HZSM-5/SAPO-11核壳分子筛的制备及其在异丁烷芳构化反应中的催化性能研究
发布时间：2022-11-12 12:40
在低碳烃产能过剩、芳烃需求量持续增长的背景下,低碳烃芳构化技术受到了重视。作为工业上最常用的芳构化催化剂,HZSM-5微孔分子筛具备催化活性高、水热稳定性好、酸催化特性及择形催化性能优良等优点,但其表面强酸位易使低碳烃裂解而导致积碳失活,限制了其在工业上的大规模应用。工业上多采用Ga、Zn改性来调变HZSM-5强弱酸协同催化作用,但改性金属的引入在某种程度上限制了反应物和产物在孔道内的扩散,容易导致结焦失活,研究者们也采用酸碱处理等方法调变HZSM-5的酸性和孔结构,提高了催化寿命,但使其芳构化活性和选择性降低。本文考虑在HZSM-5表面引入一种弱酸性的壳层SAPO-11,在不破坏基体材料结构的前提下,通过调变SAPO-11的Si含量来调变催化剂酸性和孔结构,提高其强弱酸催化作用以及目标产物的择形选择性。本文首先将聚阳离子试剂改性的HZSM-5置于SAPO-11低温晶化液中吸附SAPO-11纳米晶,然后调变晶化液中的Si含量并于较高温度下进行晶化,使SAPO-11在HZSM-5表面交联长大直至覆盖整个HZSM-5分子筛晶体,制备得到单晶HZSM-5分子筛为核、多晶SAPO-11分子筛为...
【文章页数】：106 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 文献综述及选题意义
1.1 引言
1.2 芳构化技术及工艺的研究现状
1.2.1 低碳烃芳构化技术工艺过程简介
1.2.2 国外芳构化反应工艺技术研究进展
1.2.3 国内芳构化反应工艺技术研究进展
1.3 低碳烃芳构化机理
1.4 沸石分子筛的发展与研究现状
1.4.1 沸石分子筛的发展
1.4.2 沸石分子筛的研究现状
1.5 常用芳构化催化剂及其性能优化解决策略
1.5.1 芳构化分子筛催化剂简介
1.5.2 ZSM-5 分子筛简介
1.5.3 SAPO-11分子筛简介
1.5.4 分子筛催化剂所面临的问题及解决策略
1.6 核壳分子筛简介与制备
1.6.1 解决有限协同作用的策略
1.6.2 核壳分子筛的合成
1.6.3 核壳分子筛的应用
1.7 选题依据及研究内容
1.7.1 选题意义
1.7.2 研究内容
第二章 实验部分
2.1 主要原料试剂及实验仪器
2.2 催化剂的制备
2.2.1 一段晶化法SAPO-11分子筛的制备
2.2.2 两段晶化法小晶粒SAPO-11分子筛的制备
2.2.3 两段晶化法HZSM-5/SAPO-11核壳分子筛的制备
2.2.4 机械混合分子筛的制备
2.3 催化剂的表征
2.3.1 粉末X射线衍射（XRD）
2.3.2 扫描电子显微镜（SEM）
2.3.3 透射电子显微镜（TEM）
2.3.4 氮气吸脱附（N_2-吸脱附）
2.3.5 傅立叶红外（FT-IR）
2.3.6 羟基红外（OH-IR）
2.3.7 氨气程序升温脱附（NH_3-TPD）
2.3.8 吡啶红外分析（Py-IR）
2.3.9 热重分析（TG）
2.4 催化剂的异丁烷芳构化活性评价
2.5 产物分析
第三章 HZSM-5/SAPO-11核壳分子筛的制备及表征
3.1 一段晶化法制备SAPO-11分子筛的条件优化
3.1.1 晶化温度和晶化时间对SAPO-11合成的影响
3.1.2 模板剂和溶剂水的用量对SAPO-11合成的影响
3.2 两段晶化法小晶粒SAPO-11分子筛制备条件的优化
3.2.1 一段法原料配比条件下采用两段晶化法制备SAPO-11
3.2.2 两段晶化法SAPO-11分子筛成胶温度和原料配比的优化
3.2.3 两段晶化法SAPO-11分子筛低温晶化时间的优化
3.3 两段晶化法HZSM-5/SAPO-11核壳分子筛的制备条件优化
3.3.1 低温段晶化时间对HZSM-5/SAPO-1 晶体结构的影响
3.3.2 低温段晶化时间对HZSM-5/SAPO-11形貌的影响
3.4 两段晶化法HZSM-5/SAPO-11分子筛的TEM结果分析
3.5 两段晶化法HZSM-5/SAPO-11分子筛的N_2-吸附结果分析
3.6 本章小结
第四章 HZSM-5/SAPO-11核壳分子筛在异丁烷芳构化反应中的应用
4.1 引言
4.2 不同催化剂的结构表征结果分析
4.3 不同催化剂的形貌表征结果分析
4.4 不同催化剂的酸性表征结果分析
4.5 不同催化剂的异丁烷芳构化反应结果分析
4.6 本章小结
第五章 固液比对HZSM-5/SAPO-11核壳分子筛性能的影响
5.1 引言
5.2 不同固液比HZSM-5/SAPO-11核壳分子筛的结构表征分析
5.3 不同固液比HZSM-5/SAPO-11核壳分子筛的形貌表征分析
5.4 不同固液比HZSM-5/SAPO-11核壳分子筛的酸性表征分析
5.5 不同固液比HZSM-5/SAPO-11核壳分子筛的异丁烷芳构化活性评价
5.6 本章小结
第六章 硅含量对HZSM-5/SAPO-11核壳分子筛性能的影响
6.1 引言
6.2 不同硅含量HZSM-5/SAPO-11核壳分子筛的结构结果分析
6.3 不同硅含量HZSM-5/SAPO-11核壳分子筛的形貌结果分析
6.4 不同硅含量HZSM-5/SAPO-11核壳分子筛的酸性结果分析
6.5 不同硅含量分子筛的异丁烷芳构化活性评价结果分析
6.6 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 论文工作总结
7.2 后续工作展望
致谢
攻读硕士期间发表论文
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]液化气芳构化工艺研究[J]. 吕绍毛,蒋静,李季,李菲洋. 广州化工. 2014(16)
[2]核壳型SAPO-34/AlPO-18分子筛的制备及生长机理[J]. 张琳,田鹏,苏雄,樊栋,王德花,刘中民. 催化学报. 2012(10)
[3]C4液化气芳构化制芳烃催化剂的研究[J]. 俞安平,沈方峡. 广州化工. 2012(18)
[4]ZSM-5/SAPO-11复合分子筛的制备及乙醇脱水催化性能[J]. 盛清涛,凌开成,张晔,赵亮富. 石油学报(石油加工). 2012(02)
[5]热处理对HZSM-5结构、酸性及催化乙醇脱水反应性能的影响[J]. 盛清涛,凌开成,李振荣,赵亮富. 燃料化学学报. 2012(04)
[6]中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要(摘要)[J]. 中国高新技术企业. 2011(11)
[7]轻烃芳构化生产芳烃技术进展[J]. 廖宝星. 化学世界. 2009(06)
[8]两阶段晶化合成复合分子筛[J]. 张强,崔秋凯,李春义,山红红,杨朝合. 高等学校化学学报. 2009(06)
[9]核壳型复合分子筛ZSM-5/Nano-β的合成与表征[J]. 童伟益,刘志成,孔德金,祁晓岚,郭杨龙. 高等学校化学学报. 2009(05)
[10]低碳烃生产苯、甲苯和二甲苯的纳米分子筛催化新技术[J]. 精细化工原料及中间体. 2008(11)
硕士论文
[1]HZSM-5分子筛在液化气芳构化反应中的催化性能研究[D]. 王翠.太原理工大学 2015
[2]丝光沸石疏水化改性及吸附性能研究[D]. 杨世栋.大连理工大学 2004
本文编号：3706387
【文章页数】：106 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 文献综述及选题意义
1.1 引言
1.2 芳构化技术及工艺的研究现状
1.2.1 低碳烃芳构化技术工艺过程简介
1.2.2 国外芳构化反应工艺技术研究进展
1.2.3 国内芳构化反应工艺技术研究进展
1.3 低碳烃芳构化机理
1.4 沸石分子筛的发展与研究现状
1.4.1 沸石分子筛的发展
1.4.2 沸石分子筛的研究现状
1.5 常用芳构化催化剂及其性能优化解决策略
1.5.1 芳构化分子筛催化剂简介
1.5.2 ZSM-5 分子筛简介
1.5.3 SAPO-11分子筛简介
1.5.4 分子筛催化剂所面临的问题及解决策略
1.6 核壳分子筛简介与制备
1.6.1 解决有限协同作用的策略
1.6.2 核壳分子筛的合成
1.6.3 核壳分子筛的应用
1.7 选题依据及研究内容
1.7.1 选题意义
1.7.2 研究内容
第二章 实验部分
2.1 主要原料试剂及实验仪器
2.2 催化剂的制备
2.2.1 一段晶化法SAPO-11分子筛的制备
2.2.2 两段晶化法小晶粒SAPO-11分子筛的制备
2.2.3 两段晶化法HZSM-5/SAPO-11核壳分子筛的制备
2.2.4 机械混合分子筛的制备
2.3 催化剂的表征
2.3.1 粉末X射线衍射（XRD）
2.3.2 扫描电子显微镜（SEM）
2.3.3 透射电子显微镜（TEM）
2.3.4 氮气吸脱附（N_2-吸脱附）
2.3.5 傅立叶红外（FT-IR）
2.3.6 羟基红外（OH-IR）
2.3.7 氨气程序升温脱附（NH_3-TPD）
2.3.8 吡啶红外分析（Py-IR）
2.3.9 热重分析（TG）
2.4 催化剂的异丁烷芳构化活性评价
2.5 产物分析
第三章 HZSM-5/SAPO-11核壳分子筛的制备及表征
3.1 一段晶化法制备SAPO-11分子筛的条件优化
3.1.1 晶化温度和晶化时间对SAPO-11合成的影响
3.1.2 模板剂和溶剂水的用量对SAPO-11合成的影响
3.2 两段晶化法小晶粒SAPO-11分子筛制备条件的优化
3.2.1 一段法原料配比条件下采用两段晶化法制备SAPO-11
3.2.2 两段晶化法SAPO-11分子筛成胶温度和原料配比的优化
3.2.3 两段晶化法SAPO-11分子筛低温晶化时间的优化
3.3 两段晶化法HZSM-5/SAPO-11核壳分子筛的制备条件优化
3.3.1 低温段晶化时间对HZSM-5/SAPO-1 晶体结构的影响
3.3.2 低温段晶化时间对HZSM-5/SAPO-11形貌的影响
3.4 两段晶化法HZSM-5/SAPO-11分子筛的TEM结果分析
3.5 两段晶化法HZSM-5/SAPO-11分子筛的N_2-吸附结果分析
3.6 本章小结
第四章 HZSM-5/SAPO-11核壳分子筛在异丁烷芳构化反应中的应用
4.1 引言
4.2 不同催化剂的结构表征结果分析
4.3 不同催化剂的形貌表征结果分析
4.4 不同催化剂的酸性表征结果分析
4.5 不同催化剂的异丁烷芳构化反应结果分析
4.6 本章小结
第五章 固液比对HZSM-5/SAPO-11核壳分子筛性能的影响
5.1 引言
5.2 不同固液比HZSM-5/SAPO-11核壳分子筛的结构表征分析
5.3 不同固液比HZSM-5/SAPO-11核壳分子筛的形貌表征分析
5.4 不同固液比HZSM-5/SAPO-11核壳分子筛的酸性表征分析
5.5 不同固液比HZSM-5/SAPO-11核壳分子筛的异丁烷芳构化活性评价
5.6 本章小结
第六章 硅含量对HZSM-5/SAPO-11核壳分子筛性能的影响
6.1 引言
6.2 不同硅含量HZSM-5/SAPO-11核壳分子筛的结构结果分析
6.3 不同硅含量HZSM-5/SAPO-11核壳分子筛的形貌结果分析
6.4 不同硅含量HZSM-5/SAPO-11核壳分子筛的酸性结果分析
6.5 不同硅含量分子筛的异丁烷芳构化活性评价结果分析
6.6 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 论文工作总结
7.2 后续工作展望
致谢
攻读硕士期间发表论文
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]液化气芳构化工艺研究[J]. 吕绍毛,蒋静,李季,李菲洋. 广州化工. 2014(16)
[2]核壳型SAPO-34/AlPO-18分子筛的制备及生长机理[J]. 张琳,田鹏,苏雄,樊栋,王德花,刘中民. 催化学报. 2012(10)
[3]C4液化气芳构化制芳烃催化剂的研究[J]. 俞安平,沈方峡. 广州化工. 2012(18)
[4]ZSM-5/SAPO-11复合分子筛的制备及乙醇脱水催化性能[J]. 盛清涛,凌开成,张晔,赵亮富. 石油学报(石油加工). 2012(02)
[5]热处理对HZSM-5结构、酸性及催化乙醇脱水反应性能的影响[J]. 盛清涛,凌开成,李振荣,赵亮富. 燃料化学学报. 2012(04)
[6]中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要(摘要)[J]. 中国高新技术企业. 2011(11)
[7]轻烃芳构化生产芳烃技术进展[J]. 廖宝星. 化学世界. 2009(06)
[8]两阶段晶化合成复合分子筛[J]. 张强,崔秋凯,李春义,山红红,杨朝合. 高等学校化学学报. 2009(06)
[9]核壳型复合分子筛ZSM-5/Nano-β的合成与表征[J]. 童伟益,刘志成,孔德金,祁晓岚,郭杨龙. 高等学校化学学报. 2009(05)
[10]低碳烃生产苯、甲苯和二甲苯的纳米分子筛催化新技术[J]. 精细化工原料及中间体. 2008(11)
硕士论文
[1]HZSM-5分子筛在液化气芳构化反应中的催化性能研究[D]. 王翠.太原理工大学 2015
[2]丝光沸石疏水化改性及吸附性能研究[D]. 杨世栋.大连理工大学 2004
本文编号：3706387
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxue/3706387.html