有机硅烷导向合成多级孔分子筛及其用于甲醇制取低碳烯烃反应

发布时间：2021-10-09 21:07

　　低碳烯烃（特别是乙烯和丙烯）是重要的化工原料。随着石油资源的日渐枯竭,开发非石油路线的低碳烯烃生产工艺显得尤为重要。其中,以煤为源头的甲醇制取低碳烯烃技术（MTO和MTP）是近些年发展起来的新兴产业,一方面缓解了石油资源紧缺的局面,另一方面促进了煤炭资源的清洁转化利用,符合我国能源利用与环境保护可持续发展战略。除生产工艺和反应条件的影响以外,催化剂是甲醇制取低碳烯烃反应的另一关键因素。目前用于甲醇制取低碳烯烃的催化剂主要为SAPO-34和ZSM-5分子筛,这两种分子筛催化剂活性高,对低碳烯烃的选择性好。然而,常规的SAPO-34和ZSM-5分子筛均为典型的微孔材料,用于催化反应时表现出传质阻力较大、易结焦失活等问题。研究表明,向传统的微孔分子筛内引入大/中孔结构是提高其传质性能的有效途径,由此得到的分子筛催化剂同时具有微/中/大孔结构,是一种多级孔道催化剂材料。目前,多级孔分子筛制备及催化反应应用领域的研究热点主要集中在向不同骨架分子筛引入多级孔的通用方法研究和多级孔分子筛参与催化反应过程构-效关系的建立。鉴于此,本论文采用有机硅烷表面活性剂TPOAC为介孔导向剂,设计制备具有多级孔道... 

【文章来源】：西北大学陕西省 211工程院校

【文章页数】：110 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 甲醇制取低碳烯烃反应概述
        1.1.1 甲醇制取低碳烯烃
        1.1.2 甲醇制取低碳烯烃的重要性
        1.1.3 甲醇制取低碳烯烃工艺现状
    1.2 甲醇制取低碳烯烃的反应机理
        1.2.1 氧鎓离子机理
        1.2.2 碳正离子机理
        1.2.3 自由基机理
        1.2.4 卡宾机理
        1.2.5 烃池机理
    1.3 分子筛催化剂在甲醇制取低碳烯烃反应的研究进展
        1.3.1 分子筛骨架与微孔结构的影响
        1.3.2 多级孔道结构的影响
        1.3.3 分子筛形貌与晶粒尺寸的影响
        1.3.4 分子筛酸结构与硅铝比的影响
    1.4 多级孔分子筛合成研究进展
        1.4.1 后处理法
        1.4.2 纳米晶体自组装法
        1.4.3 硬模板法
        1.4.4 软模板法
    1.5 多级孔分子筛用于甲醇制取低碳烯烃反应的研究进展
    1.6 存在的问题与本论文的研究思路
    1.7 本论文的研究内容与技术路线
第二章 原料试剂与表征仪器
    2.1 实验原料与仪器设备
        2.1.1 实验原料及试剂
        2.1.2 实验仪器及设备
    2.2 材料表征仪器
        2.2.1 X射线粉末衍射
        2.2.2 低温N_2吸-脱附实验
        2.2.3 扫描电子显微镜
        2.2.4 透射电子显微镜
        2.2.5 傅里叶变换红外光谱
        2.2.6 电感耦合等离子体发射光谱
        2.2.7 热重分析
        2.2.8 魔角旋转核磁共振
        2.2.9 氨程序升温脱附
第三章 具有纳米片自组装结构的SAPO-34多级孔分子筛合成与MTO反应性能评价
    3.1 合成步骤
    3.2 结构表征
        3.2.1 X射线衍射分析
        3.2.2 N2吸-脱附实验
        3.2.3 扫描电镜
        3.2.4 透射电镜
        3.2.5 傅里叶变换红外光谱表征
        3.2.6 固体核磁表征
        3.2.7 分子筛酸性表征
    3.3 合成控制
        3.3.1 晶化过程中生长演化
        3.3.2 TPOAC/SiO_2比例的影响
        3.3.3 SiO_2/Al_2O_3比例的影响
        3.3.4 动态水热条件的影响
    3.4 MTO反应性能评价
        3.4.1 催化剂预处理
        3.4.2 MTO反应设置
        3.4.3 气相色谱分析条件
        3.4.4 MTO反应产物分布图及反应评价标准
        3.4.5 MTO反应评价结果
    3.5 本章小结
第四章 有机硅烷导向合成ZSM-5多级孔分子筛及其MTP反应性能评价
    4.1 合成步骤
    4.2 结构表征
        4.2.1 X射线衍射分析
        4.2.2 N_2吸-脱附实验
        4.2.3 扫描电镜
        4.2.4 透射电镜
        4.2.5 傅里叶红外光谱表征
        4.2.6 氨程序升温脱附表征
    4.3 TPOAC/SiO_2比例的影响
        4.3.1 合成步骤
        4.3.2 X射线衍射分析
        4.3.3 N_2吸-脱附实验
        4.3.4 扫描电镜
        4.3.5 透射电镜
        4.3.6 傅里叶变换红外光谱表征
        4.3.7 热重表征
        4.3.8 氨程序升温脱附表征
    4.4 MTP反应性能评价
        4.4.1 催化剂预处理
        4.4.2 MTP评价过程
        4.4.3 气相色谱分析条件
        4.4.4 产物分布图及反应评价标准
        4.4.5 MTP反应评价结果
    4.5 本章小结
结论
展望
论文创新点
参考文献
攻读硕士学位期间取得的科研成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]甲醇制烯烃工艺及工业化最新进展[J]. 张世杰,吴秀章,刘勇,纪贵臣,文尧顺.  现代化工. 2017(08)
[2]“一步法”合成多级孔SAPO-34分子筛[J]. 白亚东,郑家军,范彬彬.  无机化学学报. 2015(08)
[3]中国石化甲醇制低碳烯烃（S-MTO）工艺与开车特点[J]. 姜瑞文,张西国,王娟华.  炼油技术与工程. 2014(09)
[4]Lurgi甲醇制丙烯技术的工业应用[J]. 王峰,张伟,雍晓静,罗春桃.  石油炼制与化工. 2014(03)
[5]中国石化S-MTO技术开发与工业化应用[J]. 姜瑞文.  齐鲁石油化工. 2013(03)
[6]介孔沸石及其催化应用[J]. 陈芳,孟祥举,肖丰收.  科学通报. 2010(29)
[7]甲醇制取低碳烯烃（DMTO）技术的研究开发及工业性试验[J]. 刘中民,齐越.  中国科学院院刊. 2006(05)
[8]合成气经由二甲醚制取低碳烯烃[J]. 蔡光宇,刘中民,石仁敏,何长青,杨立新,孙承林.  天然气化工. 1994(05)



本文编号：3427005