多級(jí)孔HZSM-5的合成及其二甲醚芳構(gòu)化催化性能的研究.pdf

1、近年來(lái)，世界上幾乎95％的芳烴來(lái)自石油。隨著石油資源的日益匱乏，利用豐富的煤炭資源是替代石油制芳烴的一個(gè)重要方法。煤基二甲醚制芳烴技術(shù)，既能減少對(duì)石油的依賴，也能避免甲醇市場(chǎng)的飽和。目前，合成具有高催化活性的催化劑以及解決催化過(guò)程中催化劑的失活再生等問(wèn)題已成為二甲醚制芳烴實(shí)現(xiàn)工業(yè)化所面臨的最嚴(yán)峻的考驗(yàn)。
　　本文采用雙模板劑兩步晶化法合成多級(jí)孔HZSM-5分子篩，考察了二次晶化溫度和硅鋁比對(duì)多級(jí)孔HZSM-5分子篩結(jié)構(gòu)的影響，及合

2、成的分子篩在二甲醚芳構(gòu)化中的催化性能。同時(shí)，與雙模板劑一步晶化法制備的多級(jí)孔分子篩進(jìn)行比較。另外，對(duì)多級(jí)孔HZSM-5分子篩在二甲醚芳構(gòu)化中的失活問(wèn)題進(jìn)行了燒炭再生的研宄。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及結(jié)論如下：
　　(1)通過(guò)改變二次晶化溫度成功制備出多級(jí)孔HZSM-5分子篩，溫度的改變分別為150 ℃和170 ℃。通過(guò)表征得出，170C下的分子篩結(jié)晶度較高，多級(jí)孔的優(yōu)勢(shì)較明顯。說(shuō)明第二次晶化溫度的改變對(duì)多級(jí)孔分子篩的結(jié)晶度合成有較大影響。

3、　　(2)通過(guò)改變微孔前驅(qū)液的Si/Al成功合成多級(jí)孔HZSM-5分子篩。隨著硅鋁比的降低，分子篩的結(jié)晶度降低。其中，硅鋁比為80、90和100時(shí)，均能合成顆粒大小均一、呈圓柱狀、顆粒尺寸在300-450nm的分子篩，分子篩具有規(guī)整的孔結(jié)構(gòu)、良好的酸性和較好的擇形性。
　　(3)通過(guò)XRD、SEM、和FT-IR等多種表征方法分析得到，一步晶化法能成功制備多級(jí)孔分子篩。與兩步晶化法相比，分子篩的物相結(jié)構(gòu)以及骨架結(jié)構(gòu)沒(méi)有明顯變化，但在

4、形貌上有較大的差別，顆粒尺寸在2-5pm。
　　(4)將分子篩應(yīng)用于二甲醚芳構(gòu)化反應(yīng)，反應(yīng)溫度為420C。采用兩步晶化法，經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，當(dāng)?shù)诙尉Щ瘻囟葹?70C、硅鋁比為80時(shí)，總芳烴產(chǎn)率高達(dá)59.2%，輕質(zhì)芳烴（BTX)為主要組成部分，這種多級(jí)孔HZSM-5分子篩的合成條件是可控的；當(dāng)二次晶化溫度為150 ℃、Si/Al=90時(shí)，芳構(gòu)化芳烴總產(chǎn)率達(dá)到36.4%，輕質(zhì)芳烴為主。采用一步晶化法時(shí)，晶化溫度170 ℃的芳烴收率為37

5、.6%，比150 ℃的30.7%高。兩種不同制備方法比較得知，二甲醚芳構(gòu)化反應(yīng)中，采用二步晶化法，晶化溫度170 ℃制備的分子篩的芳烴收率要比一步法的高。
　　(5)采用燒炭的方法對(duì)二甲醚芳構(gòu)化催化劑進(jìn)行失活再生考察，結(jié)果表明，再生后的催化劑的晶相結(jié)構(gòu)、顆粒大小、酸含量及酸強(qiáng)度稍微降低。二甲醚芳構(gòu)化反應(yīng)溫度420C，二次晶化溫度170 ℃，Si/Al=80的再生催化劑對(duì)芳烴的選擇性較好，總芳烴產(chǎn)率為55.7%，輕質(zhì)芳烴為主要產(chǎn)物。