沸石孔结构和酸性对液化气裂解反应的影响

【摘要】： 在固定床反应装置上对C_4液化气催化裂解制丙烯进行了研究。结合XRD、XRF、TG、FT-IR和NH_3-TPD等催化剂表征手段,取得了以下的主要结果: (1)孔结构不同的T型沸石、丝光沸石、ZSM-5及BETA/ZSM-5双沸石催化剂在C4液化气裂解制丙烯反应中显示出不同的催化活性、选择性和稳定性。具有小孔沸石孔道特征的T沸石对丙烯的选择性最高,反映出八圆环小孔沸石的形状选择性在该反应中具有潜在的应用价值。T沸石催化剂的主要问题是转化率低和失活快。相比之下,具有十圆环中孔结构的ZSM-5沸石在液化气裂解制丙烯反应中表现出良好的综合催化性能,值得深入研究。 (2)在用钠离子改性方法调解纳米ZSM-5沸石酸性的研究中发现,在催化剂酸度较强时,氢转移芳构化是影响液化气催化裂解制丙烯选择性的主要因素。减少催化剂的强酸中心数量可以有效地抑制氢转移副反应,从而提高丙烯选择性。另一方面,在催化剂酸性较弱时,C5+液体非芳烃的生成是影响催化剂对丙烯(或丙烯+乙烯)选择性的主要因素。在用钠离子改性在基本上消除催化剂强酸中心的情况下,混合碳四液化气的催化裂解反应主要发生在丁烯分子上,丙烯的最高选择性可达60%,丙烯和乙烯的总选择性可达80%。 (3)研究了水蒸气钝化和不同金属离子改性催化剂的催化性能。发现,不同改性方法都能提高反应稳定性及丙烯选择性。但是,不同方法改性得到的催化剂都仍然存在着丙烯收率低和积炭失活快的问题,进一步改进催化剂的性能还面临着很大挑战。 【关键词】：液化气 丙烯 催化裂解 沸石孔结构 酸度
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：O643.36
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 引言8-9
• 1 文献综述9-28
• 1.1 丙烯的供需问题9-10
• 1.2 生产丙烯的工艺技术10-26
• 1.2.1 蒸汽裂解增产丙烯技术10
• 1.2.2 FCC改进技术10-13
• 1.2.3 丙烷脱氢13-14
• 1.2.4 MTO和MTP14-17
• 1.2.5 烯烃歧化技术17-19
• 1.2.6 C4/C5烯烃催化裂解技术19-25
• 1.2.7 各种工艺技术之间的比较25-26
• 1.3 本文的选题依据及其主要研究内容26-28
• 1.3.1 选题依据26-27
• 1.3.2 主要研究内容27-28
• 2 实验部分28-31
• 2.1 实验原料与仪器28
• 2.2 催化剂的制备28-29
• 2.3 反应装置流程图及催化反应性能评价29-30
• 2.4 催化剂的物化性能表征30-31
• 2.4.1 X射线多晶衍射(XRD)30
• 2.4.2 吡啶—红外酸性质表征30
• 2.4.3 催化剂的NH_3-TPD酸度表征30
• 2.4.4 X射线荧光光谱(XRF)30
• 2.4.5 催化剂的吸附量表征30
• 2.4.6 催化剂的TG分析30-31
• 3 分子筛结构对液化气催化裂解性能的影响31-44
• 3.1 不同孔道结构沸石分子筛的催化性能31-38
• 3.1.1 不同沸石分子筛的孔道结构和物化性质31-34
• 3.1.2 不同孔结构沸石分子筛催化剂的反应性能考察34-36
• 3.1.3 硅烷化改性对催化剂反应性能的影响36-38
• 3.2 不同硅铝比ZSM-5分子筛的催化性能38-40
• 3.3 氧化铝载体对ZSM-5沸石分子筛反应性能的影响40-41
• 3.4 不同BETA沸石含量的ZSM-5-BETA双沸石催化剂的反应性能41-43
• 3.5 本章小结43-44
• 4 纳米HZSM-5沸石酸度的调节及对液化气催化裂解反应的影响44-65
• 4.1 钠改性对纳米HZSM-5物化性质的影响44-47
• 4.1.1 沸石Na负载量及改性后结构表征44-45
• 4.1.2 钠改性对催化剂酸度的影响45-47
• 4.2 钠改性纳米ZSM-5催化剂上丁烯裂解反应的考察47-56
• 4.2.1 钠负载量对纳米ZSM-5催化剂催化裂解性能的影响47-53
• 4.2.2 钠负载量对反应积炭影响53-54
• 4.2.3 反应温度对钠改性纳米ZSM-5催化剂催化裂解性能的影响54-55
• 4.2.4 进料质量空速对钠改性纳米ZSM-5催化剂催化裂解性能的影响55-56
• 4.3 水蒸汽钝化对纳米ZSM-5沸石反应稳定性的影响56-58
• 4.4 Fe改性对纳米ZSM-5沸石反应性能的影响58-61
• 4.4.1 Fe改性对催化剂反应性能的影响58-59
• 4.4.2 改性母体的预处理对Fe改性催化剂催化性能的影响59-61
• 4.5 对纳米ZSM-5催化剂进行双金属改性的反应性能考察61-63
• 4.6 各种改性方法的比较63-64
• 4.7 本章小结64-65
• 结论65-66
• 参考文献66-72
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况72-73
• 致谢73-74

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