溴甲烷高選擇性轉(zhuǎn)化為芳烴的催化研究.pdf

1、隨著石油資源日趨枯竭和原油價格居高不下,儲量相對豐富的天然氣的綜合利用越-來越受到關(guān)注。甲烷經(jīng)溴甲烷制備高附加值的芳烴是高效利用天然氣的有效方式,也為芳烴開辟了新的合成路線,對緩解芳烴原料的缺乏具有現(xiàn)實意義。本論文旨在研究溴甲烷制備芳烴的高效催化劑,試圖揭示催化劑的構(gòu)效關(guān)系、反應(yīng)機(jī)理和失活機(jī)理。
　　 本論文首先研究了商業(yè)HZSM-5分子篩負(fù)載PbO催化劑上的溴甲烷芳構(gòu)化反應(yīng)情況?？疾炝溯d體、改性組分、焙燒條件、反應(yīng)條件等因素對

2、催化劑性能的影響。結(jié)果表明,HZSM.5分子篩載體優(yōu)于SiO2、A1203、ZrO2和HSAPO-34分子篩；PbO表現(xiàn)出優(yōu)于其他金屬氧化物的芳構(gòu)化性能；最佳的PbO負(fù)載量和HZSM-5分子篩硅鋁比分別為5wt％和70；450°C焙燒8h的5wt.％-PbO/HZSM-5催化劑性能最佳；360°C左右的反應(yīng)溫度和較低的溴甲烷空速有利于提高芳烴的選擇性。XRD、SEM等表征結(jié)果表明,HZSM-5的酸性質(zhì)對溴甲烷芳構(gòu)化反應(yīng)尤其重要；PbO高

3、度分散于HZSM-5分子篩表面,顯著減少了催化劑表面的中強(qiáng)酸密度,稍微增加了弱酸和強(qiáng)酸密度,從而促進(jìn)了溴甲烷的芳構(gòu)化,芳烴收率達(dá)31.6％；反應(yīng)物在催化劑表面的積炭是導(dǎo)致催化劑失活的主要因為。
　　 為了尋求更加高效的催化劑,以廉價的正丁胺為模板劑,本文采用水熱晶化法成功合成了小晶粒HZSM-5分子篩,并在固定床反應(yīng)裝置上評價了其對溴甲烷轉(zhuǎn)化為芳烴反應(yīng)的催化性能。系統(tǒng)考察了投料硅鋁比、母液堿度、氯化鈉添加量、晶種、晶化時間等因素

4、對合成產(chǎn)物的收率、物化性質(zhì)和催化性能的影響,并采用XRD、SEM、NH3-TPD等手段對部分合成的分子篩進(jìn)行了表征,還關(guān)聯(lián)了催化劑的構(gòu)效關(guān)系。結(jié)果表明,當(dāng)投料中S102/A1203為70,正丁胺(BTA)/SiO2為0.2847,Na2O/SiO2為O.1237,H2O/SiO2為37.4,NaCI/A12O3為60,添加自制品種為5wt.％/SiO2,晶化條件為100°C/24h—170°C/24h時,合成的HZSM-5分子篩結(jié)晶完好