硅铝比对ZSM-5分子筛催化甲醇制烯烃性能的影响
2015-10-24潘红艳刘秀娟花开慧
潘红艳 ,田 敏 ,赵 敏 ,刘秀娟 ,花开慧 ,林 倩
(1.贵州大学化学与化工学院,贵州 贵阳 550025;2.贵州省产品质量监督检验院,贵州 贵阳 550002;3.贵州省绿色化工与清洁能源技术重点实验室,贵州 贵阳 550025)
以乙烯、丙烯为代表的低碳烯烃是重要的基础化工原料,长期以来供不应求,传统生产主要来源于石油裂解。随着国际原油资源的日益紧缺,加之我国富煤、缺油、少气的能源现状,促使我国积极探索“煤代油”能源战略。煤制甲醇,甲醇制低碳烯烃(MTO)技术正迎合这一发展趋势,煤制甲醇工艺成熟[1],甲醇制低碳烯烃是这一路线实现的关键,催化剂是该工艺过程的技术核心。
ZSM-5分子筛,是MTO工艺常用的催化剂之一。由SiO4和AlO4四面体以一定比例交错排列而成,具有独特的三维直型孔道(0.52nm×0.58nm)和Zigzag型孔道(0.54nm×0.56nm),使其运用于 MTO反应时表现出较好的择形效应[2];丰富的表面酸位,为MTO反应提供较好的活性位,表现出较高的催化活性。n(SiO2)/n(Al2O3)(简称硅铝比)是影响分子筛骨架组成、表面酸性及孔道结构的关键因素。硅铝比不同,用于MTO反应时的催化活性、择形效应及抗积炭能力不同[3]。
本文以不同硅铝比ZSM-5分子筛为催化剂,测定各催化剂催化合成低碳烯烃的选择性及稳定性,探讨催化剂表面酸性和孔结构对其稳定性、产物选择性及生成规律的影响,为后续催化剂的表面改性及孔道修饰提供理论参考。
1 实验部分
1.1 原料和催化剂
甲醇,分析纯;ZSM-5(n)分子筛,市购,条状(1.5mm×10.0mm), 硅铝比 n 为 25、38、50、80、100、360,于烘箱中120℃热处理24h,冷却、粉碎、筛分至20目~40目。
1.2 催化剂表征
XRD分析:采用日本Rigaku公司生产的D/Max-2200型X射线衍射仪,Cu Kα辐射石墨单色器滤波,管电压40kV,管电流30mA,扫描范围5°~70°。……
