金属改性SAPO-34分子筛对MTO反应性能的影响研究

摘要

近几年来，随着石油资源的持续短缺以及可持续发展战略的要求，非石油资源合成低碳烯烃的技术路线迅速发展；使用以煤或天然气合成的甲醇为原料，生产低碳烯烃的化工工艺技术(简称MTO)受到人们的广泛关注。而SAPO-34分子筛在MTO反应中展现出了优异的催化性能，这主要是由于其适宜的酸性、较小的孔道以及高温下的水热稳定性。
　　本文使用水热晶化法以三乙胺为模板剂合成不同硅铝比的SAPO-34分子筛，使用XRD,SEM,FT-IR,BET,TPD等进行表征，并在固定床反应器上测试所合成的SAPO-34分子筛的MTO反应性能。考察了在SAPO-34分子筛的MTO反应中，添加少量的苯、甲苯、环己烷、环己烯、环戊烷等对催化剂寿命及产品选择性的影响；并使用不同浓度的硝酸铝水溶液或硝酸铝乙醇溶液对SAPO-34分子筛进行浸渍法改性，探索铝改性对MTO反应性能的影响以及使用不同溶剂改性时对SAPO-34分子筛的影响。
　　在原料甲醇中添加5%的苯、甲苯、环己烷、环己烯或环戊烷会影响SAPO-34分子筛的MTO反应性能，导致催化剂寿命缩短。其中，环己烷对催化剂寿命的影响程度最大，甲苯的影响程度最小，苯、环己烯和环戊烷则居中。烃类的添加对不同硅铝比的SAPO-34分子筛寿命的影响也不同，硅铝比越高，催化剂寿命变化越大；这主要是因为C5+和C6+作为碳池物种对甲醇的转化起着重要的作用，而烃类的加入会加速碳池的形成，并容易形成积碳，导致催化剂的失活，而酸含量越高形成积碳的速率越快。
　　使用硝酸铝水溶液改性后，SAPO-34分子筛的酸强度没有发生变化，酸浓度变化较大；其中弱酸的变化较小，中强酸(B酸)随着硝酸铝浓度的升高而明显降低。改性后的分子筛B酸含量降低，但催化剂寿命却随之缩短；主要是因为改性后的分子筛虽然B酸含量减少，但是铝的引入导致L酸含量的增加以及孔道的减小，从而导致催化剂寿命的缩短。而使用硝酸铝乙醇溶液改性时，催化剂寿命的变化则较小，主要是因为其酸量的变化较小。

目录

声明

致谢

1 绪论

1.1 研究背景（Research Background）

1.2 甲醇制烯烃研究进展（The Research Progress of MTO）

1.3 甲醇制烯烃反应机理（The Mechanism of MTO Reaction）

1.4 甲醇制烯烃催化剂 （The Catalysts of MTO）

1.5 SAPO-34 分子筛的研究（ The Research of SAPO-34 Molecular Sieve）

1.6论文选题背景及研究工作（Background and Research Work）

2 实验部分

2.1实验仪器与药品（Experimental Instruments and Reagents）

2.2 SAPO-34分子筛的合成（Synthesis of SAPO-34）

2.3 SAPO-34分子筛的表征（Characterization of SAPO-34）

2.4 催化剂性能评价（Catalyst Performance Evaluation）

3 烃类物质对MTO反应性能的影响

3.1 SAPO-34分子筛的表征（Characterization of SAPO-34）

3.2 SAPO-34 分子筛的 MTO 反应性能（ MTO Reaction Performance of the SAPO-34 Molecular Sieve ）

3.3 烃类对 SAPO-34 分子筛的 MTO 反应的影响（Effect of Hydrocarbons on MTO Reaction of SAPO-34）

3.4 失活催化剂的表征（ Characterization of Deactivated Catalysts）

3.5 本章小结（Summary）

4铝改性（水溶液）SAPO-34分子筛对MTO反应性能的影响

4.1 硝酸铝水溶液对SAPO-34改性（Modification of SAPO-34 by Aqueous Aluminum Nitrate Solution）

4.2 铝改性 SAPO-34 分子筛的表征（ Characterization of Aluminum Modified SAPO-34）

4.3 硝酸铝水溶液改性后 SAPO-34 分子筛的 MTO 反应性能（ MTO Reaction Performance of SAPO-34 Modified by Aqueous Aluminum Nitrate Solution）

4.4 失活催化剂的表征（ Characterization of Deactivated Catalysts）

4.5 本章小结 （Summary）

5铝改性（乙醇溶液）SAPO-34分子筛对MTO反应性能的影响

5.1 硝酸铝乙醇溶液改性 SAPO-34 分子筛（ Modification of SAPO-34 by Aluminum Nitrate Ethanol Solution）

5.2 铝改性 SAPO-34 分子筛的表征（ Characterization of Aluminum Modified SAPO-34）

5.3 硝酸铝乙醇溶液改性后 SAPO-34 分子筛的 MTO 反应性能（ MTO Reaction Performance of SAPO-34 Modified by Aluminum Nitrate Ethanol Solution）

5.4 失活催化剂的表征（ Characterization of Deactivated Catalysts）

5.5 本章小结 （Summary）

6 结论、创新点与后续工作

6.1 结论（Conclusions）

6.2 创新点（Innovations）

6.3 后续工作（Follow-up Work）

参考文献

作者简历

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