納米ZSM-5沸石的表征和催化性能研究.pdf

1、本文首先對我國典型催化裂化(FCC)汽油餾分的烴類組成進行了詳細分析，結(jié)果顯示，催化裂化汽油餾分中的烴類主要分布在C<,4>～C<,10>之間。烯烴主要集中于C<,4>～C<,8>之間，其在C<,5>和C<,6>中分布最多，烯烴對汽油辛烷值貢獻很大，其大量減少會降低汽油的辛烷值。減少汽油烯烴含量和提高汽油辛烷值的反應的熱力學分析表明，在通過氫轉(zhuǎn)移反應減少烯烴的同時，應當加強烯烴的骨架異構(gòu)化和環(huán)化反應來增加異構(gòu)烷烴和芳烴的含量，從而達到既

2、大幅度降低烯烴含量又維持汽油辛烷值的目的。 ZSM-5沸石催化劑具有優(yōu)異的芳構(gòu)化、異構(gòu)化和烷基化性能，已應用在許多烴類的轉(zhuǎn)化過程中。汽油中的烯烴有可能在ZSM-5沸石上通過異構(gòu)化、芳構(gòu)化和烷基化反應轉(zhuǎn)化為高辛烷值的異構(gòu)烷烴和芳烴，達到既降烯烴又保持辛烷值的目的。納米晶粒ZSM-5分子篩具有反應活性高、對產(chǎn)物特有的選擇性、抗積炭能力強等特點，在催化領(lǐng)域中的應用，已引起人們的廣泛關(guān)注。 本文在研究晶粒大小對ZSM-5催化劑降

3、烯烴性能影響的基礎(chǔ)上選擇降烯烴能力強、穩(wěn)定性好的納米晶粒ZSM-5沸石(20～50 nm)作為汽油降烯烴催化劑，系統(tǒng)地研究了納米HZSM-5沸石催化劑的降烯烴性能。 為了較深入理解汽油降烯烴過程的反應機理，重點考察了催化劑物化性能即吸附擴散性能、總酸度分布、酸中心類型分布的變化對降烯烴性能的影響。采用吸附速率曲線和正、環(huán)己烷的相對擴散系數(shù)Dn/Dc表征催化劑的擴散性能；采用氨程序升溫脫附(NH<,3>-TPD)、吡啶吸附紅外光譜

4、(FF-IR)等手段表征催化劑的酸性質(zhì)。 從基礎(chǔ)研究和應用研究的角度出發(fā)，研究了它們在納米HZSM-5催化劑上的反應特征和產(chǎn)物分布。模型反應物的研究為汽油餾分中烴類在納米以及改性納米HZSM-5催化劑上的轉(zhuǎn)化提供理論佐證，并證實了在大量降低汽油烯烴含量的同時保持汽油辛烷值不降低的可能性，為設(shè)計汽油改質(zhì)催化劑提供理論指導。 通過上述研究工作，主要得到以下結(jié)果： HZSM-5沸石的晶粒大小對活性和穩(wěn)定性影響很大，納米

5、晶粒HZSM-5沸石因其粒度小、微孔短、孔口多以及位于孔口和外表面的酸中心數(shù)量多以及對烷基芳烴和異構(gòu)烷烴等‘胖分子’的擴散阻力小，從而減少了積碳對納米HZSM-5上芳構(gòu)化、芳烴烷基化和直鏈烴異構(gòu)化反應的影響，所以具有活性高、穩(wěn)定性好的特點。評價結(jié)果表明：納米HZSM-5表現(xiàn)出很強的降烯烴能力，且辛烷值不降低。納米HZSM-5沸石對汽油的降烯烴作用得益于其優(yōu)異的芳構(gòu)化、異構(gòu)化和烷基化性能，納米。HZSM-5是理想的催化劑改性母體。但母體納