丙烷芳构化催化剂的研究

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1、北京化工大学硕士学位论文丙烷芳构化催化剂的研究姓名：侯焕娣申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：陈标华20050601北京化工大学硕士研究生学位论文丙烷芳构化催化剂的研究摘要低碳烃芳构化反应不仅能优化利用油田和炼油厂的副产物丙烷等低碳烃，而且能制各重要的基本有机化工原料——芳烃。研究以丙烷为代表的低碳烃芳构化具有重要的现实意义。现有芳构化催化剂存在活性较低、稳定性较差等问题，本工作旨在提高芳构化催化剂的稳定性，探讨丙烷芳构化的反应机理。采用离子交换法(如Fe3+、Ga3+、Zn2+、In3+)和浸渍法(非金属P)等多种改性方法，对不同结构(A、

2、ZSM．5、MCM．22、B)和不同硅／铝比(硅／铝比为50、76、100)的分子筛进行了改性，制备了一系列丙烷芳构化分子筛催化剂：同时在合成纳米ZSM．5分子筛的基础上，制备了金属／纳米ZSM．5分子筛催化剂。对所制备的分子筛催化荆表征结果表明：(1)在酸性质方面；B分子筛具有较多的酸量，A型分子筛具有最少的酸量，MCM．22和ZSM．5分子筛具有较多的弱酸中心和较少的强酸中心：金属离子改性使分子筛总酸量、B酸量下降，L酸量增加，而非金属P改性使分子筛L酸量也减少；硅／铝比增加，分子筛总酸量下降，酸强度减弱；粒径减小，分子筛总酸量增加，弱酸所占比

3、例增加。(2)在孔道结构方面，金属改性对孔道结构不产生明显影响：小粒径分子筛具有更大的比表面积和孔体积。在微型反应器上对制备的分子筛催化剂芳构化性能进行了评价，北京化工大学硕士研究生学位论文结果表明：(1)分子筛的催化性能与孔道结构密切相关，尤其是芳烃选择性和催化剂的稳定性受孔道影响较大。具有与苯分子动态直径相近的ZSM．5分子筛具有较高的烷烃转化率和芳烃选择性。(2)Zn2十、Ga3+改性的分子筛具有较高的芳构化活性，烷烃转化率和芳烃选择性均得到提高；非金属P改性改善了分子筛的稳定性，但分子筛芳构化活性降低；(3)小粒径的分子筛催化剂具有更大的比

4、表面积和更多的外表面活性中心，具有较高的催化活性，且小粒径分子筛其晶内孔道长度缩短，产物扩散更容易，催化剂的稳定性提高。丙烷在zn2+改性分子筛催化剂上芳构化的反应机理研究结果表明，烷烃在改性催化剂芳构化过程首先是烷烃在金属离子的作用下直接脱氢或在强酸中心上裂解、氢转移生成烯烃和碳正离子；然后烯烃和碳正离子在强酸中心上聚合、环化生成环烃；最后环烃在金属离子作用下直接脱氢生成芳烃。丙烷在改性分子筛上芳构化过程是金属离子和分子筛酸性中心共同作用的双功能催化过程。关键词：分子筛，丙烷芳构化，金属离子改性儿北京化工大学硕士研究生学位论文STUDYoNTHE

5、CAB螂S夏SFoRPRon悯ARo劓嘲Z棚oNPropanedehydro·-aromatizationundernon·-oxidativeconditionsopensanewapproachtothedirecttransformationofpropaneintochemicals．Asreported，Zn／HZSM-5andGa／HZSM一5showgoodcatalyticperformanceforpropanedehydro—aromatization．However，thecarbonaceousdepositsheavily

6、formedduringthereactionandcausedtheseveredeactivationofthecatalysts．Thetargetofthisdissertationistostudythestabilityofcatalystsandthemechanismofpropanearomatizationonmetalmodificationcatalysts．Firstly,bymeansofion—exchangedandimpregnationmethods，zeolitesofdifferentporestructur

7、e(A，§，MCM一22，ZSM一5)anddifferentratioofsilicontoaluminiumweremodifiedwithmetalions(Fe3+，Ga3+，Zn2+)andnonmetalspecies．Secondly,nanosizedzeolitewassynthesizedbyhydrothermalsynthesisandion—exchangedmethods．Theresultsofzeolitecharacterizationindicatethat：(1)inacidity，Bwhichprocess1

8、2一memberbedringhassuperioracidsize，whiletheacidsizeofAtypezeo