硅铝比对ZSM-5分子筛催化甲醇制烯烃性能的影响.pdfVIP

学兔兔 第1期 潘红艳等：硅铝比对ZSM一5分子筛催化甲醇制烯烃性能的影响 9 硅铝比对ZSM·5分子筛催化甲醇制烯烃性能的影响 潘红艳 ，田 敏 ，赵 敏 ，刘秀娟 ，花开慧2，林 倩。 (1．贵州大学化学与化工学院，贵州 贵阳 550025；2．贵州省产品质量监督检验院，贵州 贵阳 550002； 3．贵州省绿色化工与清洁能源技术重点实验室，贵州 贵阳 550025) 摘要：以n(Si)／n(A1)分别为25、38、5O、80、360的ZSM．5分子筛为催化剂，利用N：吸附．脱附、XRD和NH rPD对催化剂的 孔结构和表面酸性进行表征分析，测定催化剂对甲醇制低碳烯烃(MTO)各产物的选择性，讨论催化剂的孔结构与表面酸性对其 催化性能的影响。结果表明，随硅铝比增加，催化剂平均孔径逐渐减小，中强酸逐渐消失，酸强度逐渐减弱，烯烃的选择性逐渐 增大，催化剂的稳定性逐渐增强。其中，硅铝比360的分子筛具有最低的表面酸强度，最大的比表面积和最小的孔径，MTO催 化性能最佳．乙烯+丙烯的选择性达69．36％。 关键词：ZSM．5分子筛；甲醇制低碳烯烃；选择性；表面酸性 中图分类号：TQ426 文献标识码：A 文章编号：1001-9219(2015)01．09-04 以乙烯、丙烯为代表的低碳烯烃是重要的基础 及孔道修饰提供理论参考。 化工原料，长期以来供不应求，传统生产主要来源 1 实验部分 于石油裂解。随着国际原油资源的13益紧缺，加之 我国富煤、缺油、少气的能源现状。促使我国积极探 1．1 原料和催化剂 索“煤代油”能源战略。煤制甲醇，甲醇制低碳烯烃 甲醇，分析纯；zSM一5 )分子筛，市购，条状 (MTO)技术正迎合这一发展趋势，煤制甲醇工艺成 (1．5mmxl0．0mm)，硅铝比／7,为25、38、5O、80、100、 熟【1I，甲醇制低碳烯烃是这一路线实现的关键，催化 360，于烘箱中120~C热处理24h，冷却、粉碎、筛分 剂是该工艺过程的技术核心。 至 20目～40目。 ZSM．5分子筛，是MTO工艺常用的催化剂之 1．2 催化剂表征 一 。 由SiO 和AIO 四面体以一定比例交错排列而 XRD分析：采用13本Rigaku公司生产的D／ 成，具有独特的三维直型孑L道(O．52nmx0．58nm)和 Max一22oo型X射线衍射仪，Cu Kct辐射石墨单色 Zigzag型孔道(O．54nmx0．56nm)，使其运用于MTO 器滤波，管电压40kV，管电流30mA，扫描范围5o 反应时表现出较好的择形效应嘲：丰富的表面酸位， 70。。 为MTO反应提供较好的活性位。表现出较高的催 N 吸附．脱附等温线：N：为吸附气，在77K下． 化活性。n(SiO2)／n(A1 O3)(简称硅铝比)是影响分子筛 采用Micromeritics ASAP2020比表面积及孑L隙分析 骨架组成、表面酸性及孔道结构的关键因素。硅铝 仪，利用静态体积法原理，测定N：在催化剂上的吸 比不同，用于MTO反应时的催化活性、择形效应及 附．脱附曲线；利用BET方程计算样品的比表面积 抗积炭能力不同[31。 (Sn盯)，总孑L容( )由P 。=O．995时的氮气吸附量 本文以不同硅铝比ZSM一5分子筛为催化剂．测 计算，平均孔径由公式“dp=4V／S”计算，S为比表面 定各催化剂催化合成低碳烯烃的选择性及稳定性， 积。 探讨催化剂表面酸性和孔结构对其稳定性、产物选 NH，．TPD：实验前，首先将催化剂装入反应管床