乙醇制乙烯催化剂P改性ZSM-5的研究进展
2011-04-09李萌萌董秀芹余英哲张敏华
李萌萌,董秀芹,余英哲,张敏华
(天津大学石油化工技术开发中心,绿色合成与转化教育部重点实验室,天津300072)
乙烯工业是石油化学工业的龙头产业,乙烯产品占石化产品的75%以上,在石油化学工业乃至国民经济中占有重要地位[1]。20世纪70年代至今,由于石油价格的猛涨,以石油为原料的乙烯生产受到了巨大冲击。同时,由于石油化工产生的废气对环境有很大的破坏作用,世界各国对环保的治理力度逐渐增强,急需开辟一条可再生和无污染的新型生物质化工之路。生物乙醇作为一种可再生的清洁资源,已得到各国的大力支持,因此,利用生物乙醇脱水制取乙烯引起了人们的关注。研究该反应的重点在于催化剂的改进上,目前研究较多的是ZSM-5分子筛,因其具有亲油疏水性,在催化脱水性能方面更具有优势。反应在温度250~300℃,空速1~2 h-1时,乙醇的转化率大于99.5%,乙烯选择性大于99%,比活性Al2O3催化剂有了较大提高。但由于ZSM-5的热稳定性及抗积炭性能较差,使其不能实现工业化,所以近年来的研究热点集中在对ZSM-5分子筛的改性上。由于P改性ZSM-5分子筛在甲醇制烯烃(MTO)反应中有良好的效果,并且制备方面比过渡金属成本低,因此有研究者把P改性ZSM-5分子筛用于乙醇脱水制乙烯反应中,并且取得了较好的催化效果。
1 P改性ZSM-5分子筛中P的来源
目前,用于ZSM-5分子筛改性的 P源主要分为有机化合物和无机化合物2种。其中,有机化合物包 括:(CH3O)3P、(CH3)3P、(C6H5)2POH、(C6H5)3P和(C6H5O)3PO等。无机化合物包括:H3PO4、PCl3、PCl5、(NH4)3PO4、(NH4)2HPO4和(NH4)H2PO4等[5]。由于磷酸试剂无毒无害、简单易得、制备过程简单且成本低等优点,所以试验中常采用磷酸溶液浸渍法制备P改性ZSM-5分子筛。……
