改性HZSM-5分子篩催化乙醇脫水制乙烯的研究.pdf

1、改性改性HZSM5分子篩催化分子篩催化乙醇脫水制乙烯的研究乙醇脫水制乙烯的研究StudyonCatalyticDehydrationofEthanoltoEthyleneoverModifiedHZSM5Zeolites學科專業(yè)：化學工藝研究生：沈德建指導教師：劉宗章教授天津大學化工學院二零一二年六月中文摘要中文摘要乙烯是重要的化工基礎原料，工業(yè)上乙烯的生產來自于石油路線，由于石油資源的緊缺和原油價格的上漲，乙醇脫水制乙烯越來越具有競爭

2、優(yōu)勢而受到研究者的關注。在眾多報道的乙醇脫水催化劑中HZSM5最具有工業(yè)應用價值的潛力。然而它的水熱穩(wěn)定性和抗積碳能力不太理想而限制了其工業(yè)化應用。本文通過對HZSM5分子篩改性來提高其催化性能。采用離子交換法分別引入Fe3、Co2、Ni2對HZSM5分子篩進行改性，通過改變離子交換次數(shù)，制備了一系列具有不同金屬含量的HZSM5分子篩催化劑。在連續(xù)流動固定床微型反應裝置上考察了催化劑的活性，結果表明NiZ0.12%分子篩的活性最好。采用

3、X射線衍射（XRD）、吡啶程序升溫脫附(PyTPD)、N2吸附脫附、吡啶紅外（PyIR）、熱重（TG）和程序升溫氧化（TPO）等手段對改性前后的催化劑進行了表征。表征結果表明，催化劑的乙醇脫水性能與其微孔結構和表面酸性質有關，其中表面酸性質對催化劑的活性影響較為顯著。適當?shù)臏p少催化劑表面的強酸量，降低酸強度，增加弱酸量，保持一定的總酸量，并控制強酸量和弱酸量的比例為1，有利于乙醇轉化率和乙烯選擇性的提高。影響離子交換的因素除了離子交換次

4、數(shù)外，主要還有交換液的濃度、溫度等。本研究采用正交實驗考察了鎳改性HZSM5分子篩制備中硝酸鎳溶液濃度、交換溫度和交換次數(shù)對催化劑催化性能的影響，得到催化劑的最佳制備條件為：硝酸鎳濃度0.4molL，交換溫度80℃，交換次數(shù)2次。以最佳條件下制備的鎳改性HZSM5分子篩為催化劑，考察了反應溫度，質量空速和乙醇濃度對乙醇脫水制乙烯反應的影響，得到最佳工藝條件為：溫度260℃，質量空速2h1，乙醇濃度50%(V)。穩(wěn)定性實驗表明在最佳工藝條