本文關(guān)鍵詞：天然氣直接轉(zhuǎn)化制備液態(tài)烴的反應(yīng)過程研究

  更多相關(guān)文章： ZSM-5 分子篩 甲烷 芳構(gòu)化 水熱合成

【摘要】：苯及其它芳香烴產(chǎn)品是重要的基礎(chǔ)化工原料,全球苯需求年增速將達(dá)3.9%,苯產(chǎn)能年增速可能只有2%,供應(yīng)缺口導(dǎo)致苯的價(jià)格居高不下。而天然氣的主要成分甲烷在無氧高溫的條件下催化脫氫芳構(gòu)化可以直接將其轉(zhuǎn)化為具有廣泛用途的芳烴產(chǎn)品,并同時(shí)伴隨大量的氫氣產(chǎn)生。HZSM-5以其獨(dú)特的微孔孔道結(jié)構(gòu)和酸性質(zhì)被認(rèn)為是甲烷無氧芳構(gòu)化最有效的催化劑之一,但ZSM-5的微孔結(jié)構(gòu)制約了苯等大分子在其中的傳遞擴(kuò)散。最近的研究發(fā)現(xiàn)具有微介孔復(fù)合結(jié)構(gòu)的多級(jí)孔道分子篩的開發(fā),為解決微孔中物質(zhì)傳遞擴(kuò)散受限提供了新的方向和可能性。因此研究多級(jí)孔道ZSM-5分子篩對(duì)甲烷無氧芳構(gòu)化反應(yīng)很有意義。甲烷(CH_4)是天然氣的主要組成成分,本文用甲烷代替天然氣作為反應(yīng)氣體。在水熱條件下研究了ZSM-5分子篩的合成,并對(duì)合成的分子篩樣品進(jìn)行了XRD、SEM、IR、BET、NH_3-TPD、TG等表征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,具有介孔結(jié)構(gòu)的ZSM-5分子篩的最佳合成條件是:合成過程物料配比n(SiO_2):n(Al_2O_3):n(TPABr):n(NaCl):n(H_2O):n(NaOH)=60:1:10:40:1800:9,晶化溫度為150℃,動(dòng)態(tài)晶化時(shí)間為48h;薄層結(jié)構(gòu)的ZSM-5分子篩的適宜合成條件為:n(SiO_2):n(Al_2O_3):n(Na_2O):n(TPABr):n(H_2O)n(Triton-X-100):n(urea)=50:1:10:10:1800:3.5:1.25,動(dòng)態(tài)晶化溫度為150℃,晶化時(shí)間為48h。表征的結(jié)果也表明所合成的樣品具有較好的孔道結(jié)構(gòu),表面積分別為420m~2/g和392m~2/g。除此之外,合成樣品的熱穩(wěn)定性較好,粒度分布較為均勻。在固定床微反應(yīng)裝置上,以采用新型鉬負(fù)載方式改性后的Mo-ZSM-5分子篩為催化劑,考察了催化劑的甲烷芳構(gòu)化反應(yīng)性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)催化劑的Mo負(fù)載量為6wt%,反應(yīng)溫度為700℃,壓力為常壓的條件下,甲烷的轉(zhuǎn)化率達(dá)到了10.97%,催化劑的活性最高。當(dāng)添加第二金屬組分Mg對(duì)6Mo/ZSM-5進(jìn)行改性時(shí),其B酸量有較明顯的減少,減少的酸量避免了因過多的B酸中心而導(dǎo)致的催化劑積炭失活,從而有利于反應(yīng)的進(jìn)行。其中當(dāng)Mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.75%時(shí),反應(yīng)溫度為973K,反應(yīng)壓力為常壓,甲烷進(jìn)料速率為1500 mL/g cal?h時(shí),催化劑的活性相對(duì)達(dá)到最大值,此時(shí)甲烷的轉(zhuǎn)化率為11.41%,苯的收率達(dá)到了10.34%。
【關(guān)鍵詞】：ZSM-5 分子篩 甲烷 芳構(gòu)化 水熱合成
【學(xué)位授予單位】：西安石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O643.36;TQ221
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 緒論8-26
• 1.1 研究背景8-10
• 1.2 天然氣芳構(gòu)化的研究現(xiàn)狀10-19
• 1.2.1 天然氣無氧芳構(gòu)化的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)特征10-11
• 1.2.2 天然氣芳構(gòu)化反應(yīng)機(jī)理11-13
• 1.2.3 天然氣無氧芳構(gòu)化催化體系13-15
• 1.2.4 提高催化劑性能的策略15-18
• 1.2.5 天然氣芳構(gòu)化面臨的問題18-19
• 1.3 ZSM-5 分子篩的介紹19-24
• 1.3.1 合成方法20-22
• 1.3.2 晶化機(jī)理22-23
• 1.3.3 沸石合成過程模型化進(jìn)展23-24
• 1.4 研究目的和內(nèi)容24-26
• 1.4.1 研究的目的24
• 1.4.2 研究的內(nèi)容24-26
• 第二章 實(shí)驗(yàn)部分26-31
• 2.1 實(shí)驗(yàn)原料與儀器設(shè)備26-27
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方法27-31
• 2.2.1 ZSM-5 分子篩的水熱合成27-28
• 2.2.2 催化劑的制備28
• 2.2.3 催化劑的表征28-30
• 2.2.4 無氧芳構(gòu)化催化劑反應(yīng)性能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)30-31
• 第三章 ZSM-5 分子篩的合成與表征31-45
• 3.1 引言31
• 3.2 介孔ZSM-5 的制備31-35
• 3.2.1 堿度對(duì)ZSM-5 合成的影響31-32
• 3.2.2 晶化時(shí)間對(duì)ZSM-5 合成的影響32-33
• 3.2.3 晶化溫度對(duì)ZSM-5 合成的影響33-34
• 3.2.4 Si/Al比對(duì)ZSM-5 合成的影響34-35
• 3.3 薄板型ZSM-5 的合成35-39
• 3.3.1 尿素對(duì)形貌的影響36-37
• 3.3.2 曲拉通用量對(duì)分子篩介孔的影響37-39
• 3.4 催化劑的表征39-42
• 3.4.1 N_2物理吸附-脫附特征39-40
• 3.4.2 IR骨架分析40-41
• 3.4.3 合成樣品的熱穩(wěn)定性分析41-42
• 3.4.4 掃描電鏡分析42
• 3.5 分子篩反應(yīng)評(píng)價(jià)42-43
• 3.6 本章小結(jié)43-45
• 第四章 改性分子篩及芳構(gòu)化反應(yīng)評(píng)價(jià)45-53
• 4.1 引言45
• 4.2 有機(jī)晶體鉬ZSM-5 對(duì)芳構(gòu)化反應(yīng)的影響45-48
• 4.2.1 Mo/ZSM-5 的制備45-46
• 4.2.2 Mo/ZSM-5 的表征46-47
• 4.2.3 反應(yīng)性能的考察47-48
• 4.3 硝酸鎂修飾的Mo/ZSM-5 的反應(yīng)性能考察48-51
• 4.3.1 Mg-Mo/ZSM-5 的制備48-49
• 4.3.2 催化劑的表征49-50
• 4.3.3 修飾催化劑的反應(yīng)性能考察50-51
• 4.4 本章結(jié)論51-53
• 第五章 結(jié)論53-54
• 致謝54-55
• 參考文獻(xiàn)55-59
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文59-60

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5 記者 馮勁松 通訊員 王思敏;民用天然氣不漲價(jià)[N];長江日報(bào);2008年

6 尚軍　趙嘉麟 宋宗利 穆黎明 金e黣

本文編號(hào)：542102