分子篩膜的制備和新型分子篩膜反應(yīng)器.pdf

1、本文以JamesWei[117]所建立的高對(duì)位選擇性反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型為基礎(chǔ)，提出了一種新型催化膜反應(yīng)器的模型，并進(jìn)行了數(shù)學(xué)模擬。證實(shí)了采用死端模型的改性ZSM-5分子篩催化膜反應(yīng)器，通過(guò)把反應(yīng)物與產(chǎn)物的分離，降低產(chǎn)物端壓力，能在甲苯的轉(zhuǎn)化率接近100％的情況下，對(duì)位選擇性仍保持在99％以上。并對(duì)模型的原料處理能力、轉(zhuǎn)化率以及對(duì)位選擇性的影響因素進(jìn)行了討論，為催化膜反應(yīng)器的開(kāi)發(fā)提供了理論依據(jù)。 在分子篩膜制備方面，首先以固體硅膠為硅

2、源制備出70nm尺度的silicalite-1分子篩，并以其作為晶種，采用無(wú)模板劑二次生長(zhǎng)法在α-Al2O3多孔支撐體表面合成出MFI型分子篩膜，發(fā)現(xiàn)多層晶粒膜生長(zhǎng)機(jī)理和兩種新的無(wú)模板劑二次生長(zhǎng)配方，可以制備出不同形貌的單層柱狀MFI型分子篩膜。制備多層晶粒膜和單層柱狀膜的關(guān)鍵區(qū)別是合成液與晶種層接觸的充分程度，如果固體膠狀物質(zhì)沉積在晶種層表面，就會(huì)阻礙上層晶種層向外生長(zhǎng)，而轉(zhuǎn)向各層晶粒共同發(fā)展，吸入晶種層的膠體物質(zhì)充填在晶粒間的空隙，

3、起彌補(bǔ)缺陷的作用。通過(guò)MFI型分子篩膜進(jìn)行了單氣體滲透測(cè)試，發(fā)現(xiàn)即使經(jīng)過(guò)450℃焙燒，采用無(wú)模板劑方法制備的分子篩膜仍然無(wú)法分離正丁烷/異丁烷。 以甲苯歧化為模型反應(yīng)，用改性HZSM-5分子篩膜組裝成催化膜反應(yīng)器，研究了多種因素對(duì)反應(yīng)過(guò)程的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，由于膜存在缺陷，大量甲苯原料通過(guò)缺陷擴(kuò)散到滲透端，甲苯轉(zhuǎn)化率只有1％左右。通過(guò)Mg2+離子交換和有機(jī)硅的化學(xué)液相沉積，無(wú)助于彌補(bǔ)缺陷，但可以通過(guò)縮小分子篩孔道或覆蓋外表面酸