原位合成ZSM-5分子筛的研究

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原位晶化技术能有效提高活性组分的利用率且晶化产物可直接应用,近年来广泛应用于石油化工及精细化工领域特别是催化裂化反应中。本文以来源丰富、价格低廉的高岭土作载体同时作为部分硅铝源,少量工业级ZSM-5分子筛为晶种代替有机胺模板剂,利用原位晶化法合成ZSM-5分子筛,考察了原料配比、碱处理条件、晶化条件对合成分子筛的影响。采用XRD、FESEM、N2吸附-脱附以及NH3-TPD等手段对原位合成的ZSM-5分子筛进行了表征。结果表明碱处理的高岭土微球(CKM)上原位合成的ZSM-5分子筛最佳,其中碱处理条件为:7.4 wt%的NaOH溶液在95℃对CKM处理1.5 h;晶化条件为:工业硅溶胶作为补充硅源、南开工业级ZSM-5分子筛为晶种(SiO2/Al2O3=50,晶种量为SiO2总质量的10%)、NaOH/Al2O3=40、SiO2/Al2O3=60、H2O/SiO2=20、160℃下动态晶化48 h。此条件下原位合成的ZSM-5分子筛为多级孔结构,晶粒大小约0.8~1μm,较传统方法(约10μm)明显减小,比表面积128 m2/g,是已报道的数值的两倍,孔体积0.14 cm3/g。同时本文首次在甲醇制芳烃(MTA)中考察了原位合成ZSM-5分子筛的催化性能,三苯(BTX)中以二甲苯的选择性最高。  最后还研究了高岭土作硅铝源非原位法直接水热合成ZSM-5分子筛,其条件为:SiO2/Al2O3=40,NaOH∶SiO2=0.026,南开ZSM-5分子筛为晶种(工业级,SiO2/Al2O3=50,晶种量为SiO2总质量的10%),180℃静态晶化2h。合成的ZSM-5分子筛比表面积271m2/g,孔体积0.76 cm3/g,其中微孔体积0.13 cm3/g,均高于南开ZSM-5分子筛,MTA催化效果与之相差不大。
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