本文關(guān)鍵詞：ZSM-5分子篩的改性及催化甲醇制芳烴的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：芳烴是一種重要的化工產(chǎn)品，其中苯、甲苯、二甲苯(BTX)是生產(chǎn)橡膠、纖維及許多精細(xì)化工產(chǎn)品的主要原料，，隨著市場需求量的日益增加及化石燃料量的減少，芳烴族產(chǎn)品的年產(chǎn)量很難滿足生產(chǎn)生活的實(shí)際需要。甲醇催化轉(zhuǎn)化制芳烴(MTA)工藝不僅能充分利用工業(yè)過剩的甲醇，而且其芳烴產(chǎn)品不含磷、硫等有害成分，是一個種潔凈、高效、切實(shí)可行的芳烴生產(chǎn)工藝。目前，探究適合于MTA工藝的高活性、高選擇性、長壽命的ZSM-5分子篩催化劑已經(jīng)成為MTA技術(shù)開發(fā)的關(guān)鍵和熱點(diǎn)。 本論文針對MTA工藝中ZSM-5分子篩容易積碳失活和產(chǎn)品中芳烴選擇性較低等問題，通過結(jié)合XRD、BET、NH3-TPD、FT-IR、SEM和TG等測試表征手段，考察了分子篩成型方式和硅鋁比、弱堿改性引入介孔孔道、助劑La浸漬量及反應(yīng)工藝條件等對提高ZSM-5催化劑活性、BTX選擇性和壽命的影響。實(shí)驗(yàn)具體結(jié)論如下： (1)初步探究了分子篩成型方式和硅鋁比對ZSM-5分子篩MTA催化性能的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，相比于簡單壓片法，分子篩擠條成型以及粘合劑的加入可以形成一定量的堆積介孔孔道，有助于提高分子篩的擴(kuò)散能力，增加催化劑的穩(wěn)定性。當(dāng)Si/Al=80時，ZSM-5的催化活性較高，壽命長，產(chǎn)品中芳香烴含量較高。 (2)利用弱堿NaHCO3, Na2CO3和NH3H2O改性ZSM-5分子篩，并考察經(jīng)弱堿改性對催化劑催化性能的提高作用。結(jié)果顯示經(jīng)過三種弱堿改性以后，在ZSM-5分子篩中形成了多級介孔孔道，介孔的形成有效地提高了擴(kuò)散速率和催化劑的壽命。與常規(guī)的ZSM-5分子篩相比較，ZSM-5/NH3H2O的B酸L酸的比值(B/L=7.35)稍微提高，但是總酸量降低，而ZSM-5/NaHCO3(B/L=0.127)和ZSM-5/Na2CO3(B/L=0.107)的B酸L酸的比值顯著降低。經(jīng)0.6mol/L NH3H2O處理后的ZSM-5分子篩顯示出了較好的MTA催化活性，126h內(nèi)保持甲醇轉(zhuǎn)化率在50%以上,其液烴產(chǎn)率為27.52%，液烴產(chǎn)品中芳香烴和BTX的含量分別為56.12%和40.28%。 (3)采用等體積浸漬法制備不同La浸漬量的LaZSM-5/NH3H2O催化劑。XRD測試顯示沒有其他相的特征峰出現(xiàn)，其孔道特性與ZSM-5/NH3H2O相似，SEM結(jié)果顯示出在催化劑的表面上存在一些La相。La的負(fù)載不僅提高了芳烴的選擇性，而且有助于提高催化劑穩(wěn)定性。當(dāng)La的浸漬量為1%時，液態(tài)產(chǎn)物中芳烴的含量達(dá)到68.86%，其中BTX的含量為60.50%，催化劑的壽命也增長到137h。 (4)采用1.0LaZSM-5/NH3H2O催化劑，進(jìn)行MTA反應(yīng)工藝條件的優(yōu)化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)反應(yīng)壓力為1.5MPa、WHSV=1.0h-1時，綜合考慮催化劑的穩(wěn)定性、芳烴及BTX的收率，1.0LaZSM-5/NH3H2O的催化活性較好。
【關(guān)鍵詞】：ZSM-5分子篩 弱堿 La浸漬 介孔 MTA
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：O643.36;TQ241
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 文獻(xiàn)綜述11-27
• 1.1 甲醇及芳烴的生產(chǎn)和發(fā)展概況11-15
• 1.1.1 甲醇的來源及應(yīng)用11-12
• 1.1.2 甲醇的工業(yè)生產(chǎn)概況12-13
• 1.1.3 芳烴的來源和應(yīng)用13
• 1.1.4 芳烴的生產(chǎn)概況13-15
• 1.2 MTA 催化劑的研究概況15-22
• 1.2.1 ZSM-5 分子篩介紹15-17
• 1.2.2 ZSM-5 分子篩催化特性17-18
• 1.2.3 ZSM-5 分子篩改性的研究18-22
• 1.3 甲醇制芳烴的工藝發(fā)展?fàn)顩r22-25
• 1.3.1 固定床工藝23-24
• 1.3.2 流化床工藝24-25
• 1.3.3 多管式反應(yīng)器 Lurqi-Mobil 工藝25
• 1.4 本課題研究的內(nèi)容25-27
• 第二章 實(shí)驗(yàn)部分27-41
• 2.1 實(shí)驗(yàn)試劑及儀器27-29
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)試劑27
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)所用儀器27-28
• 2.1.3 反應(yīng)及色譜用氣28-29
• 2.2 催化劑的制備29-30
• 2.2.1 弱堿處理 ZSM-5 分子篩催化劑的制備29
• 2.2.2 LaZSM-5/NH_3 H_2O 分子篩催化劑的制備29-30
• 2.2.3 ZSM-5 分子篩催化劑的成型30
• 2.3 催化劑活性評價(jià)30-35
• 2.3.1 活性評價(jià)裝置30-32
• 2.3.2 催化劑活性評價(jià)實(shí)驗(yàn)步驟32-35
• 2.4 分析方法及評價(jià)指標(biāo)35-37
• 2.4.1 分析方法35
• 2.4.2 氣相色譜操作步驟35-37
• 2.4.3 催化劑活性評價(jià)指標(biāo)37
• 2.5 催化劑反應(yīng)工藝條件的研究37-38
• 2.5.1 甲醇空速對催催化活性的影響37-38
• 2.5.2 反應(yīng)壓力對催催化活性的影響38
• 2.6 催化劑的表征38-41
• 2.6.1 X 射線衍射（XRD）38
• 2.6.2 氮物理吸附（N_2 Adsorption-Desorption）38
• 2.6.3 氨氣程序升溫脫附（NH_3-TPD）38
• 2.6.4 掃描電子顯微鏡（SEM）38-39
• 2.6.5 傅立葉變換紅外光譜（FT-IR）39
• 2.6.6 熱重（TG）39-41
• 第三章 不同硅鋁比 ZSM-5 對 MTA 影響的考察41-51
• 3.1 簡單考察壓片和擠條兩種 ZSM-5 成型方式對 MTA 催化活性的影響41-47
• 3.1.1 不同形式催化劑的 XRD 分析41-42
• 3.1.2 不同形式催化劑的氮物理吸附分析42-43
• 3.1.3 不同形式催化劑的 SEM 表征43-44
• 3.1.4 不同形式 MTA 反應(yīng)中催化性能考察44-47
• 3.1.5 小結(jié)47
• 3.2 不同硅鋁比 ZSM-5 催化 MTA 的研究47-51
• 3.2.1 不同硅鋁比 ZSM-5 分子篩對催化劑壽命的影響47-48
• 3.2.2 不同硅鋁比 ZSM-5 分子篩對 MTA 產(chǎn)品的影響48-49
• 3.2.3 小結(jié)49-51
• 第四章 改性 ZSM-5 分子篩對 MTA 的影響51-67
• 4.1 弱堿改性 ZSM-5 分析篩的表征51-56
• 4.1.1 弱堿改性 ZSM-5 分子篩的 XRD 表征51-52
• 4.1.2 弱堿改性 ZSM-5 分子篩的氮吸脫附表征52-53
• 4.1.3 弱堿改性 ZSM-5 分子篩的 NH3-TPD 表征53-54
• 4.1.4 弱堿改性 ZSM-5 分子篩的吡啶紅外表征54-55
• 4.1.5 弱堿改性 ZSM-5 分子的 SEM 表征55-56
• 4.2 弱堿改性 ZSM-5 分子篩催化 MTA 的研究56-60
• 4.2.1 不同弱堿改性 ZSM-5 分子篩對催化劑壽命的影響56-57
• 4.2.2 不同弱堿改性 ZSM-5 分子篩的熱重分析57-58
• 4.2.3 不同弱堿改性 ZSM-5 分子篩催化 MTA 產(chǎn)品分析58-60
• 4.2.4 小結(jié)60
• 4.3 LaZSM-5/NH_3·H_2O 分子篩的表征及催化 MTA 的研究60-67
• 4.3.1 不同 LaZSM-5/NH_3·H_2O分子篩 XRD 表征60-61
• 4.3.2 不同 LaZSM-5/NH_3·H_2O分子篩氮吸脫附表征61-62
• 4.3.3 不同 LaZSM-5/NH_3·H_2O分子篩的 SEM 表征62-63
• 4.3.4 不同 LaZSM-5/NH_3·H_2O分子篩催化劑催化 MTA 反應(yīng)的研究63-65
• 4.3.5 小結(jié)65-67
• 第五章 工藝條件對 1.0LaZSM-5/NH_3·H_2O催化劑 MTA 催化性能的影響67-69
• 5.1 反應(yīng)壓力對催化活性的影響67-68
• 5.2 空速對催化活性的影響68
• 5.3 小結(jié)68-69
• 第六章 結(jié)論和展望69-71
• 6.1 結(jié)論69
• 6.2 展望69-71
• 參考文獻(xiàn)71-77
• 致謝77-79
• 碩士期間發(fā)表論文79

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：ZSM-5分子篩的改性及催化甲醇制芳烴的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：329837