介孔结构和助剂Zn对不同晶粒大小ZSM-5催化甲醇制芳烃反应性能的影响

摘要

通过碱处理和添加助剂Zn对微米ZSM-5和纳米ZSM-5进行改性,获得具有不同孔结构和酸性质的催化剂.采用氮气吸附、X射线衍射、透射电镜、氨气程序升温脱附(NH3-TPD)和热重(TG)技术对不同催化剂进行表征,结合催化性能评价,考察晶粒尺寸、介孔结构和Zn助剂对其催化甲醇制芳烃(MTA)反应性能的影响.结果表明,碱处理引入介孔后,孔体积均增大,总酸量都降低;微米催化剂外表面积显著增加,但纳米催化剂外表面积却有所下降;负载金属Zn后,比表面积、结晶度和总酸量都降低.在P=0.5MPa、T=430℃、WHSV=2h-1的反应条件下,负载Zn的微米催化剂由于具有较高的酸量,其芳烃与苯、甲苯和二甲苯(BTX)选择性最高,分别为85.11％和66.85％,但是稳定性较差,催化寿命仅为12h.但相较于未改性的纳米ZSM-5原粉来说,碱处理后又负载Zn的催化剂,液烃中芳烃选择性从纳米原粉的65.20％增加到80.82％,BTX选择性从纳米原粉的42.30％提高到49.56％,而在甲醇进样量增加4倍,即WHSV=8h-1时,催化剂仍显示出较好的稳定性,寿命可达84h.可见,在小晶粒ZSM-5上碱处理扩孔并引入Zn助剂可以有效提高甲醇制芳烃反应性能.