甲烷无氧芳构化的研究

发布时间：2023-05-26 23:53

　　随着国内外天然气/页岩气探明储量的不断上升,甲烷的转化逐渐显示出巨大的应用前景。将甲烷转化为高附加值的化工产品,不仅可以充分利用自然资源,而且能带来巨大的经济价值。甲烷无氧芳构化反应是利用甲烷的有效途径之一,而Mo/HZSM-5催化剂则是其最合适的催化剂体系之一。但是,甲烷芳构化反应产物中含有萘等大分子的稠环芳烃,致使分子筛孔道堵塞、活性位覆盖,导致催化剂失活非常严重。因此,降低反应积碳和提高催化剂寿命成为研究的重点。本文以Mo/HZSM-5催化剂为研究基础,首先探究了活性组分负载方法、助剂作用及催化剂合成条件对催化剂性能的影响,随后探究了耦合反应条件的影响,如烷基化试剂种类、反应空速、甲醇进气量。发现在400℃下焙烧6 h时制备的8Mo/1Mg/HZSM-5催化剂活性较高。随后,通过在反应中引入烷基化试剂甲醇,将甲烷芳构化和芳烃烷基化反应在1500mL/(gcat·h)空速下耦合。发现耦合反应可有效提升反应的稳定性。相比之下,常规甲烷芳构化反应中催化剂在7h内即出现明显失活现象。通过对反应产物的分析,甲苯的选择性也有一定的提升,说明了甲醇参与了苯的烷基化反应,减少了萘等稠环芳烃的产生...

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 文献综述
    1.1 甲烷无氧芳构化反应的研究背景与现实意义
    1.2 MDA反应研究现状
    1.3 甲烷无氧芳构化反应机理与失活途径的研究
        1.3.1 甲烷无氧芳构化反应的机理研究
        1.3.2 甲烷无氧芳构化反应催化剂失活机理及积碳研究
    1.4 高效催化剂和反应工艺的开发
        1.4.1 分子筛载体的优化
        1.4.2 添加助剂
        1.4.3 反应工艺的优化
    1.5 本论文的研究目的与研究内容
第二章 实验部分及表征方法
    2.1 实验试剂及仪器
    2.2 MDA反应/耦合反应流程及催化剂活性评价装置
    2.3 反应数据处理与计算
    2.4 催化剂表征
        2.4.1 催化剂物相组成的测定(XRD)
第三章 催化剂制备的优化
    3.1 Mo基催化剂的制备
        3.1.1 单金属催化剂Mo/HZSM-5的制备
        3.1.2 双金属催化剂Mg/Mo/HZSM-5的制备
    3.2 新鲜xMo/1Mg/HZSM-5催化剂XRD表征
    3.3 Mo负载量x对xMo/HZSM-5催化剂活性的影响
    3.4 Mg负载量y对yMg/8Mo/HZSM-5催化剂活性的影响
    3.5 Mo负载量x对xMo/1Mg/HZSM-5催化剂活性的影响
    3.6 焙烧温度对催化剂活性的影响
    3.7 本章小结
第四章 反应条件的优化
    4.1 不同烷基化试剂对耦合反应的影响
    4.2 空速对耦合反应的影响
    4.3 甲醇进气量对耦合反应的影响
    4.4 本章小结
第五章 物理混合型催化剂对耦合反应的影响
    5.1 物理混合型催化剂制备方法
        5.1.1 6Mo/HZSM-5与Zn/HZSM-5或Mg/HZSM-5物理混合
        5.1.2 6Mo/HZSM-5与ZnO/HZSM-5或MgO/HZSM-5物理混合
    5.2 6Mo/HZSM-5催化剂与Zn/HZSM-5催化剂的物理混合
    5.3 6Mo/HZSM-5催化剂与Mg/HZSM-5催化剂物理混合
    5.4 本章小结
第六章 论文总结
参考文献
致谢
研究成果及发表学术论文
作者及导师简介
附件



本文编号：3823508