二次生长zsm-5膜及其超临界催化裂解正十二烷初步研究

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1、y1531268二次生长ZSM．5膜及其超临界催化裂解正十二烷初步研究SecondaryGrowthofZSM-5MembraneandPreliminaryStudyontheCatalyticCrackingofn—DodecaneunderSupercriticalConditions硕士学位论文学科专业：化学工艺研究生：赵杰指导教师：张香文教授天津大学化工学院二零零八年八月摘要随着超音速及超高音速时代的到来，飞行过程中飞行器外表面及设备的热负荷越来越大，应用燃料作为冷却剂成为首选方案。在这种条件下，燃料的显

2、热己不能满足需求，利用吸热燃料的化学裂解反应势在必行。ZSM．5分子筛是一种性能优越的燃料裂解催化剂。本论文中则采用二次生长法在无孔不锈钢基底表面附载这种ZSM．5分子筛催化剂。本文研究了合成ZSM．5分子筛膜的适宜工艺条件，并通过DLS、XRD、SEM和TEM等表征手段考察了不同合成参数对ZSM．5分子筛膜晶体形貌的影响。合成Silicalite．1晶种的适宜工艺条件为晶化温度98℃，水热晶化时间48h，合成液组成为9TPAOH：25TEOS：1450H20：100EtOH；ZSM．5分子筛膜二次生长的工艺条件为

3、晶化温度185℃，水热晶化时间24h，合成液组成为4TPAOH：25TEOS：2750H20：0．2AI(N03)3。据电子扫描电镜分析结果，研究了不锈钢管内壁沾涂Silicalite．1晶种的适宜参数。发现不锈钢管(内径2mm)内壁生长分子筛膜与晶化釜内生长存在差异。由于不锈钢管内生长液容量低而造成延长生长时间不能使膜厚继续增加。‘采用固定床反应器考察三角螺旋不锈钢丝为载体的ZSM．5分子筛膜超临界条件下催化裂解正十二烷的性能。研究表明，催化裂解反应转化率远大于同条件下热裂解转化率，并能在给定转化率下可以降低反应

4、温度至少50℃。同时发现随着催化反应的进行，积碳量增加，氢气摩尔含量大大增加。综合TGA、DSC分析与催化裂解反应结果，筛选了ZSM．5分子筛膜的活化方法：先450℃焙烧去除有机模板剂，升温及降温速率为1。C／min，然后超声波条件下在浓氨水溶液中离子交换1h，最后再次450℃焙烧得到HZSM．5。通过研究烧炭温度对催化剂活性的影响，发现600℃不会对分子筛膜活性造成影响，700℃会造成一定程度活性下降。适宜的烧炭温度为550℃。关键词：ZSM．5；分子筛膜；二次生长法；催化裂解；超临界ABSTRACTAsflig

5、htspeedincreasestothehighsupersonicandhypersonicregime，thetemperatureoftheramairtakenontheaircraftbecomestoohightocoolthestructure．Thereforeitisnecessarytoutilizethefuelastheprimarycoolant．Inthiscase，sensibleheatingofthefuelisnotenough，andendothermicreactionsl

6、ikecatalyticcrackingareneeded．ZSM-5isafuelcrackingcatalystwhichhasasuperiorperformance．Inthiswork，ZSM-5membranesweresynthesizedonnonporousstainlesssteelsupportsbycombiningone-stepinsituseedingwithonesecondarymembranegrowthstep．‘Thesuitabletechnologicalconditio

7、nsofsynthesisofZSM-5membraneswereinvestigatedinthispaper．TheeffectsofdifferentsynthesisparametersoncrystalmorphologyofthemembraneswerecharacterizedbyDLS，XRD，SEMandTEM．Theoptimizedthermaltreatmenttemperature，crystallizationtimeandthemolarcompositionforsilicalit

8、e．1seedwere98℃，48hand9TPAOH：25TEOS"1450H20：100EtOHrespectively,while185℃，48hand4TPAOH：25TEOS：2750H20：0．2AI(N03)3forsecondarygrowth．TheresultsofSEMobservationmayprovideanexplanation