【摘要】：近年來,嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)對(duì)燃料油的品質(zhì)提出了越來越高的要求。同時(shí),面對(duì)著原油資源日益呈重質(zhì)化和劣質(zhì)化趨勢(shì)的現(xiàn)實(shí),重質(zhì)油深加工生產(chǎn)高品質(zhì)清潔燃油工藝成為國(guó)內(nèi)外煉油工業(yè)研究的熱點(diǎn)課題。ZSM-5分子篩在催化裂化工藝中被作為一種辛烷值助劑廣泛使用,其能夠?qū)⒁淮瘟呀夥磻?yīng)生成的汽油烯烴與直鏈烷烴通過異構(gòu)化和氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)轉(zhuǎn)化為高辛烷值組分,優(yōu)化油品性能。然而,輕質(zhì)烴分子在ZSM-5分子篩的酸中心上進(jìn)行系列催化反應(yīng)時(shí),極易因擴(kuò)散受阻和酸性過強(qiáng)而發(fā)生二次反應(yīng)生成焦炭,覆蓋活性中心甚至堵塞分子篩孔道而引起催化反應(yīng)的效率降低。因此,合理地調(diào)節(jié)孔道結(jié)構(gòu)與表面酸性質(zhì),成為提高ZSM-5分子篩的催化效率、延長(zhǎng)其使用壽命的有效途徑。目前,國(guó)內(nèi)外眾多科研機(jī)構(gòu)對(duì)制備一種具有介、微復(fù)合孔道結(jié)構(gòu)的ZSM-5分子篩進(jìn)行了大量的探索性研究,并已取得了顯著的成效。本論文以HZSM-5分子篩(Si/Al=37)為原材料,分別采用不同溫度的水蒸氣、不同濃度的堿溶液和不同類型的酸溶液處理的改性方法,制備得到了平均孔徑增大、外比表面積和介孔體積所占比重提高、孔徑分布較為寬泛的HZSM-5材料。通過掃描電鏡、X射線衍射、X射線熒光光譜、NH3程序升溫脫附、N2等溫吸-脫附與催化裂化微反評(píng)價(jià)等方法對(duì)改性前后的樣品進(jìn)行了表征,并針對(duì)不同處理方式對(duì)HZSM-5結(jié)構(gòu)和性能造成的影響及其作用機(jī)理進(jìn)行了深入的分析和科學(xué)的論證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:高溫水蒸氣能夠抽提出HZSM-5分子篩中的骨架鋁物種,破壞晶體結(jié)構(gòu),降低了分子篩的表面酸強(qiáng)度和酸量,具有擴(kuò)大平均孔徑和孔體積的作用;其中,經(jīng)500℃水蒸氣處理后的HZSM-5分子篩反應(yīng)活性得到較大的優(yōu)化。低濃度的NaOH溶液僅能夠脫除HZSM-5分子篩中的骨架硅物種,而較高濃度的NaOH溶液能夠同時(shí)脫除骨架硅、鋁物種,擴(kuò)孔效果顯著,但會(huì)對(duì)分子篩的晶體結(jié)構(gòu)和表面酸性造成較為嚴(yán)重的破壞;且NaOH溶液濃度越高,脫除骨架硅、鋁的作用越強(qiáng),經(jīng)0.5 mol/L的Na OH溶液改性后的HZSM-5分子篩比表面積由335.0 m2/g增加至447.1 m2/g,微反活性達(dá)到最大。NaAlO2溶液處理能夠脫除HZSM-5分子篩中的骨架硅物種,產(chǎn)生一定量的二次介孔結(jié)構(gòu);與NaOH溶液改性相比,在得到相同擴(kuò)孔效果的情況下采用NaAlO2溶液處理能夠更好地保持HZSM-5分子篩的結(jié)晶度和表面酸性。C2H2O4和C6H8O7溶液處理能夠清除HZSM-5分子篩中的無定形硅、鋁組分,疏通孔道,使結(jié)晶度提高,平均孔徑、比表面積與孔體積略有增加。HNO3溶液因其強(qiáng)酸性和強(qiáng)氧化性會(huì)對(duì)HZSM-5分子篩的骨架結(jié)構(gòu)造成劇烈的破壞,脫除大量的骨架鋁物種,致使強(qiáng)酸中心損失嚴(yán)重;同時(shí),經(jīng)HNO3溶液處理后會(huì)產(chǎn)生大量的二次介孔結(jié)構(gòu),HZSM-5的平均孔徑和孔體積增加,但比表面積與微反活性卻有所減小。通過分析對(duì)比每一種改性方法的擴(kuò)孔效果和作用機(jī)理,本論文為設(shè)計(jì)一種催化性能優(yōu)良、表面酸性質(zhì)適宜,同時(shí)具有較大的比表面積和孔體積,孔徑分布寬泛的HZSM-5材料提供了實(shí)驗(yàn)參考。
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TE624.9

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2650821