纳米ZSM-5沸石催化剂上C5-C8混合烷烃芳构化反应的研究

论文摘要

轻烃芳构化是一种利用廉价原料增产芳烃的新工艺。本文用SEM、XRD、XRF,动态吸附量测定、NH3-TPD、吡啶吸附FT-IR等表征手段及小型固定床反应器研究了沸石晶粒度、酸度和改性等因素对ZSM-5催化剂在一种加氢裂解汽油抽余油芳构化反应中的性能的影响,得到了以下结果:（1）在适当温度（450℃）下进行水蒸气钝化能显著提高催化剂的芳构化选择性,减少甲烷和乙烷等低碳烷烃的生成。在水蒸气钝化改性的基础上进一步用锌盐或铜盐浸渍改性,可以显著提高催化剂的抗积炭失活能力。（2）酸度表征结果说明,在450℃下用水蒸气钝化催化剂能降低催化剂的表面酸量和酸强度。而铜、锌改性则进一步减少了催化剂表面的B酸中心同时增加了L酸中心。改性催化剂的芳构化性能变化是由上述酸度变化造成的。（3）水蒸气钝化和负载氧化锌的顺序对纳米HZSM-5催化剂的芳构化性能影响不大。经过350h连续运转,催化剂的芳构化活性有所下降。经过五次失活-再生后催化剂的初活性与新鲜催化剂相当,但是稳定性下降。（4）在相同的反应条件下,引入第二改性金属氧化物,可以显著提高催化剂的芳构化选择性,减少干气副产物的生成。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 文献综述
• 1.1 芳烃的来源及其利用现状
• 1.1.1 芳烃的来源
• 1.1.2 国内外芳烃的利用现状
• 1.2 轻质烃芳构化技术研究进展
• 1.2.1 国内外轻质烃芳构化技术研究现状
• 1.2.2 轻质烃芳构化催化剂研究进展
• 1.3 轻质烃芳构化反应机理
• 1.4 纳米沸石的特点及其在催化反应中的应用
• 1.4.1 纳米ZSM-5沸石的特点
• 1.4.2 纳米沸石在催化中的应用
• 1.5 选题依据及主要研究内容
• 1.5.1 选题依据
• 1.5.2 主要内容
• 2 实验部分
• 2.1 化学试剂及实验原料
• 2.1.1 化学试剂
• 2.1.2 芳构化原料及组成
• 2.2 催化剂的制备
• 2.3 催化剂物化性质表征
• 2.4 反应装置及催化剂芳构化性能评价
• 2.5 产物分析
• 3 不同晶粒大小ZSM-5沸石催化剂的芳构化反应
• 3.1 引言
• 3.2 不同晶粒度HZSM-5沸石的物化性质
• 3.2.1 不同晶粒度HZSM-5沸石晶貌
• 3.2.2 不同晶粒度HZSM-5沸石XRD表征
• 3.2.3 不同晶粒度ZSM-5沸石的硅铝比
• 3.2.4 不同晶粒度HZSM-5沸石催化剂的酸度分布
• 3.3 不同晶粒度HZSM-5沸石催化剂的芳构化反应
• 3.3.1 不同晶粒度HZSM-5沸石催化剂的芳构化性能
• 3.3.2 不同晶粒度HZSM-5沸石催化剂芳构化产物典型分布
• 3.3.3 不同晶粒度HZSM-5沸石催化剂芳构化反应积炭分析
• 3.4 临氢反应条件对纳米HZSM-5沸石催化剂催化性能的影响
• 3.5 小结
• 4 水蒸气钝化温度对纳米HZSM-5沸石催化剂芳构化反应性能的影响
• 4.1 引言
• 4.2 纳米HZSM-5沸石的水蒸气钝化改性
• 4.3 水蒸气钝化温度对纳米HZSM-5沸石催化剂的物化性质的影响
• 4.3.1 不同温度下水蒸气钝化的纳米HZSM-5沸石催化剂的XRD表征
• 4.3.2 不同温度下水蒸气钝化的纳米HZSM-5沸石催化剂的吸附性能
• 4.3.3 不同温度下水蒸气钝化的纳米HZSM-5沸石催化剂的酸度分布
• 4.4 水蒸气钝化温度对纳米HZSM-5沸石催化剂芳构化性能的影响
• 4.4.1 不同温度下水蒸气钝化的纳米HZSM-5沸石催化剂的芳构化性能
• 4.4.2 不同水蒸气钝化温度下纳米HZSM-5沸石催化剂芳构化产物分布
• 4.4.3 不同水蒸气钝化温度下纳米HZSM-5沸石催化剂芳构化反应积碳分析
• 4.5 小结
• 5 过渡金属氧化物改性对纳米HZSM-5沸石催化剂芳构化性能的影响
• 5.1 引言
• 5.2 不同过渡金属氧化物改性纳米ZSM-5沸石催化剂的制备
• 5.3 过渡金属氧化物改性对纳米HZSM-5沸石催化剂的物化性质的影响
• 5.3.1 不同过渡金属氧化物改性纳米HZSM-5沸石催化剂的XRD表征
• 5.3.2 不同过渡金属氧化物改性的纳米HZSM-5沸石催化剂的吸附性能
• 5.3.3 不同过渡金属氧化物改性的纳米HZSM-5沸石催化剂的酸度分布
• 5.4 过渡金属氧化物改性对纳米HZSM-5沸石催化剂芳构化性能的影响
• 5.4.1 不同过渡金属氧化物改性纳米HZSM-5沸石催化剂的芳构化性能
• 5.4.2 不同过渡金属氧化物改性后纳米HZSM-5沸石催化剂芳构化产物典型分布
• 5.4.3 不同过渡金属氧化物改性纳米HZSM-5沸石催化剂芳构化反应积碳分析
• 5.5 小结
• 6 水蒸气钝化前后Zn改性对纳米HZSM-5沸石催化剂芳构化性能的影响
• 6.1 引言
• 6.2 纳米ZnHZSM-5催化剂的制备
• 6.3 水蒸气钝化温度及Zn改性顺序对纳米HZSM-5沸石催化剂催化性能的影响
• 6.4 水蒸气钝化前后Zn改性对纳米HZSM-5沸石催化剂物化性能的影响
• 6.4.1 水蒸气钝化前后Zn改性纳米HZSM-5沸石催化剂的XRD表征
• 6.4.2 水蒸气钝化前后Zn改性的纳米HZSM-5沸石催化剂吸附性能
• 6.4.3 水蒸气钝化前后Zn改性的纳米HZSM-5沸石催化剂的酸度分布
• 6.5 水蒸气钝化前后Zn改性对纳米HZSM-5沸石催化剂芳构化性能的影响
• 6.5.1 水蒸气钝化前后Zn改性的两种纳米HZSM-5沸石催化剂再生稳定性
• 6.5.2 水蒸气钝化前后Zn改性的纳米HZSM-5沸石催化剂芳构化产物典型分布
• 6.5.3 水蒸气钝化前后Zn改性的纳米HZSM-5沸石催化剂芳构化反应积碳分析
• 6.6 Zn流失问题的初步探讨
• 6.7 小结
• 7 第二金属改性对纳米ZnHZSM-5沸石催化剂芳构化性能的影响
• 7.1 引言
• 7.2 第二金属元素改性纳米ZnHZSM-5催化剂的制备
• 7.3 第二金属氧化物改性的纳米ZnHZSM-5沸石催化剂酸中心分布
• 7.3.1 CuO改性纳米ZnHZSM-5沸石催化剂酸中心分布
• 7.3.2 CoO改性纳米ZnHZSM-5沸石催化剂酸中心分布
• 7.3.3 NiO改性纳米ZnHZSM-5沸石催化剂酸中心分布
• 7.4 第二金属氧化物改性对纳米ZnHZSM-5沸石催化剂芳构化性能的影响
• 7.4.1 CuO改性对纳米ZnHZSM-5沸石催化剂的芳构化性能的影响
• 7.4.2 CoO改性对纳米ZnHZSM-5沸石催化剂的芳构化性能的影响
• 7.4.3 NiO改性对纳米ZnHZSM-5沸石催化剂的芳构化性能的影响
• 7.5 加氢裂解汽油抽余油芳构化反应最优催化剂的筛选
• 7.6 小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢