雙模板劑下納米ZSM--5分子篩合成及其甲醇芳構(gòu)化性能研究.pdf

1、本文基于雙模板劑、采用水熱合成法制備了一系列納米多級孔ZSM-5分子篩。以甲醇芳構(gòu)化實驗評價和XRD、SEM、NH3-TPD、BET等表征相結(jié)合的方式，對所制備分子篩進行了性能研究，考察了合成條件、金屬離子改性劑以及工藝條件等對其物化性能和甲醇芳構(gòu)化性能的影響，確定了相對適宜ZSM-5分子篩催化劑制備和應(yīng)用條件。
　　以四丙基氫氧化銨(TPAOH)和十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)為雙模板劑，水熱合成了系列ZSM-5分子篩，考察了

2、模板劑配比、硅鋁比、乙醇助劑用量以及晶化溫度和時間對和合成分子篩物化性能的影響。結(jié)果表明，(1)在實驗考察條件范圍內(nèi)，合成產(chǎn)物均為納米ZSM-5分子篩，且均具有多級孔結(jié)構(gòu)特征和弱酸、中強酸以及強酸三酸并存。(2)所合成ZSM-5分子篩粒徑隨TPAOH和TEOS添加量增加呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢。CTAB的添加可以減緩分子篩團聚現(xiàn)象，但對分子篩粒徑影響不大;適量乙醇的添加可起到減小分子篩粒徑的作用;晶化溫度和晶化時間對分子篩粒徑大小影響不大

3、，晶化溫度升高以及晶化時間延長都會降低合成的分子篩的結(jié)晶度。(3)綜合催化劑性能穩(wěn)定性和芳烴收率兩方面因素，最終確定的相對適宜ZSM-5分子篩合成條件為:TEOS∶AIP∶TPAOH∶CTAB∶∶C2H6O∶H2O=58∶1∶18∶1.5∶172∶4290，晶化溫度為150℃，晶化時間為24h。
　　基于上述適宜條件下合成的ZSM-5分子篩，采用超聲浸漬法引入Zn2+、Ag+和Ga3+等金屬離子對其進行金屬離子改性研究。結(jié)果表明，

4、金屬離子的引入會導(dǎo)致分子篩結(jié)晶度的降低，并在一定程度上改變分子篩孔徑分布、比表面積以及酸性分布，但對分子篩粒徑影響不大。以芳烴摩爾收率為目標(biāo)函數(shù)確定的較佳改性金屬離子為Zn2+，其適宜負載量為2.0％。
　　以2.0％Zn/ZSM-5分子篩為模型催化劑，采用單因素實驗法考察了溫度和操作空速對其芳構(gòu)化性能的影響。結(jié)果表明，一定范圍內(nèi)溫度升高，芳烴摩爾收率提高，催化劑壽命縮短;空速降低，催化劑壽命延長，芳烴摩爾收率比較穩(wěn)定。最終確定的