乙醇脱水制乙烯用伽马氧化铝催化剂

生物基乙醇经脱水可制得乙烯，这条路线在可再生原料丰富的地区具备现实意义。脱水反应依靠固体酸催化，伽马氧化铝因表面酸性适中、水热条件下结构相对稳定、成本可控，是这条路线中研究较多的一类催化剂。JL-L50Y粒径50nm、比表面积100-150m2/g，颗粒细、孔道短，有利于产物快速离开反应区。

产品技术参数

表面酸性对选择性的影响

乙醇在固体酸上的转化有几条并行路径：分子内脱水生成乙烯，分子间脱水生成乙醚，深度反应还会生成醛、酮与积炭。酸强度过高时，副反应与积炭速率都加快；酸强度过低，转化率上不去，需要在较高温度下操作。伽马氧化铝的表面以弱酸位为主，中等强度的酸位数量可以通过焙烧温度与前驱体种类调节。适量引入少量二氧化硅或碱金属，可以改变酸位密度分布，从而把选择性窗口向乙烯一侧移动。

产品性能特点

• 伽马相晶型稳定，表面同时存在配位不饱和铝位与羟基，弱酸位与弱碱位并存，对极性分子有较好的亲和性。

• 比表面积100-150m2/g，介孔结构发达、孔道贯通，既提供充足的负载位点，又不至于让反应物扩散受限。

• 原生粒径小、表面能高，与粘结剂或浸渍液接触充分，成型干燥后颗粒之间的结合较为牢固。

• 经高温焙烧后比表面积保持率较高，水热条件下孔结构衰退缓慢，适合对寿命有要求的催化场合。

• 批次间粒径与比表面积重现性好，配方放大时工艺参数无需频繁调整，成型与焙烧的良率更稳。

• 中温段热稳定性良好，在氧化气氛中长期使用晶型保持稳定，孔结构不易塌陷。

孔道与产物扩散

乙醇脱水是体积增大的反应，孔道内的产物若不能及时扩散出去，会在孔内继续发生二次反应，生成副产物并逐步缩合成焦。五十纳米颗粒堆积形成的介孔孔道短而贯通，停留时间短，乙烯一旦生成就能较快离开催化剂表面。孔道过长或存在大量微孔时，二次反应的比例上升，乙烯选择性下降。载体的颗粒尺寸也会影响床层压降，工业反应器通常需要把粉体造粒成几毫米的颗粒，造粒时要注意保留介孔结构。

积炭与再生

乙醇脱水过程中的积炭主要来自烯烃的聚合与缩合，积炭覆盖活性位、堵塞孔道，表现为转化率与选择性同步下降。积炭速率与反应温度、空速、乙醇分压都有关系，降低空速可以提高单程转化率，却会让单位催化剂的积炭量增加。工业上多采用两段床或多反应器切换，通过烧炭再生恢复活性。再生的温度与氧含量需要控制，温度过高会造成氧化铝比表面积大幅下降，甚至向其他晶型转变。

包装、贮存与运输

内衬塑膜编织袋密封包装，常规25kg每袋。产品吸湿性明显，开封后应尽快使用或重新密封，避免长时间暴露在潮湿空气中。

生物基乙烯路线的经济性取决于原料价格与催化剂寿命。建议在中试装置上做长周期运行，记录转化率、选择性与积炭量随运行时间的变化。