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ZSM-5 分子筛水蒸气选择性脱铝及其对乙醇转化制丙烯的影响

2021-09-13薛彦峰牛宇岚郑洪岩崔晓静马庆国唐建可丁莉峰

燃料化学学报 2021年8期

薛彦峰,牛宇岚,郑洪岩,崔晓静,马庆国,唐建可,丁莉峰

(太原工业学院 化学与化工系,山西 太原 030008)

丙烯作为重要的化工基础原料,被广泛应用于高分子材料合成、医药、农药、化妆品等诸多领域[1]。随着全球经济的快速发展,丙烯需求量逐年增加,供需缺口越来越大。目前,传统的丙烯生产主要来自石油蒸汽裂解、混合烷/烯烃催化裂化、丙烷脱氢等。此外,基于煤化工的甲醇制烯烃/丙烯(MTO/P)工艺近年来在中国蓬勃发展,工业化进程方兴未艾[2,3]。尽管这些工艺在一定程度上缓解了丙烯需求压力,然而其原料主要来自石油、煤炭和天然气等不可再生的化石资源,因此,不得不受到化石资源储量有限的制约,且面临CO2排放等环境问题。因此,开发绿色、环保的丙烯生产工艺已经逐渐引起世界各国的广泛关注。近年来,随着生物乙醇生产技术的发展,规模化生产乙醇逐渐成为可能。将生物质资源经生物乙醇催化转化为丙烯(Ethanol to propene,ETP)有望成为增产丙烯的新途径,逐渐引起一些研究者的兴趣[4]。

乙醇制丙烯反应过程非常复杂,副反应众多,其产物分布与MTO 类似,主要包括C1-C5烷烃、芳烃和C2-C6烯烃等[5]。当前对乙醇制丙烯的反应机理并不清楚,已知的研究中认为,ETP 反应主要可分为以下几步[6-8],如图1 所示:乙醇脱水生成乙烯;乙烯聚合生成高碳烃类;高碳烃类经裂解、环化、氢转移等得到低碳烯烃、烷烃或芳烃。该反应主要选择酸性分子筛作为催化剂,例如SAPO-34[6]、SSZ-13[7]、ZSM-5[9]等。其中,ZSM-5 分子筛由于具有合适的孔道结构和择形性,以及催化ETP 反应所需的适中的酸性质,引起研究者的广泛关注。……

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