【摘 要】
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丙烯是化工生产中的常用原料之一。目前,市场对丙烯衍生物的需求不断增长,丙烯供求关系逐渐失衡。由于技术限制,通过石油裂解和催化裂化来提高丙烯产量的能力有限,常见的方法如甲醇制丙烯、烯烃歧化和丙烷脱氢等生产能力有限,同时能耗和成本方面比较高。所以,需要探索增加丙烯产量的新方法。乙醇制备丙烯(ETP)是目前新兴的研究方向。本文用双层ONIOM方法,从理论的角度研讨了H-Beta,H-FAU,H-MCM-
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丙烯是化工生产中的常用原料之一。目前,市场对丙烯衍生物的需求不断增长,丙烯供求关系逐渐失衡。由于技术限制,通过石油裂解和催化裂化来提高丙烯产量的能力有限,常见的方法如甲醇制丙烯、烯烃歧化和丙烷脱氢等生产能力有限,同时能耗和成本方面比较高。所以,需要探索增加丙烯产量的新方法。乙醇制备丙烯(ETP)是目前新兴的研究方向。本文用双层ONIOM方法,从理论的角度研讨了H-Beta,H-FAU,H-MCM-22,H-ZSM-5四种酸性沸石催化乙醇制丙烯的反应,计算得到了反应中各个中间体和过渡态的结构、能量、过渡态活化能,以及反应的势能面图。通过对比四种沸石的催化过程,得出以下结论:1、按照C7+途径乙醇制丙烯反应更容易在H-Beta和H-ZSM-5沸石上进行,H-ZSM-5沸石上C7+途径速率决定步骤(TS-C7-5,108.36 kJ?mol-1)的能量低于H-Beta上该步骤的能量(TS-C7-5,157.33 kJ?mol-1),表明乙醇制丙烯反应C7+途径在H-ZSM-5沸石上更容易进行;H-ZSM-5沸石上C8+途径速率决定步骤(TS-C7-6,158.20kJ?mol-1)的能量低于其他沸石,表明乙醇制丙烯反应C8+途径在H-ZSM-5沸石上更容易进行。2、在四种沸石上乙醇制丙烯反应C8+途径的速率决定步骤TS-C8-6的能量高于C7+途径的速率决定步骤TS-C7-5的能量,并且C8+途径涉及的过渡态较多,所以我们认为在四种沸石上,乙醇制丙烯反应机理是按照C7+途径进行的。3、综上所述,在H-ZSM-5沸石中反应能量最低,所以H-ZSM-5沸石可以作为催化乙醇制丙烯反应的最优沸石;此外,较C8+途径而言,C7+途径的速率决定步骤能量更低,反应过程更简单,因此乙醇制丙烯反应更倾向于在H-ZSM-5沸石上按照C7+途径进行。
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