镍改性HZSM-5催化剂上甲醇芳构化反应性能的研究.pdf

《镍改性HZSM-5催化剂上甲醇芳构化反应性能的研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、石油炼制与化工2015年2月催化剂PETR0LEUMPR()CESSINGANDPETROCHEMICAIS第6卷第2期镍改性HZSM一5催化剂上甲醇芳构化反应性能的研究季洪强，张强，董雪，山红红(中国石油大学(华东)重质油国家重点实验室，山东青岛266580)摘要：采用浸渍法制备Ni改性的HZSM5催化剂，采用BET，XRD，PyFTIR，NH。TPD等分析手段对催化剂进行表征。以纯甲醇为原料，在固定床微反装置上，考察不同Ni负载量改性HZSM一5催化剂对甲醇芳构化(MTA)反应性能的影响。实验结果表明：Ni

2、的引入使催化剂产生了比较稳定的新I酸位；随着Ni负载量的增加，Ni／HZSM一5催化剂的总酸量增加，尤其是弱酸酸量；MTA反应的芳烃总收率随着Ni负载量的增加呈现先减少后增加然后又减少的趋势；Ni的引入可能改变了HZSM～5催化剂上MTA反应的路径，由氢转移芳构化向脱氢芳构化转变；生成的芳烃主要以C～c。芳烃为主，c和c+芳烃相对较少；副产物甲烷和CO收牢则随Ni负载量的增加而增加，这可能与Ni促进了甲醇的甲烷化反应有关。关键词：甲醇甲醇芳构化镍脱氢HZSM5苯、甲苯和二甲苯(BTX)主要来源于石油中分子筛(硅

3、铝比38，南开大学催化剂厂生产)，得钊的石脑油催化重整和蒸汽裂解制乙烯工艺u。然不同Ni负载量的Ni／HZSM5，Ni负载量()分别而，我国原油对外依存度逐年增加，存在能源战略为0．5，1．0，1．5，3．0，4．5，6．0。浸风险。因此，近年来，基于煤的甲醇芳构化(MTA)渍完成后，在140。C下干燥10h，然后在马福炉『十1工艺越来越受到重视。由于HZSM一5分子筛具有于550。C下焙烧2h。焙烧结束后，将一定比例的独特的三维孔道结构，在催化MTA反应中具有较分子筛、高岭土惰性基质和黏结剂进行混合、搅好的芳

4、烃选择性，因此，用于MTA过程的催化剂拌、烘干、焙烧、研磨和筛分，取粒径为8O～180目常以HZSM一5分子筛为活性组分。为了进一步提的催化剂备用。高催化剂在MTA过程中的芳烃选择性，许多研究1．2催化剂的物化性质表征工作集中于HZSM-5分子筛催化剂的改性方面，其催化剂的孔结构参数采用美国Quantachrome中，Ag／HZSM5催化剂[2和Ga／HZSM-5[4催化公司生产的QuadrasorbSI仪器测定；催化剂晶相剂能显著提高对芳烃的选择性，但是Ag和Ga成本和物相由荷兰Panalytical公司生产

5、的X’PERT较高，不适合工业应用。为此，目前迫切需要寻找一PROMPD衍射仪分析；催化剂的表面酸性采用美种廉价的改性元素。考虑到MTA过程包含一系列国ThermoNicolet公司生产的Nexsus傅复杂的反应，如烯烃的齐聚、环化和氢转移等芳构化叶变换红外光谱仪分析；催化剂酸量采用氨气程序反应，因此，将具有脱氢活性的Ni引入到HZSM-5升温脱附仪(NH。一TPD)分析；催化剂表面物种状态催化剂，MTA过程中间产物烷烃和环烯烃的脱氢采用氢气程序升温还原法(HTPR)分析。程度可能增强，进而增强其后续芳构化过程

6、。本课题利用浸渍的方法将Ni引入到HZSM一51．3催化剂的催化性能评价催化剂上，制备不同Ni负载量的Ni／HZSM一5催以纯甲醇为原料，在固定床微反装置}进行化剂，对催化剂的物化性质进行表征，并以纯甲醇催化剂性能的评价，催化剂装填量为3g，质量空为原料，在固定床微反装置上，通过MTA反应考速为3．27h，反应温度为400I(1l。察Ni负载量对催化剂性能的影响。收稿日期：201406—17；修改稿收到日期：2()l4()8l9。1实验作者简介：季洪强，硕士研究生，主要从事甲醇催化转化制芳烃的研究工作。1．1催

7、化剂制备通讯联系人：张强，Email：gir1zhangqiang@l63．COIII。首先，用不同浓度的硝酸镍溶液浸渍HZSM一5基金项目：青岛民生计划项目(No．13—13126一nsh)第2期季洪强，等．镍改性HZSM一5催化剂上甲醇芳构化反应性能的研究592结果与讨论处的两个还原峰归属于Ni与ZSM一5和载体的物理相互作用，温度越高，表明物理相互作用越大。2．1Ni／HZSM-5催化剂的物化性质表征720℃以上的还原峰归属于Ni与催化剂内部铝源图1为Ni／HZSM一5催化剂和分子筛的XRD形成的Ni—A

8、l尖晶石。由于催化剂组成中HZSM_5图谱。由图1(a)可知，Ni／HZSM一5催化剂上未发分子筛和高岭土都含有铝源，因此，Ni组分形成的现明显的Ni组分衍射峰，这表明Ni以无定形或上述3个还原峰可能是Ni组分与分子筛和高岭土者在XRD测量范围内以无法检测到的微晶形式共同作用的结果。高度分散于催化剂的表面。以未改性的HZSM-5分子筛为标准样，计算催化剂中Ni／HZSM一5分子筛的相对