甲醇制烴改性分子篩催化劑的制備及性能研究.pdf

1、甲醇是一種連接煤炭資源和清潔能源的重要紐帶，應(yīng)用十分廣泛，大量的煤制甲醇項(xiàng)目投產(chǎn)，造成甲醇產(chǎn)能嚴(yán)重過剩。甲醇制烴工藝可以消耗過剩的甲醇產(chǎn)能，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。甲醇制汽油工藝是煤基可獲得汽油的路線，可以降低對外石油的依存度。HZSM-5分子篩采用過渡金屬改性，可以提高催化劑性能。對改性分子篩進(jìn)行MTG動(dòng)力學(xué)研究，獲取分子篩動(dòng)力學(xué)相關(guān)參數(shù)，來指導(dǎo)MTG反應(yīng)器的改造和優(yōu)化反應(yīng)條件。
　　本論文采用原位合成方法，制備出HZSM-5、Fe

2、-HZSM-5和Zn-HZSM-5分子篩，并采用XRF、XRD、BET等表征進(jìn)行分析。在固定床絕熱反應(yīng)器上，在內(nèi)外擴(kuò)散影響排除下，對Fe-HZSM-5和Zn-HZSM-5分子篩進(jìn)行活性評價(jià)。在此基礎(chǔ)上對MTG反應(yīng)的熱力學(xué)規(guī)律進(jìn)行相關(guān)探究，并對性能最好的Fe-HZSM-5和Zn-HZSM-5分子篩催化劑進(jìn)行甲醇制汽油反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究。研究結(jié)果如下:
　　(1)3.62wt％Fe-HZSM-5分子篩上汽油選擇性最高，分子篩催化劑的壽命較

3、長同時(shí)液烴中芳烴含量較低。因此，采用Chen和Reagan構(gòu)建的三集總動(dòng)力學(xué)模型對3.62wt％Fe-HZSM-5分子篩進(jìn)行MTG動(dòng)力學(xué)研究。得出的反應(yīng)速率表達(dá)式分別為k1=0.921×1012exp(-108600/RT)、k2=0.155×1012exp(-116400/RT)和k3=1.008×107exp(-96130/RT)。該模型可以準(zhǔn)確地闡述Fe-HZSM-5分子篩催化劑上MTG動(dòng)力學(xué)。
　　(2)2.54wt％Zn

4、-HZSM-5分子篩催化MTG反應(yīng)性能明顯高于其它Zn含量的Zn-HZSM-5分子篩，因此研究該分子篩催化劑上甲醇制汽油動(dòng)力學(xué)。三集總動(dòng)力學(xué)反應(yīng)速率表達(dá)式k1=1.154×1012exp(-97600/RT)、k2=0.687×1012exp(-105200/RT)和k3=1.739×107exp(-84700/RT)。不同溫度下，各組分在的實(shí)驗(yàn)值與模擬值隨空時(shí)增大的變化趨勢基本吻合。因此，三集總動(dòng)力學(xué)模型能夠表達(dá)Zn-HZSM-5分子