改性hzsm5堇青石整体式催化剂的制备及甲醇制烯烃性能

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1、＼渊愀学位论文数据集中图分类号TQ22l学科分类号530．2410论文编号1001020111294密级公开学位授予单位代码10010学位授予单位名称北京化工大学作者姓名拜冰阳学号2007001294获学位专业名称化学工程与技术获学位专业代码0817课题来源国家自然科学基金研究方向工业催化论文题目改性HzsM-5／堇青石整体式催化剂的制备及甲醇制烯烃性能关键词改性，ZsM_5，整体式催化剂，甲醇，烯烃，性能研究论文答辩日期2011年5月24日论文类型基础研究学位论文评阅及答辩委员会情况姓名职称工作单位学科专长指导教师季生福教授北京化

2、工大学化学工程与技术评阅人l张润铎教授北京化工大学化学工程与技术评阅人2银凤翔见习教授北京化工大学化学工程与技术评阅人3评阅人4评阅人5答辩委员蝴季生福教授北京化工大学化学工程与技术答辩委员l刘辉教授北京化工大学化学工程与技术答辩委员2雷志刚教授北京化工大学化学工程与技术答辩委员3吴卫泽教授北京化工大学化学工程与技术答辩委员4张润铎教授北京化工大学化学工程与技术答辩委员5李英霞副教授北京化工大学化学工程与技术注：一．论文类型：1．基础研究2．应用研究3．开发研究4．其它二．中图分类号在《中国图二}5资料分类法》查询。三．学科分类号在

3、中华人民共和国国家标准(GB厂r13745-9)<学科分类与代码》中查询。四．论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成。摘要改性ZSM一5／堇青石整体式催化剂的制备及甲醇制烯烃性能摘要乙烯和丙烯是重要化工原料。近年来，国民经济各领域对合成材料和有机原料的需求不断增长，使乙烯、丙烯的市场容量以较高的速度增长。甲醇制烯烃工艺是以煤或天然气为原料制成甲醇，再经甲醇制备乙烯、丙烯等低碳烯烃的新工艺。传统生产低碳烯烃是经石油裂解生产的，由于石油资源紧缺、价格起伏大的限制，因而甲醇制烯烃工艺开辟了制备低碳烯烃的新路线，受到世界越来越多的研究者

4、重视。甲醇制烯烃工艺的重点在于催化剂的筛选和制备。本文用直接法合成ZSM．5催化剂，制备了金属改性HZSM．5的催化剂M．HZSM．5(M=Al、Mg、Ca、Sr和Ba)。并以预处理的整体式堇青石蜂窝陶瓷为载体，涂覆催化活性组分HZSM．5分子筛，制备出了新型HZSM．5／堇青石整体式催化剂。采用X】m和BET对催化剂进行表征，在常压微型固定床反应装置上评价改性催化剂和整体式催化剂的甲醇制烯烃反应性能，并确定了最佳工艺条件。对于改性催化剂的研究，考察了金属负载量、反应温度、气体空速、反应时间等因素对烯烃组成分布的影响。结果表明，催化

5、剂的比表面积和孔体积随着金属负载量的增加而逐渐变小，孔径也相应的改变；金属对HZSM．5分子筛催化剂的结晶度有一定的影响，但对其基本骨架影响不大，部分金属(Mg、Ca)出现了XRD特征衍射峰：Al、Mg改性效果最佳，较大的提高了乙烯和丙烯的选择性，使低碳烯烃的总量在70％左右。A1．HZSM一5催化剂中Al的含量为6．O％时具有最好的活性，在反应温度为380℃，气体空速为786ml／g．h的条件下，甲醇转化率为99．3％，乙烯的选择性为42．7％，丙烯的选择性为26．6％；Mg—HZSM一5催化剂中Mg的含量为15．O％时具有最好的

6、活性，在反应温度为500℃，气体空速为612ml／g-h的条件下，甲醇转化率为97．7％，乙烯的选择性为35．3％，丙烯的选择性为38．9％。反应过程中，A1．HZSM．5催化剂和Mg．HZSM。5催化剂的反应活性均随着反应时间的增长而下降，乙烯丙烯的选择性逐渐降低。Ca和Ba改性HZSM．5后比改性前稍好，总低碳烯烃的量在45％左右，sr改性效果较差。当Ca含量为12．O％时，在反应温度为575℃，气体空速为786ml／g．h的条件下，甲醇转化率为100％，乙烯选择性为17．2％、丙烯选择性为26．6％；当Ba含量为6．8％时，在

7、反应温度为400℃，气体空速为786ml儋．h的条件下，甲醇转化率为100％，乙烯选择性为21．O％，丙烯选择性为24．5％；当Sr含量为18％时，在反应温度为375℃，气体空速为786ml儋．h的条件下，甲醇转化率为57．3％，乙烯选择性为20．6％，丙烯选择性为16．1％。对于整体式催化剂的研究，考察了催化剂中HZSM．5分子筛的含量、反应温度、气体空速、不同涂层等与烯烃组成分布的关系。结果表明，HZSM．5／堇青石整体式催化剂中仍保持HZSM．5分子筛的Ⅺm特征衍射峰；催化剂的比表面积、孔体积随着HZSM．5含量的增加而增加；

8、催化剂以铝溶胶为涂层，在HZSM．5分子筛的含量为22．5％时具有最好的活性，II摘要在反应温度为380℃，气体空速为820m1／g．h的条件下，甲醇转化率99．5％，乙烯的选择性为35．22％，丙烯的选择性为30．95％，但随着反应