010-82930964 
编号：NMJS09622
篇名：面向原油催化裂解的纳米多级孔ZSM-5分子筛的合成研究
作者：李昭月
关键词： ZSM-5分子筛; 多级孔; 纳米; 原油催化裂解;
机构： 大连理工大学
摘要： 目前,原油催化裂解制低碳烯烃技术成为了石油领域的一大研究热点。这一技术可以显著降低综合能耗和碳排放,大幅增加乙烯、丙烯和轻芳烃等高附加值化学品的产量。ZSM-5分子筛由于具有适宜的孔结构和酸性,能够展现出特定的择型性、较高的催化活性和水热稳定性,是原油裂解的重要催化剂之一。在催化裂解领域,广泛采用的是传统的微孔ZSM-5分子筛,其晶体尺寸较大、微孔孔道较长,一方面容易造成原油大分子扩散困难,导致结焦、孔道堵塞和催化剂失活等问题;另一方面,不利于反应物分子与活性位点接触,不能充分发挥其催化作用。而纳米多级孔ZSM-5分子筛可以通过暴露更多的外表面酸性位点、缩短扩散的通道、提高容碳空间来有效改善上述问题。 本文针对以上问题进行了以下研究: 1.在高硅铝比体系下（凝胶SiO2/Al2O3=200）,使用四丁基氢氧化铵作为模板剂,探究了低温老化、铝源种类及晶种添加对纳米多级孔ZSM-5分子筛的构建和晶体形貌的影响。利用XRD、N2物理吸附、SEM、TEM等表征手段对晶化产物进行了物性表征。结果表明:在晶化过程中,低温老化处理可以延长晶化诱导期,使得分子筛的成核速率大于生长速率,从而降低晶化产物的晶粒度,有利于介孔的产生;铝源的选择对最终产物的形貌影响较小,构建多级孔效果最佳的铝源的排序为:异丙醇铝>硫酸铝>偏铝酸钠;添加晶种可以显著提高晶化产物的收率和相对结晶度,在添加2 wt%的液体晶种时造多级孔的效果最佳。与传统的微孔ZSM-5分子筛相比,该方法合成的纳米多级孔ZSM-5分子筛在1,3,5-三异丙苯及正十二烷的裂解反应中表现出了优异的催化性能。 2.在低硅铝比体系下（凝胶SiO2/Al2O3=30）,以四丙基氢氧化铵为模板剂,同时辅助微量尿素/葡萄糖作为晶化调节剂,探究了晶化条件、晶化调节剂种类及含量对合成纳米多级孔ZSM-5分子筛的影响。利用XRD、N2物理吸附、SEM、TEM等表征手段对晶化产物进行了物性表征,并跟踪了晶化过程,对晶化机理进行了探讨。结果表明:在晶化过程中,采用延长老化时间并缩短晶化时间的手段可以延长晶化诱导期,提高成核数量,从而降低晶化产物的晶粒度,形成更大的介孔孔容;适量尿素/葡萄糖的加入可以进一步降低晶体粒度,得到更大的介孔孔容。与传统的微孔ZSM-5分子筛相比,纳米多级孔ZSM-5分子筛具有更高的1,3,5-三异丙苯转化率,在加裂尾油的裂解固定床反应中表现出更强的裂解能力、优异的选择性和良好的抗失活性能。
