碱处理和Zn改性ZSM-5分子筛上乙醇芳构化性能的研究.pdf

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1、第４４卷第１期应用化工Ｖｏｌ．４４Ｎｏ．１２０１５年１月ＡｐｐｌｉｅｄＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙＪａｎ．２０１５碱处理和Ｚｎ改性ＺＳＭ５分子筛上乙醇芳构化性能的研究１２１３孙爱明，倪友明，欧丽娟，李光兴（１．湖南工学院材料与化学工程学院，湖南衡阳４２１００２；２．中国科学院大连化学物理研究所，辽宁大连１１６０２３；３．华中科技大学化学与化工学院，湖北武汉４３００７４）摘要：采用ＮａＯＨ溶液处理和浸渍Ｚｎ的方式对ＺＳＭ５分子筛进行改性，考察其催化乙醇芳构化性能。结果表明，改性后的ＺＳＭ５分子筛保持了原有的骨架结构，比表面积

2、和孔容增加了，酸性分布发生了变化；改性后的分子筛的寿命和轻质芳烃（ＢＴＸ）产率都有所提高；经过０．４ｍｏｌ／ＬＮａＯＨ溶液处理后再浸渍０．８％的Ｚｎ的ＨＺＳＭ５具有－１最佳的乙醇芳构化性能，在反应温度４３７℃、压力０．１ＭＰａ、质量空速（ＷＨＳＶ）３．２ｈ时，ＢＴＸ的初始产率可以达到约４５％，１０ｈ后才缓慢降到３０％。关键词：ＺＳＭ５分子筛；碱处理；Ｚｎ改性；乙醇芳构化中图分类号：ＴＱ４２６；Ｏ６４３文献标识码：Ａ文章编号：１６７１－３２０６（２０１５）０１－００９５－０４Ｓｔｕｄｙｏｎｅｔｈａｎｏｌａｒｏｍａｔｉｚａｔｉｏｎｐ

3、ｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆａｌｋａｌｉｔｒｅａｔｅｄａｎｄＺｎｍｏｄｉｆｉｅｄＺＳＭ５ｚｅｏｌｉｔｅｓ１２１３ＳＵＮＡｉｍｉｎｇ，ＮＩＹｏｕｍｉｎｇ，ＯＵＬｉｊｕａｎ，ＬＩＧｕａｎｇｘｉｎｇ（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｕｎａｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｅｎｇｙａｎｇ４２１００２，Ｃｈｉｎａ；２．ＤａｌｉａｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＰｈｙｓｉｃｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｄａｌｉａｎ１１６０２３，Ｃｈｉｎａ

4、；３．ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｕａｚｈｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｍｏｄｉｆｉｅｄＺＳＭ５ｚｅｏｌｉｔｅｓｗｅｒｅｐｒｅｐａｒｅｄｂｙＮａＯＨｔｒｅａｔｍｅｎｔａｎｄＺｎｉｍｐｒｅｇｎａｔｉｏｎ，ｔｈｅｃａｔａｌｙｔｉｃｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｅｔｈａｎｏｌａｒｏｍａｔｉｚａｔｉｏｎｗａｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｆｒａｍｅ

5、ｗｏｒｋｏｆｔｈｅｍｏｄｉｆｉｅｄｚｅｏｌｉｔｅｓｗａｓｒｅｔａｉｎｅｄｗｈｉｌｅｔｈｅｓｐｅｃｉｆｉｃｓｕｒｆａｃｅａｒｅａａｎｄｐｏｒｅｖｏｌｕｍｅｉｎｃｒｅａｓｅｄａｎｄｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅａｃｉｄｓｉｔｅｓｃｈａｎｇｅｄｇｒｅａｔｌｙ，ａｎｄｔｈｅｍｏｄｉｆｉｅｄｚｅｏｌｉｔｅｓｅｘｈｉｂｉｔｅｄｄｒａｍａｔｉｃｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｓｉｎｃａｔａｌｙｔｉｃｌｉｆｅｔｉｍｅａｎｄｔｏｔａｌｌｉｇｈｔａｒｏｍａｔｉｃｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓ（ＢＴＸ）ｙｉｅｌｄ．ＴｈｅｉｎｉｔｉａｌＢＴＸｙｉｅｌｄｏｎｔ

6、ｈｅＨＺＳＭ５－１ｍｏｄｉｆｉｅｄｗｉｔｈ４ｍｏｌ／ＬＮａＯＨａｎｄ０．８％Ｚｎｗａｓａｂｏｕｔ４５％ａｔ４３７℃，０．１ＭＰａａｎｄＷＨＳＶｏｆ３．２ｈ，ｓｌｉｇｈｔｌｙｄｅｃｒｅａｓｉｎｇｔｏ３０％ａｆｔｅｒ１０ｈｏｎｓｔｒｅａｍ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＺＳＭ５ｚｅｏｌｉｔｅ；ａｌｋａｌｉｔｒｅａｔｍｅｎｔ；Ｚｎｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｅｔｈａｎｏｌａｒｏｍａｔｉｚａｔｉｏｎ［２３］［４］苯、甲苯、二甲苯等轻质芳烃是有机化学品和高中强酸位点，被广泛用于各种烃类或醇类的［５］［５］［６］分子产业的重要原材料，其主要来源于石油炼

7、制重芳构化反应。研究表明，通过Ｚｎ、Ｇａ、Ｍｏ２Ｃ、整工艺。然而石油是不可再生资源，随着其可使用Ｐｔ［７］、Ｃｅ［８］、Ｃｕ［８］、Ｆｅ［９］等金属改性的ＺＳＭ５分子筛量的减少，导致ＢＴＸ的价格一直居高不下。乙醇是催化剂，在乙醇芳构化反应中的活性比未改性的分一种可再生的生物质资源，特别是以纤维质为原料子筛的催化活性要高，但这些仅金属改性的催化剂生产乙醇的技术的巨大突破使乙醇的生产更为成仍存在容易快速结焦失活的问题。通过在微孔［１］熟。因此，将生物乙醇催化成芳烃，可以大大减ＺＳＭ５分子筛上扩孔（如水蒸气处理、碱处理［１０１１］少

8、芳烃产品对石油的依赖，符合可再生资源的开发［１２１３］等）、合成纳米ＺＳＭ５分子筛、将金属离子合成利用和可持续发展要求，是当今研究的热点。［１３］到ＺＳＭ５分子筛骨架上等方法在一定程度上能ＺＳＭ５分子筛的孔径与苯类分子尺度相当