ZSM-5分子筛复合改性及其对甲醇制汽油工艺中芳烃选择性的影响研究

发布时间：2020-08-27 12:02

【摘要】：甲醇制汽油技术(MTG)不仅可以解决甲醇产量过剩的现状,还能减缓我国能源需求对石油的依赖。针对目前以HZSM-5分子筛为催化剂的MTG工艺较多的强酸量和MFI拓扑结构允许芳烃循环的存在导致汽油中芳烃含量较高的问题,鉴于HZSM-5分子筛表面丰富可调变的酸性质和孔结构,结合HZSM-22(TON)和SAPO-11(AEL)分子筛不仅具有十元一维孔道,且较弱表面酸性在MTG工艺中汽油中芳烃含量低的优势。论文从新型结构催化剂设计出发,将HZSM-5(MFI)分别与HZSM-22(TON)和SAPO-11(AEL)共混制备共混分子筛并考察在MTG工艺中的催化性能。本文首先以HZSM-5(80)分子筛为催化剂,考察了工艺条件对甲醇转化率、汽油收率和汽油中芳烃含量的影响。结果表明,MTG工艺适宜的反应条件为:N2流量10m L·min-1、空速2.0h-1、反应温度380℃、常压,此时甲醇转化率为96.6%,汽油收率为38.96%,汽油中芳烃含量为49.36%。采用共混法制备出不同酸性质和孔结构的HZSM-5/HZSM-22共混分子筛,借助XRD、FT-IR、BET和NH3-TPD等表征手段和固定床微反应装置对共混分子筛物化性质和催化性能进行表征和评价。研究了不同硅铝比、晶粒尺寸、共混比、碱改性和金属改性等制备条件对HZSM-5/HZSM-22共混分子筛物化性质和催化性能的影响。结果表明,硅铝比80的微米级HZSM-5分子筛适宜与HZSM-22分子筛以质量比2:1共混制备共混分子筛。改性后1%NiHZSM-5/HZSM-22共混分子筛具有相对较大比表面积(209cm2·g-1),中强酸量和总酸量达0.0095mmol.g-1和0.0704mmol.g-1。甲醇转化率和汽油收率分别为98.61%和45.34%时芳烃含量仅为37.19%。采用共混法制备出不同酸性质和孔结构的HZSM-5/SAPO-11共混分子筛,借助XRD、FT-IR、BET和NH3-TPD等表征手段和固定床微反应评价装置对共混分子筛物化性质和催化性能进行表征和评价。研究了不同硅铝比、晶粒尺寸、共混比和碱改性等制备条件对HZSM-5/SAPO-11共混分子筛物化性质和催化性能的影响。结果表明,硅铝比38的微米级HZSM-5分子筛适宜与SAPO-11分子筛以质量比2:1共混制备共混分子筛。改性后(HZSM-5)0.1MNa OH/SAPO-11共混分子筛具有相对较大比表面积(200cm2·g-1),中强酸量和总酸量达0.0113mmol.g-1和0.0686mmol.g-1。甲醇转化率和汽油收率分别为98.63%和53.65%时芳烃含量为50.6%。以(HZSM-5)0.1MNaOH分子筛和SAPO-11分子筛为催化剂,研究了共混分子筛两相共混方式对MTG催化性能的影响。结果表明:共混均匀制备的(HZSM-5)0.1MNaOH/SAPO-11共混分子筛催化性能最优。
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O643.36;TQ517.2
【图文】：

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投资和运行成本高，且 F-T 合成产品中含氧化合物的存在，致使汽，辛烷值低。 Mobil 两步法甲醇制汽油工艺976 年，Mobil 公司研发了甲醇制汽油（MTG）技术，该工艺是首气为原料制甲醇，甲醇在催化剂上于一定反应条件下首先脱水生成的中间产物，二甲醚脱水得到 C2-C5烯烃，C2-C5烯烃在 HZSM-5二次反应，最终产物为 C5-C12范围内的烃类混合物。MTG 工艺分、流化床工艺和多管式工艺等三种[7-10]。1）固定床工艺979 年，新西兰政府与埃克森美孚公司合资建设了一套固定床工艺图 1-1 所示。该工艺的具有转化率高，工艺成熟等优点；不足是工复杂，能耗高，投资高。

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硕士学位论文 ZSM-5 分子筛复合改性及其对甲醇制汽油工艺中芳烃选择性的影2）流化床工艺克森美孚公司与联邦德国政府建设了一套流化床工艺，工艺流程如该工艺的优点是甲醇转化率、汽油的收率以及汽油的辛烷值高，反移去，催化剂活性稳定。缺点就是操作繁琐，投资大且不环保。

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图 1-2 流化床 MTG 工艺流程图[7]（3）多管式工艺lurqi-mobil 法将甲醇转化为烃类于一个多管式反应器，该工艺流程见图艺的优点是流程简单，反混小；但反应器的装载量小，且催化剂的高温备损害较大。

【参考文献】