理化学研究所，浙江金华 321004)

乙烯是石油化工制品的基础原料.由于乙烯分子含有不饱和双键，易于发生加成、加聚及氧化反应，可用于生产二氯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、环氧乙烷、乙醛、乙苯等其他有机化学品［1］.工业上，乙烯主要通过石油蒸汽裂解和催化裂解而得，反应温度大于900℃，该裂解是一个强吸热过程，能耗很高，而且裂解产生的低沸点产物使乙烯的分离和回收更困难，增加了生产成本［2］.20世纪70年代，联合碳化公司开发了乙烷低温氧化脱氢制乙烯(ODHE)技术［3］，其反应条件温和，产物简单易于分离，装置成本降低.在热力学上，乙烷氧化脱氢是放热反应，即使在低温条件下也可以得到较高的乙烷转化率和乙烯选择性［4-9］.因此，近年来研究者将重心转向乙烷氧化脱氢制乙烯反应，在催化剂制备、反应机理和反应氧物种等方面的研究均有报道［10-12］.

Li-Mg-O是研究最为广泛的碱金属催化剂体系.Li/MgO在600℃可获得40%的乙烷转化率和75%的乙烯收率［13］.Conway等［14］在Li-Mg-O体系中加入Cl-，乙烯选择性显著提高，这是由于Cl-的加入避免了CO2对催化剂的毒化，使催化剂的活性位保持稳定.文献［15］研究的Sm2O3-LaF3催化剂在600℃可得22.1%的乙烷转化率和89.7%的乙烯选择性.Huff等［16］的研究表明，在900℃常压下，Pt/α-Al2O3催化剂上乙烷转化率和乙烯选择性分别为80%和70%.Botella等［17］研究的Mo-V-Te-Nb复合氧化物在400℃时可获得75%乙烯产率，是目前为止最具潜力的低温催化剂.该催化剂组分中的Te2M20O57(M=Mo，V，Nb)正交相和Mo5O14型相共同作用促进其氧化性……