纳米ZSM-5水热重构及其甲醇制烃反应性能研究

来源 :太原理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qq635306700
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
我国煤炭资源相对丰富,煤经合成气制甲醇技术成熟,已经实现超大规模工业生产。甲醇在分子筛催化作用下可以转化合成烃类产品(MTH)如汽油、烯烃和芳烃等产品,是煤高效清洁转化的重要选择之一,长期以来备受关注。具有MFI拓扑结构的ZSM-5,微孔有序,耐热稳定性高,且具备较强的酸性,在MTH反应中择形性能优异。微孔虽然赋予了ZSM-5优异的择形性能,但往往也容易限制产物分子的扩散,易产生积碳堵塞孔道导致失活。为此,对其进行介孔构建,缩短微孔孔道,减缓反应中分子的扩散限制,可提升催化剂稳定性,甚至能优化产物选择性。传统碱处理是ZSM-5构建介孔的简易常用方法,但脱硅过程不可控,且成孔以破坏分子筛骨架结构为代价,收率和结晶度较低。如何较高收率地获得介孔可调的高结晶度ZSM-5仍需研究。本工作选择含Al的纳米ZSM-5为母粉,利用含TPA+的碱溶液对其进行水热处理,基于其由外向内递减的Al分布梯度来控制内部硅的脱除位置和深度,液相环境中脱硅重结晶制备了介孔可控的ZSM-5催化剂。为增强液相水热环境下内部脱除硅组分在分子筛表面的生长,在少水汽环境下对纳米ZSM-5进行蒸汽辅助干凝胶固相转变,充分利用内部脱除的硅铝组分,促进了分子筛表面硅铝结构的形成。结合表征分析和活性评价,探究了孔结构和酸性质对甲醇制烃反应催化性能的影响。特别探讨了ZSM-5表面结构对甲醇芳构化反应稳定性和产品选择性的影响。结论如下:(1)调控ZSM-5脱硅重结晶过程时液相中TPA+和OH-的相对添加量发现,TPA+对分子筛外表面的保护与OH-对其内部硅的破坏共同作用于介孔的形成。TPAOH溶液浓度由0.1 M提高到0.7 M时,表面保护程度的加大和碱性的增强,促进了介孔的均匀形成。分子筛首先形成空心结构,而后壳层逐步形成介孔但空心变小,最后体相形成丰富的均匀介孔。而保持溶液OH-不变,增加TPA+加强了分子筛外表面的保护,分子筛壳层成孔难度加大,仅形成空心结构或空心包覆结构。脱硅重结晶过程改变了分子筛的酸性质。低浓度TPAOH溶液更倾向于破坏骨架硅铝结构,使部分骨架铝转变为非骨架铝,强酸位转变为弱酸位。增加TPAOH浓度,表面保护程度加大,抑制脱硅的同时,也促进了脱除硅铝物种重新嵌入骨架形成新的酸位,使ZSM-5酸性得到恢复,甚至增强。MTA反应性能结果显示,强酸位点作为MTA反应的活性位点,反应寿命随着酸性的增强而延长。但酸性过强,易发生积碳而降低催化稳定性。脱硅重结晶制备的催化剂,因具有较大外比表面积和适宜酸性,在430 oC,0.5 MPa,10 h-1反应条件下,催化寿命达188h,是原粉ZSM-5的1.5倍。(2)为增强ZSM-5内部脱除硅组分在分子筛表面的生长,以含TPA+的碱溶液处理纳米ZSM-5制得干凝胶,然后在少水环境下进行蒸汽辅助固相转化。结果显示,分子筛内部富硅组分脱除形成空心的同时,脱除的组分也能在ZSM-5表面继续生长,获得了高结晶度的包覆结构多级孔ZSM-5。分子筛体相脱硅增加了铝含量,使酸量明显提升。内部硅铝组分在外表面的生长得到的表面结构仍相对富铝,外围的小尺寸ZSM-5颗粒酸性仍较强。该特殊结构多级孔ZSM-5催化甲醇制芳烃时,大外比表面提升了催化剂的抗积碳能力,提升了反应稳定性。对比实验显示,该多级孔ZSM-5外围较强酸性的超小纳米ZSM-5颗粒会加强烯烃循环,使得丙烯选择性提升,并进一步在临近的酸位上发生芳构化,促进了芳烃的生成,液烃中芳烃选择性达到80.1%,远高于传统液相法的56.2%,实现了催化稳定性和芳烃选择性的同步提升。
其他文献
水稻是世界上重要的粮食作物之一。关于不同品种水稻间产量差异研究,以往研究者大多选用不同类型的代表性品种进行探讨,而在北方寒地条件下不同粳稻品种间产量性能差异研究鲜见报道。本试验以79个粳稻品种为材料,在对产量进行聚类分析划分出不同产量类型品种基础上,系统研究不同产量水平间粳稻品种生育期,叶面积指数,干物质积累、转运和分配,群体生长率、净同化率、光合势、粒叶比以及产量和产量构成因素的差异,旨在揭示不
目的本实验通过观察在腧穴解郁方干预下抑郁模型大鼠行为学方面的改变和抑郁大鼠前额叶皮层、海马内Raf1及p-ERK的影响变化,继续深入的研究腧穴解郁方在治疗抑郁症中关于ERK
零被引论文是指在发表后一段时间内没有被其他论文引用或者极少被引用的论文。零被引论文一直存在于科学界,通常来说这种“零关注”的论文是被人忽视的对象,但随着长尾理论的
贫困是人类社会的顽疾,消除贫困是全人类所面临的永恒挑战。儿童贫困是指对儿童基本发展权利的剥夺,特别是对儿童早期阶段基本发展权利的剥夺,包括营养、健康、教育等多个方
鄂东南地区煤炭资源丰富,自古以来民间就有使用煤炭的传统,但规模较小。近代后,随着工业技术的传入和机器运用的发展,煤炭资源作为重要燃料发挥着不可替代的作用,由此促进了
软测量建模对于保障流程工业的高效稳定运行以及提高产品质量具有重要作用。但受限于过程机理、生产原料和运行环境的变化,极易导致系统工况突变,产生多工况、多模态特性,不同工况间的数据分布产生差异,传统软测量模型失准。因此,寻找合适的建模方法以适应工况变化造成的影响是多工况软测量建模中的关键问题。针对实际运行过程中的多工况问题,本文在软测量建模中引入迁移学习策略,将历史建模工况数据作为源域,目标待测工况数
近年来,环境问题日趋严重,石油化工领域必须面对这一严峻挑战。研发资源节约型、环境友好型的新型工业反应器成为当代工业发展的主要趋势。气液撞击流反应器是一种新型工业反应器,具备传质效率高、反应速率快、返混现象少等优势。该反应器的混合效率取决于流体的运动形态及反应器本身结构参数与操作参数。其中,流体运动形态直接影响着流体间的混合效果,其具体形式可通过流场分布与强度呈现出来。因此,本文基于传统的气液撞击流
目的本研究以山西道地药材远志为对象,利用现代提取分离方法、仪器分析鉴定技术对远志糖蛋白类成分的提取工艺、分离纯化、结构表征及体内外抗衰老活性进行了系统的分析研究,
苯乙烯作为一种重要的化工单体,广泛用于离子交换树脂、合成树脂及合成橡胶等的制备。目前,工业上苯乙烯主要是在大量过热蒸气的条件下通过乙苯在高温(600~650℃)下直接脱氢制得,致使反应能耗巨大。以CO_2作为温和氧化剂的氧化乙苯脱氢工艺(CO_2-ODEB),可有效打破热力学平衡限制,兼具降低反应能耗、充分利用温室气体CO_2及提高反应乙苯转化率等优点,有望成为一种节能、高效且环境友好的催化工艺用
17世纪初期,随着伊丽莎白女王的驾崩(1603)和詹姆斯一世的登台(1603),英国完成了从都铎王朝向斯图亚特王朝的过渡。在伊丽莎白一世的统治下,古典主义理念的传播、不间断的国