烷烃催化裂解机理导向的催化剂设计及性能

《烷烃催化裂解机理导向的催化剂设计及性能》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、ＴＩＡＮＪＩＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ中国第—所现代鮮ＦＯＵＮＤＥＤＩＮ１８９５博士学位论文—级学科化学工程与技术：学科专业：化学工艺作者姓名：指导教师张香文教授刘国柱教授：天津大学研究生院２０１７年６月烷烃催化裂解机理导向的催化剂设计及性能DesignandPerformanceofCatalystforCatalyticCrackingofAlkanes一级学科：化学工程与技术学科专业：化学工艺作者姓名：侯旭指导教师：张香文教授刘国柱教授天津大学化工学院二零一七年六月摘要石脑油催化裂解是新型低碳烯烃制备工艺的代表技术之一，有望成为低碳

2、烯烃的主要来源。本文系统研究了分子筛催化剂裂解石脑油烷烃的反应工艺，解析了正戊烷催化裂解的反应网络，探讨了元素改性和高温再生对基元反应及裂解性2-能的影响，在元素表面改性（CLD）作用机理的指引下，设计了SO4/TiO2/ZSM-5催化剂，旨在阐述分子筛催化剂、基元反应和裂解性能之间的内在联系，为石脑油催化裂解工艺的催化剂设计提供理论指导。针对分子筛催化剂裂解烷烃的反应网络复杂，目标产物难以与基元反应定性关联等问题，本文以正戊烷为模型分子，结合B酸引发机理，解析了其催化裂解的反应网络，发现初始断键主要是C-H/C2-C3键，生成碳正离子中间体，引发氢转移、Beta裂解及部分副反应。

3、通过调控初始键及与碳正离子关联的基元反应，可改善最终的产物分布。与HZSM-35和H-Beta分子筛相比较，HZSM-5的孔径适中，优化了其对初始断键、氢转移及副反应的影响，更适合烷烃高温裂解制备低碳烯烃。烷烃催化裂解基元反应的选择性调控及其对裂解性能的影响是当前研究的难点之一。本文利用元素改性和高温再生修饰ZSM-5催化剂，发现Sr、Zr和La改性选择性强化了氢转移反应，提升了裂解活性，且其促进作用按照Sr

4、而，强化了部分副反应，导致丙烯/乙烯比降低、催化剂快速失活。CLD法使改性元素在ZSM-5分子筛外表面富集，保留了其独特的MFI结构、微孔结构和酸性质。ZSM-5分子筛的CLD表面修饰促进了吸附扩散过程，提升2-2-了裂解活性。通过在TiO2-CLD沉积层中引入SO4基团，制备了SO4/TiO2/ZSM-5催化剂，进一步强化了吸附扩散过程、提升了裂解活性，且选择性阻碍了低碳烯烃到环烃、芳烃的反应路径，有效抑制了直链烷烃催化裂解过程中，催化剂外表面积炭。关键词：烷烃，分子筛，催化裂解，反应机理，元素改性，高温再生，表面修2-饰，SO4/TiO2/ZSM-5IABSTRACTNapht

5、hacatalyticcrackingisoneoftherepresentativetechnologiesforthenewproductionprocesses,andisexpectedtobethemainsourceoflightolefinsinfuture.Inthispaper,naphthacrackingoverthezeolitebasedcatalystshasbeensystematicallyinvestigated,includinganalysisofthereactionnetworkforn-pentanecatalyticcracking,e

6、xplorationofinfluencesofelementincorporationandhigh-temperatureregenerationontheelementreactionsandcrackingperformance,2-anddesignofSO4/TiO2/ZSM-5catalystdirectedbythesurfacemodificationmechanism.Thepurposeistoelucidatetheintrinsicrelationshipbetweencatalysts,elementreactions,andcrackingperfor

7、mance,providingtheoreticalguidanceforcatalystdesigninnaphthacatalyticcrackingprocess.Reactionnetworkforalkanescrackingoverzeolitesiscomplex,anditishardtodefinetherelationshipbetweenproductsandreactionpathways.Inordertosolvetheproblems,t