SAPO-34合成、改性及其丁烯裂解催化性能的研究

发布时间：2020-11-13 12:45

　　 丙烯是重要的基本化工原料之一,由于市场对于丙烯衍生物产品的需求保持强劲增长,传统生产丙烯的方法已远不能满足市场的需求。近年来,丁烯催化裂化工艺受到广泛关注。作为丁烯催化裂化的核心,催化剂的选择成为研究的热点。SAPO-34分子筛在丁烯裂解反应中表现出较高的丙烯选择性,催化性能比较良好。本文合成了SAPO-34及改性的SAPO-34分子筛样品,分别使用XRD、NH3-TPD、SEM等表征手段对合成的催化剂样品进行了表征实验,并考察对比了合成的催化剂样品在丁烯催化裂解反应中的催化性能。首先,采用水热法合成法成功合成了SAPO-34分子筛。考察了硅含量对于SAPO-34分子筛合成的影响,实验数据表明,硅含量影响分子筛的酸性,硅含量越高,分子筛酸性越强。原料的转化率与硅含量有关,硅含量越大,转化率越高,而丙烯选择性随着硅含量的升高而降低,硅含量最低的SAPO-34样品丙烯选择性最高。其次,用不同模板剂成功合成了SAPO-34分子筛,考察了模板剂种类对分子筛的影响。不同模板剂引入硅的能力不同,导致进入骨架的硅含量不同,从而影响分子筛的酸性。用三乙胺(TEA)合成的样品酸量最多,酸性最强,用氮氮二甲基环己胺(DMCHA)作模板剂合成的样品酸量及酸强均最低。用TEA合成的样品在丁烯裂解反应中转化率最高,丙烯选择性最低,而用DMCHA合成的样品转化率最低,丙烯选择性最高。本文分别采用浸渍和水热合成法对SAPO-34进行了金属改性,改性金属为Ce与Mn,并用XRD、NH3-TPD等表征手段对改性后的样品进行了表征,并将改性后的样品应用于丁烯催化裂解反应中。对比SAPO-34与浸渍后的样品发现,金属浸渍会减少分子筛的酸量,削弱分子筛的酸强,且浸渍后的样品在丁烯裂解催化反应中的转化率与弱酸的强度呈现正相关的关系,弱酸强度越高,转化率越高。丙烯选择性与强弱酸酸量的比值有关,比值越大,丙烯选择性越小,表明强酸不适宜丙烯的生成,这两条规律与金属种类无关。对比两种金属浸渍的样品,发现Ce元素对弱酸的性质影响较大,而Mn元素对强酸的性质影响较大。对比SAPO-34与水热合成改性的样品数据,发现经水热改性后,样品的酸性发生较大变化,还发现丁烯裂解反应中转化率与强酸酸性有关,强酸越强,转化率越高,而丙烯选择性越低,说明强酸不适合丙烯的生成,且对比来说,Mn元素对强酸的影响更大。对比不同改性方法,水热合成法提升转化率的程度要高于浸渍法,寿命也高于浸渍法改性的样品。用Ce元素改性时,浸渍法提升丙烯选择性的程度要大于水热合成法。用Mn元素改性时,水热合成法提升丙烯选择性的程度要大于浸渍法。
【学位单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：O643.36;TQ221.212
【部分图文】：

第一章 文献综述第一章 文献综述PO-34 分子筛的简介APO-34 分子筛的结构PO-34 分子筛是 1985 年美国联合碳化物公司（UCC）开发的磷酸硅铝系受人们瞩目并且试验最多的分子筛。其与菱沸石(CHA)具有相同的结构2+、SiO2和 AlO2-四面体相互连接而成，具有 0.38nm×0.38nm 的八元环孔为 0.67nm×1.0nm，是具有三维孔道结构以及椭球形笼的磷酸硅铝分子筛原子的微环境有很多，分别为 Si（4Al）、Si（3Al）、Si（2Al）、Si（1A），SAPO-34 分子筛的骨架结构如图 1-1。

子和饱和烃作用发生氢转移反应生成一个新的正碳离子。1 2 1 2R R H R H R 正碳离子机理机理是 C4烯烃的裂解反应在低温下主要遵循的反应机理，度加强。两种作用机理一定的温度范围内是共同起作用的，程更为复杂。催化裂解反应路径的是 Li[57]等人经过一系列的试验和理论分析推导出的正丁图。该反应网络只描述了主反应，并没有描述生成烷烃的氢副反应。ZSM-5 分子筛作为催化剂进行反应时，首先，丁烯接裂解或者异构（b2，b3，b4），不同反应之间相互竞争。烯烃反应得到 C12和低聚物，芳烃和积碳等。C8与 C12均可以及缩合反应，不同反应之间相互竞争。

取 1g 用于进行丁烯催化裂解反应。2.3.2 丁烯裂解催化反应丁烯催化裂解反应是在微型固定床反应器中进行的，具体的评价装置流程如图2-1。评价反应中所涉及的仪器在表 2-3 列出。该装置主要包括四个部分，分别是进料部分、反应部分、温度控制部分、产物收集和分析部分。图 2-1 丁烯催化裂解反应评价装置流程图1 氮气瓶 2、5、7、12、13 旋塞阀 3、6 质量流量控制器4 丁烯瓶 8、10 热电偶 9 加热炉 11 反应管
【参考文献】

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1 刘俊涛;孙凤侠;滕加伟;;碳四烯烃催化裂解制乙烯和丙烯热力学分析及反应性能考察[J];工业催化;2015年06期

2 杨笑春;杨静;;不同金属改性的MCM-49分子筛上1-丁烯催化裂解性能的研究[J];南开大学学报(自然科学版);2015年01期

3 龙丽;肖松;白璞;刘艳娜;;SAPO-34分子筛的制备与表征[J];昆明理工大学学报(自然科学版);2014年04期

4 宋守强;李黎声;李明罡;张凤美;舒兴田;;H-SAPO-34分子筛磷改性机理及作用[J];石油学报(石油加工);2014年03期

5 刘宝和;;我国丙烯工业发展现状及展望[J];中国石油和化工经济分析;2014年06期

6 王振东;张云贤;张斌;孙洪敏;杨为民;;不同形貌MCM-22分子筛的合成及其催化性能[J];石油学报(石油加工);2014年01期

7 赵国良;何万仁;袁志庆;徐建军;滕加伟;;ZSM-5分子筛的碳四裂解性能及积碳研究[J];石油化工;2013年11期

8 白璞;刘艳娜;龙丽;孙彦琳;;晶化时间对SAPO-34分子筛粒径的影响[J];应用化工;2013年10期

9 薛茹君;陈春阳;周敏;陈淑芬;;氮化改性的SAPO-34分子筛的MTO性能研究[J];安徽理工大学学报(自然科学版);2013年03期

10 洪博岩;张爱民;李明;;催化裂解制低碳烯烃技术概述[J];干燥技术与设备;2013年02期

本文编号：2882202