MCM-49分子筛在甲烷无氧芳构化反应中的应用

【摘要】：采用动态水热合成法制备了MCM-49、MCM-56 和MCM-22 层状分子筛,分子筛的晶体为规则的纳米级单晶,合成方法具有较好的重复性。 以纳米分子筛为载体制备了甲烷无氧芳构化催化剂,考察了催化剂的反应性能,对制备条件和反应条件进行了优化。在Mo 担载量为6~8%,反应温度973~993K,空速为1200~1800mL/g·h~1800mL/g·h 时,甲烷转化率达11~13%,苯选择性85~90%,具有良好的稳定性,性能已超过Mo/HZSM-5 体系,是目前最好的无氧芳构化催化剂之一。 载体的Zn、Ce 离子改性对提高催化剂稳定性有一定作用。考察了甲烷丙烷混和气的芳构化反应,未发现甲烷的受促转化。 通过对不同载体芳构化性能的比较,我们认为,指导载体选择的基本原则是:具有一定酸强度和酸量,具有与苯分子动态直径相当、交叉的十元环孔道结构的分子筛是较好的无氧芳构化载体。 【关键词】：Mo/HMCM-49 甲烷无氧芳构化 孔道结构 纳米材料
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：O621.251
【目录】：

• 第一章 前言9-41
• 1. 甲烷的化学活化与转化10-12
• 2. 甲烷无氧芳构化研究的进展12-28
• 2.1 催化剂的筛选和反应条件的优化12-22
• 2.1.1 活性组分的筛选13-14
• 2.1.2 载体的筛选14-17
• 2.1.3 助剂的添加和载体的改性研究17-19
• 2.1.4 催化剂预处理对反应的影响19-20
• 2.1.5 反应条件的优化和改进20-21
• 2.1.6 Mo/HZSM-5 上的积碳失活研究21-22
• 2.2 芳构化的理论进展22-28
• 2.2.1 钼活性物种的状态和分布23-25
• 2.2.2 反应的活性中心和反应机理25-28
• 3. MCM-22 族分子筛的合成和催化应用28-33
• 3.1 MCM-22 族分子筛简介28-30
• 3.2 MCM-22 族分子筛的结构特征30-33
• 3.3 MCM-22 族分子筛的合成33
• 4. 选题意义33-35
• 参考文献35-41
• 第二章 实验部分41-47
• 1 主要原料与试剂41
• 2 催化剂的制备41-42
• 3 催化剂的表征方法42-43
• 4 催化剂的芳构化活性评价43-44
• 5 甲烷芳构化产物分布测算44-47
• 5.1 甲烷总转化率44
• 5.2 反应物消耗甲烷质量的相对比值44-46
• 5.3 产物选择性46-47
• 第三章 分子筛载体的合成47-61
• 1 MCM-49 的动态合成47-50
• 1.1 MCM-49 分子筛动态合成47-48
• 1.2 分子筛的XRD 分析48-49
• 1.3 MCM-49 的TEM 分析49-50
• 2 MCM-49 分子筛的静态合成研究50-52
• 2.1 MCM-49 的静态合成方法50
• 2.2 MCM-49 的物相表征50-52
• 3 MCM -22 分子筛的合成52-56
• 3.1 MCM-22 分子筛的动态合成52-53
• 3.2 MCM-22 的XRD 表征53-55
• 3.3 MCM-22 分子筛TEM 照片55-56
• 4 MCM-56 层状分子筛的合成56-59
• 4.1 合成方法56
• 4.2 MCM-56 分子筛的XRD 谱图56-57
• 4.3 MCM-56 的微观结构57-59
• 5 分子筛结构的对比59
• 6 小结59-60
• 参考文献60-61
• 第四章 Mo/HMCM-49 催化剂上的甲烷无氧芳构化反应研究61-85
• 1 Mo/MCM-49 催化剂制备和反应条件的优化62-71
• 1.1 分子筛合成方法对催化性能的影响62-63
• 1.2 催化剂制备方法的选择63-65
• 1.3 Mo 含量对Mo/MCM-49 催化性能的影响65-67
• 1.4 预处理条件的影响67-69
• 1.5 反应温度对 Mo/MCM-49 催化剂性能的影响69-71
• 1.6 甲烷空速对Mo/MCM-49 催化性能的影响71
• 2 催化剂稳定性的考察71-75
• 3 实际天然气的芳构化反应75-78
• 4 分子筛改性和助剂的作用78-80
• 5 Mo/HMCM-49 与 Mo/HZSM-5 芳构化性能的比较80-82
• 6 小结82
• 参考文献82-85
• 第五章 甲烷丙烷混和体系的芳构化研究85-96
• 1 催化剂的制备和催化性能评价86
• 2 不同催化剂上的甲烷丙烷混和气体的芳构化反应86-93
• 2.1 Zn/HMCM-4986-89
• 2.2 Mo/HMCM-4989-90
• 2.3 Zn-Cu/HMCM-49 和Zn-Cu/HZSM-590-93
• 3 小结93-94
• 参考文献94-96
• 第六章 MCM-22、MCM-56 上的芳构化反应及芳构化载体性能的比较96-114
• 1 Mo/HMCM-22 催化剂的无氧芳构化性能96-102
• 2 Mo/HMCM-56 催化剂的无氧芳构化性能102-104
• 3 MCM-49 分子筛等与 ZSM-5 分子筛催化行为的比较104-112
• 3.1 芳构化性能比较104-106
• 3.2 几种分子筛的酸性和结构的比较106-108
• 3.3 分子筛载体的结构差异对芳构化性能的影响108-112
• 3.3.1 MoO_3担载量110
• 3.3.2 甲烷转化率110
• 3.3.3 产物选择性110-111
• 3.3.4.催化剂的稳定性111-112
• 参考文献112-114
• 结论114-117
• 作者简历117-121
• 致谢121-122
• 摘要122-125
• Abstract125-127

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