甲基环己烷在改性Y沸石内吸附与扩散的构效关系研究

发布时间：2020-06-22 15:52

【摘要】：Y沸石由于具有三维互通的孔道结构,较大的孔尺寸以及活性高等优点,成为石油炼制过程中流体催化裂化(FCC)反应中催化剂的主要活性成分。但直接合成的Y沸石硅铝比较低,稳定性差,在重油裂化反应中对大分子的可接近性差且具有扩散限制,使其无法达到理想的催化效果,因此需要对其进行改性。改性后Y沸石的硅铝比,孔结构以及酸性等性质均会发生不同程度的改变。为了探究改性后Y沸石的孔结构以及表面性质等变化对其吸附与扩散性能的影响,本文选取一系列经过不同改性方法处理的USY沸石样品作为研究对象,以甲基环己烷为探针分子,采用重量法和ZLC方法对其在不同改性USY沸石中的吸附与扩散性能进行探究,并与以甲苯为探针分子的实验结果进行对比,系统地考察探究了改性USY沸石的孔结构,表面酸性变化以及探针分子自身性质对吸附与扩散的影响。本论文的研究内容与主要结论如下:1.甲基环己烷在改性USY沸石中的吸附性能研究采用重量法(IGA)测量了甲基环己烷在纯微孔Y沸石NH_4Y以及不同改性USY沸石样品中的吸附等温线,结果发现甲基环己烷在NH_4Y样品中的吸附等温线符合Ⅰ型等温线特征,而其他样品则呈现出Ⅰ+Ⅳ型等温线特征。甲基环己烷在USY沸石样品中的吸附量受酸性与孔体积两个因素的影响,且孔体积是其主要的影响因素。随着USY沸石中酸量的增大,甲基环己烷分子与沸石表面的静电作用力越强,代表相互作用力大小的b,Q以及亨利常数(K_H)与初始吸附热(Q_(st))均呈现增大趋势。2.甲基环己烷在改性USY沸石中的扩散性能研究采用零长柱法(ZLC)测量了甲基环己烷在纯微孔Y沸石NH_4Y以及不同改性USY沸石样品中的脱附动力学曲线,结果发现甲基环己烷在USY沸石中的扩散过程影响因素较为复杂,扩散速率的加快既可以归因于中孔体积的增大,又可以归因于吸附质分子与沸石表面吸附质位点之间的相互作用力的减弱,且酸性是影响扩散速率快慢的主导因素。而扩散活化能主要受吸附质分子与沸石孔壁表面之间相互作用力的影响,相互作用力越大,扩散活化能就越大。3.甲基环己烷与甲苯的吸附与扩散对比将甲基环己烷与甲苯实验结果进行对比,结果发现甲苯分子由于极性较大,与沸石表面静电场之间的相互作用力更强,且甲苯分子相互之间的作用力也较强,在沸石孔道中的排列更加紧密,因此USY(1),USY(S),USY(FS),USY(F),USY(530)以及USY(570)这几个样品中,甲苯的吸附量整体大于甲基环己烷。而其他样品由于改性方法的不同,导致其表面性质有所不同,因此对极性分子甲苯的优先吸附能力降低,导致其微孔区甲苯的吸附量较低。沸石表面性质的变化对极性较大的分子影响较大。对扩散来说,由于极性分子与沸石表面之间的相互作用更加强烈,扩散时所受的阻力更大,在所有USY沸石中甲苯的有效扩散常数均小于甲基环己烷。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ424.25

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本文编号：2725890