ZSM-5分子篩催化甲醇制丙烯過程研究.pdf

1、丙烯生產(chǎn)的主要原料是石油，而石油資源又十分有限，以甲醇為原料制取丙烯，即MTP(Methanol to Propylene)技術(shù)越來越受到關(guān)注。MTP技術(shù)的研究重點(diǎn)在于催化劑的開發(fā)，主要集中在ZSM-5分子篩催化劑的改性研究。本文以ZSM-5分子篩為催化劑，在固定床積分反應(yīng)器上研究了催化劑硅鋁比、各種元素改性對催化劑性能的影響，并確定了最佳工藝條件。
　　 考察硅鋁比對催化劑性能的影響，發(fā)現(xiàn)硅鋁比對丙烯的選擇性有較大影響，硅鋁比

2、越大甲醇轉(zhuǎn)化率越低，丙烯選擇性卻隨硅鋁比增加而增加。且不同硅鋁比催化劑其最佳的反應(yīng)溫度存在一定差異。最終確定在硅鋁比50和硅鋁比200的ZSM-5催化劑反應(yīng)溫度分別選取400℃和450℃。
　　 采用非金屬元素P，過渡金屬Zn、Cu、Co、Ag，稀土元素Ce、La，堿及堿土金屬K、Mg分別對兩種硅鋁比催化劑進(jìn)行改性研究。表明K改性硅鋁比200的ZSM-5催化劑具有最佳的丙烯收率。進(jìn)一步考察了K濃度對改性催化劑性能的影響。最終確定

3、質(zhì)量分?jǐn)?shù)2％的K改性硅鋁比200的ZSM-5催化劑為甲醇制丙烯反應(yīng)的適宜催化劑。通過熱重測試考察了K改性對催化劑穩(wěn)定性的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，2％K改性對催化劑的穩(wěn)定性起到了進(jìn)一步的促進(jìn)作用。改性后催化劑積碳量更少，表面的活性中心在反應(yīng)過程受到的影響更小，從而使催化劑的壽命增加。
　　 在2％K改性ZSM-5分子篩催化劑基礎(chǔ)上，考察了反應(yīng)溫度、進(jìn)料空速、原料組成等因素對改性催化劑反應(yīng)性能的影響，發(fā)現(xiàn)溫度升高有利于提高甲醇轉(zhuǎn)化率和丙烯選

4、擇性，但溫度升高的同時(shí)，催化劑的結(jié)焦失活也進(jìn)一步加快?？账偬岣呒状嫁D(zhuǎn)化率和丙烯收率都下降，這種趨勢在空速大于3h-1后加劇。同時(shí)水在原料中的比重增加，甲醇轉(zhuǎn)化率和丙烯收率下降，而水可以作為熱載體將反應(yīng)熱及時(shí)移除，確保催化劑的壽命更長。確定最佳工藝條件為：反應(yīng)溫度450℃，原料進(jìn)料空速為3h-1，純甲醇進(jìn)料。以異丁烯模擬碳四烯烴回收過程，考察以2％K改性的ZSM-5分子篩為催化劑，反應(yīng)溫度450℃，甲醇進(jìn)料空速3h-1，常壓條件下固定床積