ZSm-35分子篩的制備及催化性能研究.pdf

1、近年來，隨著交通運(yùn)輸業(yè)的快速發(fā)展，汽油的重要改性劑MTBE的需求量隨之增大，導(dǎo)致用于生產(chǎn)MTBE的原料異丁烯的需求也不斷增加。但傳統(tǒng)石油化工技術(shù)早已不能滿足市場上異丁烯的需求，所以，正丁烯異構(gòu)制異丁烯及其催化劑的合成等相關(guān)技術(shù)顯得尤為重要。為解決正丁烯異構(gòu)制異丁烯及其催化劑的合成等相關(guān)技術(shù)問題，實(shí)驗(yàn)中以水熱合成法合成ZSM-35分子篩，研究了分子篩作為正丁烯異構(gòu)制異丁烯反應(yīng)催化劑時的催化原理，探討分子篩合成時晶化方式、原漿液中硅鋁比、模

2、板劑種類、模板劑的量、晶化時間、晶種的量等因素的變化對分子篩的結(jié)構(gòu)及催化性能的影響。實(shí)驗(yàn)中使用X射線衍射實(shí)驗(yàn)(XRD)、吡啶吸附傅里葉變換紅外光譜（Py-IR）、電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)、固體核磁共振實(shí)驗(yàn)(MAS-NMR)、程序升溫還原(TPD)、比表面積測定(BET)等技術(shù)對ZSM-35分子篩進(jìn)行了表征。利用表征數(shù)據(jù)對分子篩的結(jié)晶度、酸性位點(diǎn)的強(qiáng)度和類型等方面進(jìn)行了系統(tǒng)分析。在此基礎(chǔ)上，對ZSM-35分子篩作為催化劑在正丁

3、烯異構(gòu)制異丁烯試驗(yàn)中的反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行深入研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴動態(tài)晶化法相對于靜態(tài)晶化法合成的分子篩晶粒較小，結(jié)晶度較高。采用動態(tài)晶化法合成的ZSM-35分子篩作為正丁烯異構(gòu)反應(yīng)的催化劑，在異丁烯產(chǎn)率較高的狀態(tài)下，反應(yīng)能持續(xù)較長時間。⑵吡咯烷相對于乙二胺、正丁胺作為模板劑合成的分子篩結(jié)晶度最高。采用吡咯烷為模板劑合成的ZSM-35分子篩作為正丁烯異構(gòu)反應(yīng)的催化劑，異丁烯產(chǎn)率和選擇性均最高。⑶硅鋁比為20時相對于其他比例合

4、成的ZSM-35分子篩結(jié)晶度最高。采用硅鋁比為20時合成的ZSM-35分子篩作為正丁烯異構(gòu)反應(yīng)的催化劑，異丁烯產(chǎn)率和選擇性均最高。⑷隨著模板劑與氧化鋁的物質(zhì)的量的比從3增加到18，合成的ZSM-35分子篩結(jié)晶度和催化性能均逐漸增加，但增加的幅度均越來越小。當(dāng)比例為15時，分子篩樣品的結(jié)晶度和催化性能幾乎沒有增加。⑸在其他條件不變的情況下，隨著Na2O與Al2O3的摩爾比值從1.4增加到2.4，異丁烯的選擇性不斷上升，正丁烯的轉(zhuǎn)化率不斷下

5、降。在Na2O與Al2O3的摩爾比值為1.8時，異丁烯的產(chǎn)率最大，分子篩的結(jié)晶度最高。⑹隨著靜態(tài)晶化時間從60 h增大到150h，異丁烯的產(chǎn)率和分子篩的結(jié)晶度不斷增加，但增加的幅度越來越小。當(dāng)晶化時間在120h至150h時，異丁烯的產(chǎn)率和分子篩的結(jié)晶度并沒有明顯差異。⑺采用合成的ZSM-35分子篩樣品作為正丁烯異構(gòu)反應(yīng)的催化劑，最佳反應(yīng)條件為:反應(yīng)溫度為420℃，質(zhì)量空速為20h-1，催化劑的填裝量為2ml，之后用SiO2小球稀釋至10