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后处理对二甲醚羰化丝光沸石催化剂结构和扩散性质的影响

2021-03-09王建豪夏雨萌黄守莹马新宾

化学反应工程与工艺 2021年6期
关键词:后处理催化剂

王建豪,夏雨萌,李 媖,黄守莹,马新宾

天津大学化工学院,天津 300072

乙醇是一种替代燃料及油品添加剂,其较高的含氧量可减少CO 和固体颗粒物等污染物的排放。以合成气为原料,经二甲醚(DME)羰基化、乙酸甲酯(MA)加氢制备乙醇是一条经济合理、技术可行的路线,近年来受到了学术界和产业界的广泛关注[1]。DME 羰基化是该工艺的重要步骤,硅铝分子筛特别是丝光沸石(MOR)表现出良好的催化性能。但对于微孔分子筛来说,尽管规则的拓扑结构和较小的孔道内径在催化反应中表现出良好的择形和限域效应,但传质限制往往很大程度上会影响其催化性能。

近年来,已有研究团队关注二甲醚羰基化反应MOR 催化剂内的扩散问题。He 等[2]利用核磁共振(129Xe NMR)探究了MOR 不同孔道中的传质性能,表明12 元环是扩散的主要通道。目前研究中主要通过后处理形成多级孔结构或者合成纳米级MOR 来缩短反应扩散路径或者减小扩散阻力,以达到提高反应活性或延缓积炭的目的。Xue等[3]使用N,N,N,N',N',N'-六乙基戊烷二铵为模板剂合成纳米MOR颗粒,与商业的微米级MOR 相比,扩散路径的缩短在提升DME 转化率的同时降低了失活速率。Ma等[4]采用季铵盐辅助合成了厚度为20~40 nm 的MOR 纳米片,甲苯的有效扩散系数明显增大,这说明催化剂孔道内部传质性能改善,催化活性提升。Sheng 等[5]使用正丁胺和聚丙烯酰胺为软模板成功制备多级孔MOR,介孔的引入提高了MOR 的催化活性并抑制了焦炭沉积。Wang 等[6]采用聚乙二醇为模板剂合成了纳米组装多级孔MOR,扩散强化作用导致催化剂活性提升。……

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