介孔—中空ZSM-5分子筛的制备及其催化脂肪酸甲酯多产芳烃的研究

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:yayaguo123
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脂肪酸酯含有C12~C18的碳链,可通过合适的催化剂体系转化为芳烃。ZSM-5分子筛广泛应用于芳构化反应,但是因孔道狭窄、酸性太强影响脂肪酸酯芳构化的芳烃收率和稳定性。本论文通过水热合成制备ZSM-5分子筛,对其进行碱处理和Zn改性调控孔道结构和酸性,并采用油酸甲酯作为反应物,在同一反应条件下考评各分子筛的催化性能,探究孔道结构及酸性质对催化性能的影响。首先,通过水热法合成粒径为150 nm左右的ZSM-5分子筛,利用TPAOH及TPAOH/NaOH混合碱溶液作为碱源,制备出中空、介孔-中空ZSM-5分子筛。介孔-中空ZSM-5分子筛在中空的分子筛的壳壁上存在介孔结构。中空和介孔结构的存在缩短了扩散距离,减小了扩散阻力,同时后处理过程的重结晶作用使Br(?)nsted酸及总酸量增多,提高了芳构化性能,降低了焦炭产率。相较于常规ZSM-5分子筛,介孔-中空分子筛上裂化气体收率由36.44 wt%降至24.39 wt%,芳烃收率由45.36 wt%至55.65 wt%,积碳量由1.77 wt%低至1.16 wt%。其次,利用Zn改性常规ZSM-5、中空ZSM-5和介孔-中空ZSM-5分子筛。表征结果证明,常规ZSM-5负载的Zn主要分布在分子筛的外表面,少量的Zn会进入分子筛的微孔堵塞孔道;中空ZSM-5负载的Zn主要分布于内部空腔及外表面,提高了Zn的分散度和利用效率;对于介孔-中空ZSM-5,除了在分子筛的内外表面分布还负载于介孔内,其分散程度最好。催化反应评价结果表明,引入Zn之后三种分子筛的芳烃收率有不同程度的提高。同时考察了Zn负载量对于催化性能的影响,当负载量由1 wt%提升至3 wt%时,芳烃收率由56.22 wt%升至58.11 wt%,而再将负载量提升至5 wt%,芳烃收率反而降至54.63 wt%,说明在较低负载量引入Zn有利于提升芳烃收率。最后,利用水热合成法制备出粒径在482 nm左右的插晶型ZSM-5分子筛,并使用TPAOH溶液进行后处理,制备出插晶型介孔-中空ZSM-5分子筛。催化反应结果表明,与插晶型ZSM-5分子筛相比,插晶型介孔-中空ZSM-5分子筛的液体产物中芳烃含量由83.45 wt%增长至92.80 wt%,芳烃收率也由51.09 wt%提升至56.31 wt%,说明了介孔-中空ZSM-5分子筛有利于催化油酸甲脂生产芳烃。
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