晶粒大小与硅铝比对ZSM-35戊烯骨架异构化性能的影响

作     者：刘宗俨 

作者单位：中国石油大学(北京) 

学位级别：硕士

导师姓名：黄星亮;李长明;孔祥冰

授予年度：2020年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 081705[工学-工业催化] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：异构化 硅铝比 晶粒大小 ZSM-35 

摘      要：异构烯烃由于醚化反应活性相对较高,是高辛烷值汽油添加剂的反应原料,同时在其他工业生产和日常生活中也是非常重要的原料。针对目前正构烯烃骨架异构化反应催化剂普遍存在稳定性较差、成本较高的问题。本论文采用多种方法来合成ZSM-35分子筛,并且对分子筛的合成条件进行了探究。之后以炼厂醚后C为原料,探究了ZSM-35分子筛的硅铝比和晶粒大小对催化正构戊烯骨架异构化反应的影响。本文首先采用静态晶化法合成了ZSM-35分子筛,并且考察了所合成的分子筛催化剂的异构化性能。研究结果表明,采用静态晶化法时,高投料硅铝比ZSM-35分子筛的合成范围较窄,固收率和实际硅铝比偏低。随着硅铝比的增加,弱酸的酸强度和强酸的酸强度都逐渐降低。在硅铝比较低时,由于酸强度较强,导致聚合反应速率较快,催化剂活性中心积炭速率增大,导致催化稳定性降低。随着硅铝比的增加,酸强度和酸量逐渐减小,聚合反应速率降低,催化稳定性逐渐增大。然而,随着硅铝比的进一步增加,由于酸强度变弱,酸量减少,导致催化稳定性降低。在投料硅铝比100～120,实际硅铝比40～50左右,催化剂表现出了最佳的催化反应性能。随后采用动态无晶种法合成了ZSM-35分子筛。研究结果表明,动态无晶种法不需要晶种即可合成,固收率和实际硅铝比相对较高,所合成的分子筛的催化稳定性相对较好。动态无晶种法所合成的分子筛的硅铝比对催化正构戊烯骨架异构化反应的性能,同样呈现出先增大后减小的趋势。由于动态无晶种法所合成的ZSM-35分子筛的相对结晶度、固收率和实际硅铝比相对较高,导致最佳反应的硅铝比区间有所降低,在30～40左右。之后探究了不同晶粒大小ZSM-35分子筛的合成条件以及晶粒大小对催化性能的影响。结果表明,晶化时间对分子筛的晶粒的影响不大。提高晶化温度,分子筛的晶粒粒径会有所增大。而添加有机模版剂,虽然可以成功合成纳米晶粒的分子筛,但是含有杂晶,因此还需要进一步的探究。在合适的硅铝比范围内,合适的晶粒粒径会降低的分子筛的碎片程度,增加的分子筛的孔道数量,以及适中的酸强度和酸量,从而有助于提高分子筛的异构化性能。最后选取异构化性能较好的ZSM-35分子筛,负载Ni和Mo等过渡金属,来进行异构—加氢双功能催化剂的初步研究。结果发现,单独负载金属之后,所制备的催化剂虽然具有一定的加氢性能,但是难以做到选择性加氢,因此还需要做进一步的探究。