無晶種合成zsm-分子篩的研究

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1、山東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要摘要液化石油氣在催化劑作用下芳構(gòu)化生成的輕芳烴，既可以用于基本有機化工原料有可以用于生產(chǎn)高辛烷值汽油，液化石油氣芳構(gòu)化反應(yīng)提高自身利用率的同時又增加經(jīng)濟效益。ZSM-5分子篩應(yīng)用與固定床催化裂化、流動床催化裂化具有深遠的研究價值。本文主要從三個方面研究ZSM-5分子篩：（1）分子篩的合成以水玻璃、硫酸鋁為主要原料乙醇為模板劑，在無晶種條件下進行ZSM-5分子篩合成工作的研究，通過XRD物相分析，討論晶化時間、晶化溫度、模板劑用量對分子篩合成的影響。（2）單金屬改性分子篩本文選擇的金屬均為廉價金屬，在對芳構(gòu)化具有相同影響力的

2、情況下，廉價金屬具有更強的探索價值?；钚詢r位比較主要為：K+、Ag+；Zn2+、Ni2+、Cd2+、Fe2+，通過XRD、Py-IR、SEM、BET表征手段考察各金屬負載量對分子篩晶體結(jié)構(gòu)、物化性能的影響，微型流動床反應(yīng)裝置測定其對液化氣芳構(gòu)化反應(yīng)的影響。（3）雙金屬改性分子篩雙金屬改性分子篩在單金屬負載的基礎(chǔ)上選擇催化劑性能較高的改性催化劑作為第二次負載催化劑的母體催化劑，分析物化性能的變化及雙金屬負載后對催化劑芳構(gòu)化性能的影響。結(jié)果表明：（1）在無晶種以廉價的乙醇為模板劑條件下可以通過合理調(diào)節(jié)實驗條件合成ZSM-5分子篩，并且有較好的結(jié)晶度。合成

3、ZSM-5分子篩的適宜條件為：晶化溫度180℃、晶化時間35h，乙醇硅比為1。（2）單金屬中鋅改性催化劑芳構(gòu)化性能最高，催化劑芳構(gòu)化性能對比：Zn/HZSM-5>Ni/HZSM-5>Ag/HZSM-5>HZSM-5>Cd/HZSM-5>Fe/HZSM-5（3）雙金屬負載后雙金屬催化劑性能對比：Ni/Zn-HZSM-5>HZSM-5>Cd/Zn-HZSM-5、Fe2+/Zn-HZSM-5、Fe3+/Zn-HZSM-5關(guān)鍵詞：液化氣；HZSM-5；合成；改性；芳構(gòu)化10山東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論第一章緒論1.1引言目前，液化石油氣多作為民用燃料，

4、對其化工綜合利用效率低。國內(nèi)對液化石油氣的工業(yè)利用率僅為16%左右遠遠落后于發(fā)達國家的綜合利用率（美國為80%-90%、日本為64%、西歐為60%）。隨著我國正實施“西氣東輸”計劃的實施，液化氣的民用市場將會被天然氣取代，天然氣銷量迅速上升會對液化石油氣市場造成嚴重阻礙。因此如何最大化利用液化石油氣資源成為國內(nèi)所有化工行業(yè)面臨的難題，液化氣的催化裂化、芳構(gòu)化等化工領(lǐng)域的應(yīng)用成為研究的重點。液化石油氣在催化劑作用下芳構(gòu)化生成的輕芳烴，既可以用于基本有機化工原料有可以用于生產(chǎn)高辛烷值汽油，液化石油氣芳構(gòu)化反應(yīng)提高自身利用率的同時又增加經(jīng)濟效益?！叭健笔?/p>

5、指苯、甲苯、二甲苯，是最基礎(chǔ)的化工原料，它在合成纖維、合成橡膠、合成樹脂及合成多種精細化學(xué)品應(yīng)用中十分普遍。根據(jù)預(yù)測可知，全球范圍內(nèi)對苯、甲苯、二甲苯的需求增長率分別為4.4%、3-4%、5.4%，國內(nèi)的需求增長率高于全球的增長率分別為10%、8.2%、9.1%?，F(xiàn)階段，我國已是三苯（BET）的凈進口國，國內(nèi)對苯、甲苯、二甲苯的需求量分別為200萬噸、100萬噸、230-300萬噸[1]。國內(nèi)基本有機化工原料的短缺問題得到解決已經(jīng)是刻不容緩的事情。1.2ZSM-5分子篩的合成與改性1.2.1ZSM-5分子篩介紹ZSM-5分子篩是一種高硅三維交叉直通道

6、的新結(jié)構(gòu)沸石分子篩。沸石分子篩是基本結(jié)構(gòu)單元為TO4四面體(T=Si和A1)骨架為結(jié)構(gòu)單元聯(lián)接成的鏈狀結(jié)構(gòu)(五硅鏈——Pentasil鏈)聯(lián)結(jié)組成的晶態(tài)硅鋁酸鹽，其具有規(guī)整、均勻的微孔孔道;ZSM-5沸石分子篩屬于高硅五元環(huán)型(Pentasil)沸石，其晶胞可表示為:NanAlnSi96–nO192·16H2O10山東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論，(n為晶胞中的A1原子數(shù),n=0~27)。在ZSM-5沸石的骨架結(jié)構(gòu)中存在兩種相互交叉的，在平行于c軸和a軸方向分別呈直線型和之字形孔道體系，如圖所示。ZSM-5分子篩焙燒或某些化學(xué)處理后，其存在的正交晶

7、系與單斜晶系可以相互轉(zhuǎn)變，只轉(zhuǎn)變一種原子位移而不發(fā)生骨架結(jié)構(gòu)的變化。該沸石分子篩屬于中孔沸石，因其大多數(shù)的孔徑在0.55nm左右,具有親油疏水，熱和水熱穩(wěn)定性高等特性[2]。在石油化工中有廣泛應(yīng)用，是生產(chǎn)乙烯和丙烯等重要的化工原料同時能夠改善催化裂化汽油質(zhì)量，在國內(nèi)70%以上的汽油都是催化裂化汽油，而提高催化裂化汽油的辛烷值又是提高整體汽油辛烷值方式中最經(jīng)濟快捷的，而ZSM-5分子篩是最好的選擇[3]。1.2.2ZSM-5分子篩的合成1.沸石分子篩合成機理自從1756年分子篩被瑞典礦物學(xué)家發(fā)現(xiàn)并命名為沸石后，人們對沸石分子篩合成方法、合成時的晶化機理

8、及生長過程不斷深入研究。雖然大部分沸石已經(jīng)合成成功并且投入生產(chǎn)，但分子篩合成機理涉及硅酸根與鋁酸根的縮聚、溶