小晶粒SAPO-34分子筛的三段晶化法合成及MTO性能研究

发布时间：2020-04-16 10:10

【摘要】：SAPO-34分子筛能够高选择性地催化甲醇转化制低碳烯烃(MTO)。小晶粒SAPO-34分子筛外表面积大,孔道短,易于甲醇和烯烃的扩散,从而利于提高晶粒内部孔腔利用效率、抑制催化剂的失活、延长催化剂的寿命和提高烯烃的选择性。小晶粒SAPO-34分子筛通常以四乙基氢氧化铵(TEAOH)为模板剂制备,但TEAOH价格昂贵,致使制备成本提高。本文提出三段水热晶化法,并以价格相对低廉的三乙胺(TEA)和吗啡啉(MOR)为模板剂,制备了小晶粒的SAPO-34分子筛。并采用XRD探究了分子筛的晶相,SEM观察了分子筛微观形貌和尺寸特征,物理吸附分析了分子筛孔结构信息,化学吸附得到了分子筛酸强度分布及酸量,并在固定床反应器中评价了分子筛的MTO催化性能。主要研究结果如下:1.在传统一段、两段水热晶化基础上,提出采用三段水热晶化法合成小晶粒SAPO-34分子筛。结果表明,三段晶化法合成的SAPO-34分子筛粒径最小,收率最高。以TEA为模板剂时,一段、两段和三段法合成的SAPO-34分子筛粒径分别为10、5和1.5μm,收率依次为51.56%,69.55%和74.21%。以MOR为模板剂时,一段、两段和三段法合成的SAPO-34分子筛粒径分别为15、5和3μm,收率依次为39.68%,66.64%和68.96%。以TEAOH为模板剂时,一段、两段和三段法合成的SAPO-34分子筛粒径分别为750、600和400 nm,收率依次为38.23%,41.33%和49.70%。2.三段晶化法所合成SAPO-34分子筛的寿命和烯烃选择性显著改善。以TEA为模板剂时,催化寿命由一段法的205 min提高到三段法的330 min,烯烃选择性(C2=~C4=)的最高值由一段法的92.66%提高到三段法的94.68%。以MOR为模板剂时,催化寿命由一段法的180 min提高到三段法的275 min,烯烃选择性(C2=~C4=)的最高值由一段法的90.53%提高到三段法的92.46%。以TEAOH为模板剂时,催化寿命由一段法的245min提高到三段法的475 min,乙烯与丙烯(C2=~C3=)选择性的最高值由一段法的77.64%提高到三段法的80.43%,丁烯选择性略微下降。3.对三段水热晶化条件的优化。得出:当高温段晶化时间控制在60 min左右,低温段晶化温度控制在100℃(MOR为模板剂时,控制在130℃)附近时,合成的SAPO-34分子筛其低碳烯烃选择性与催化寿命均达到最佳。4.对三段水热晶化机理的探讨。第一阶段是初级与次级结构单元产生的高温阶段,适当的晶化时间(60min)有利于产生更多的结构单元;第二阶段是形成晶核的低温阶段,适当的晶化温度(100~130℃)有利于大量微小晶核的形成;第三阶段是晶核生长,晶体长大的高温阶段,上一阶段形成的微小晶核此时逐渐生长,长大为小尺寸晶体。
【图文】：

.1 Mobil 公司采用 ZSM-5 分子筛作催化剂的甲醇转化流程图 公司的 MTO 技术的 MTO 工艺流程图如图 1.2 所示[12]，该工艺采用组分为 SAPO-34 分子筛，反应在可循环再生流化

图 1.2 UOP/Hydro MTO 工艺流程图化物所的 MTO 技术物所的 MTO 工艺流程图如图 1.3 所示。中科院大连机构，从针对 SAPO-34分子筛催化剂制备和 MTO
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O643.36;TQ221.21

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本文编号：2629666