高岭土微球原位晶化合成ZSM-5沸石催化剂及其表征、应用

论文摘要

ZSM-5沸石广泛应用于石油化工过程,改善催化裂化汽油质量和生产乙烯、丙烯等重要的化工原料。采用原位晶化技术在高岭土微球中直接合成沸石分子筛材料,沸石生长于微球的内部表面,分散性好,在反应过程中能更好地发挥作用。载体具有活性和一定的中大孔,有利于原料油的预裂化以及沸石的分散和再生,在催化裂化与再生过程中起到传热和贮热作用。与采用半合成技术制备的催化剂相比,采用原位晶化技术制备的催化剂,在活性、水热稳定性、抗重金属性能、渣油裂化性能以及汽油选择性等方面都具有优势。 本论文以高岭土为原料,进行了高岭土微球合成ZSM-5沸石分子筛的研究及其表征、应用。系统地研究了高岭土微球在高温焙烧过程中的性质变化以及酸、碱抽提改性后的特性,考察了原位晶化催化剂的载体性质:研究了不同体系、不同合成条件下的晶化反应,分别在含有机胺模板剂和无有机胺模板剂的两种体系中,成功地在高岭土微球上合成了含量为27%左右的ZSM-5分子筛。其中,在无胺体系中合成ZSM-5沸石微球复合材料,该工艺不存在有机胺污染环境的问题,同时大大降低了沸石催化剂的制备成本;在正丁胺为有机模板剂的体系中,采用原位晶化技术在高岭土微球上合成了晶粒直径约0.2～1μm的小晶粒ZSM-5沸石。本论文运用XRD、IR、SEM、TG-DTG和N2吸附脱附等多种现代科学技术对沸石、催化剂等材料的结构、表面状态和活性中心等进行了表征,采用重油微反和小型固定流化床评价装置对催化剂性能进行了评价,详细讨论了高岭土原位晶化催化剂载体的性质、ZSM-5沸石材料合成条件和合成机理,以及所合成的原位晶化ZSM-5催化剂的物化性质与其催化反应性能之间的关系,取得了如下结果:

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1 前言
• 2 高岭土概况
• 2.1 资源状况
• 2.2 高岭土的基本性质
• 3 高岭土改性研究现状
• 3.1 焙烧高岭土特性
• 3.2 酸碱改性
• 3.3 锻烧高岭土的应用
• 4 高岭土合成分子筛技术
• 4.1 高岭土合成沸石机理
• 4.2 4A沸石合成
• 4.3 NaY沸石合成
• 4.4 NaX沸石合成
• 4.5 ZSM-5沸石合成
• 4.6 其它沸石合成技术
• 5 论文工作设想
• 参考文献
• 第二章 改性高岭土作为催化剂载体的性质研究
• 1 引言
• 2 实验部分
• 2.1 主要原料
• 2.2 碱抽提改性高岭土微球
• 2.3 酸抽提改性高岭土微球
• 2.4 高岭土微球活性硅、活性铝的测定
• 2.5 样品测试与表征
• 2.6 催化裂化反应评价
• 3 结果与讨论
• 3.1 高岭土微球在碱改性过程中的性质变化
• 3.2 碱改性高岭土微球的酸性和反应性能
• 3.3 高岭土微球在酸改性过程中的性质变化
• 3.4 酸改性高岭土微球的反应性能
• 4 结论
• 参考文献
• 第三章 以酸、碱抽提高岭土微球为原料合成ZSM-5沸石的研究
• 1 引言
• 2 实验部分
• 2.1 主要原料
• 2.2 酸、碱抽提改性高岭土微球
• 2.3 以酸、碱抽提高岭土微球为原料合成ZSM-5沸石
• 2.4 晶化产物分离
• 2.5 样品分析与表征
• 3 结果与讨论
• 3.1 酸、碱抽提改性高岭土微球
• 3.2 以酸抽提高岭土微球为原料合成 ZSM-5沸石
• 3.3 以碱抽提高岭土微球为原料合成ZSM-5沸石
• 4 结论
• 参考文献
• 第四章 高岭土微球无胺合成ZSM-5沸石的研究
• 1 引言
• 2 实验部分
• 2.1 主要原料
• 2.2 高岭土微球上无胺合成ZSM-5沸石
• 2.3 晶化产物分离
• 2.4 样品分析与表征
• 3 结果与讨论
• 3.1 硅源加入方式研究
• 3.2 高岭土微球中ZSM-5沸石合成条件研究
• 3.3 晶化过程中非原位晶化反应研究
• 3.4 晶化微球的分析与表征
• 4 结论
• 参考文献
• 第五章 原位晶化合成小晶粒ZSM-5沸石催化剂的研究
• 1 引言
• 2 实验部分
• 2.1 主要原料
• 2.2 ZSM-5沸石催化材料的合成
• 2.3 样品分析与表征
• 3 结果与讨论
• 3.1 外加硅源的加入方式对原位晶化产物的影响
• 3.2 高岭土微球在处理过程中的变化
• 3.3 高岭土微球原位晶化合成 ZSM-5的机理研究
• 3.4 高岭土微球中合成 ZSM-5的影响因素研究
• 4 结论
• 参考文献
• 第六章 小晶粒 ZSM-5沸石催化剂的表征、评价与应用研究
• 1 引言
• 2 实验部分
• 2.1 主要原料
• 2.2 高岭土微球原位晶化合成 ZSM-5沸石
• 2.3 ZSM-5晶化产物的改性
• 2.4 样品分析与表征
• 2.5 催化裂化反应选择性评价
• 3 结果与讨论
• 3.1 原位晶化产物的化学组成
• 3.2 原位晶化产物的分析表征
• 3.3 催化裂化反应选择性
• 4 结论
• 参考文献
• 发表论文与申请专利目录
• 作者简介
• 致谢