ZSM-5分子篩的改性及催化甲醇制芳烴的研究.pdf

1、芳烴是一種重要的化工產(chǎn)品，其中苯、甲苯、二甲苯(BTX)是生產(chǎn)橡膠、纖維及許多精細(xì)化工產(chǎn)品的主要原料，隨著市場(chǎng)需求量的日益增加及化石燃料量的減少，芳烴族產(chǎn)品的年產(chǎn)量很難滿足生產(chǎn)生活的實(shí)際需要。甲醇催化轉(zhuǎn)化制芳烴(MTA)工藝不僅能充分利用工業(yè)過(guò)剩的甲醇，而且其芳烴產(chǎn)品不含磷、硫等有害成分，是一個(gè)種潔凈、高效、切實(shí)可行的芳烴生產(chǎn)工藝。目前，探究適合于MTA工藝的高活性、高選擇性、長(zhǎng)壽命的ZSM-5分子篩催化劑已經(jīng)成為MTA技術(shù)開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵和

2、熱點(diǎn)。
　　本論文針對(duì)MTA工藝中ZSM-5分子篩容易積碳失活和產(chǎn)品中芳烴選擇性較低等問(wèn)題，通過(guò)結(jié)合XRD、BET、NH3-TPD、FT-IR、SEM和TG等測(cè)試表征手段，考察了分子篩成型方式和硅鋁比、弱堿改性引入介孔孔道、助劑La浸漬量及反應(yīng)工藝條件等對(duì)提高ZSM-5催化劑活性、BTX選擇性和壽命的影響。實(shí)驗(yàn)具體結(jié)論如下:
　　(1)初步探究了分子篩成型方式和硅鋁比對(duì)ZSM-5分子篩MTA催化性能的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，相比于簡(jiǎn)

3、單壓片法，分子篩擠條成型以及粘合劑的加入可以形成一定量的堆積介孔孔道，有助于提高分子篩的擴(kuò)散能力，增加催化劑的穩(wěn)定性。當(dāng)Si/Al=80時(shí)，ZSM-5的催化活性較高，壽命長(zhǎng)，產(chǎn)品中芳香烴含量較高。
　　(2)利用弱堿NaHCO3，Na2CO3和NH3· H2O改性ZSM-5分子篩，并考察經(jīng)弱堿改性對(duì)催化劑催化性能的提高作用。結(jié)果顯示經(jīng)過(guò)三種弱堿改性以后，在ZSM-5分子篩中形成了多級(jí)介孔孔道，介孔的形成有效地提高了擴(kuò)散速率和催化劑

4、的壽命。與常規(guī)的ZSM-5分子篩相比較，ZSM-5/NH3· H2O的B酸L酸的比值(B/L=7.35)稍微提高，但是總酸量降低，而ZSM-5/NaHCO3(B/L=0.127)和ZSM-5/Na2CO3(B/L=0.107)的B酸L酸的比值顯著降低。經(jīng)0.6mol/L NH3· H2O處理后的ZSM-5分子篩顯示出了較好的MTA催化活性，126h內(nèi)保持甲醇轉(zhuǎn)化率在50％以上，其液烴產(chǎn)率為27.52％，液烴產(chǎn)品中芳香烴和BTX的含量分別

5、為56.12％和40.28％。
　　(3)采用等體積浸漬法制備不同La浸漬量的LaZSM-5/NH3·H2O催化劑。XRD測(cè)試顯示沒(méi)有其他相的特征峰出現(xiàn)，其孔道特性與ZSM-5/NH3·H2O相似，SEM結(jié)果顯示出在催化劑的表面上存在一些無(wú)形性的La相。La的負(fù)載不僅提高了芳烴的選擇性，而且有助于提高催化劑穩(wěn)定性。當(dāng)La的浸漬量為1％時(shí)，液態(tài)產(chǎn)物中芳烴的含量達(dá)到68.86％，其中BTX的含量為60.50％，催化劑的壽命也增長(zhǎng)到13