碱处理和Zn改性对HZSM-5催化LPG芳构化性能的影响
2015-07-18张瑞珍温少波赵玲玲郭端阳赵亮富
王 翠 ,张瑞珍 *,邢 普 ,温少波 ,赵玲玲 ,郭端阳 *,赵亮富
(1.太原理工大学材料科学与工程学院,太原 030024;2.新材料界面科学与工程教育部重点实验室,太原 030024;3.中国科学院山西煤炭化学研究所,太原 030001)
中国是全球最大的液化气(LPG)消费市场,然而LPG主要作为民用燃气直接烧掉,综合利用率仅约16%,远低于发达国家的低碳烃综合利用率(美国为80%~90%)。随着天然气在我国的普及,LPG等低碳烃生产汽油馏分或苯、甲苯和二甲苯等高附加值的芳烃已经成为重要的研究课题[1-3]。目前,LPG芳构化技术的研究主要集中在单金属[4-6]和双金属[7-9]改性的HZSM-5沸石分子筛催化剂上,尚崇礼等以芳烃收率为考核指标,比较了改性HZSM-5分子筛的低碳烃芳构化活性顺序为:Ga>Zn>Cd>Ni>Cu>Sr>H。Zn/HZSM-5由于价廉及其在炼厂气、天然气和油田轻烃芳构化反应中优异的活性和选择性,受到了研究学者的高度重视[10-16]。
锌改性HZSM-5主要通过调变分子筛酸性来减少副反应,从而提高催化剂的活性和稳定性[17]。而碱处理是从改良分子筛的孔结构和表面酸性来提高容炭能力,进而提高催化剂的寿命[18]。Groen[19]和Ogura[20]等考察了碱改性对HZSM-5结构及催化性能的影响,结果表明,碱处理条件越苛刻,HZSM-5的催化裂解活性下降越明显,但稳定性会大幅度提高。
改性HZSM-5催化剂在工业成型时往往需要添加拟薄水铝石做粘结剂,这一方面可以提高催化剂的力学性能,同时由于γ-Al2O3具有弱酸性,适当添加粘结剂也可调变催化剂的酸性和改性金属在载体上的分布,从而提高其催化性能[21]。……
