铝改性ZSM-5分子筛催化剂对甲醇制汽油反应性能的影响研究

摘要

非石油路线，煤基甲醇制汽油技术（MTG）是应对石油资源日渐枯竭的重要手段之一，结合我国富煤、贫油、少气的现状，MTG技术在我国具有非常重要的现实意义。
　　本文以铝离子改性的ZSM-5为催化剂，利用XRD、SEM和NH3-TPD等手段对催化剂的结构物性进行表征。ZSM-5分子筛在离子改性过程中的分子筛骨架没有遭到明显破坏。对通过水热法合成的Na-ZSM-5进行改性后得到具有一定B酸位或L酸位分子筛催化剂。对于商业ZSM-5分子筛，铝离子在不同的溶液（在水或者乙醇溶液中）中对分子筛离子交换程度具有明显影响。铝离子乙醇溶液更容易使铝离子进入ZSM-5分子筛孔道。
　　本文以固定床为反应装置，研究了催化剂中B酸和L酸在MTG反应中的作用，并对商业H-ZSM-5分子筛在不同铝离子溶液（水或乙醇溶液）中进行改性，模拟催化剂再生后骨架脱铝过程，研究不同铝离子溶液对催化剂离子交换程度的影响和非骨架铝对MTG反应性能的影响。并探讨MTG反应的最优工艺。
　　通过研究实验室合成且改性后的ZSM-5分子筛催化剂对MTG反应性能的影响，发现在一定范围内增加ZSM-5催化剂中的B酸浓度或强度可以提高其反应活性，且 ZSM-5催化剂中的B酸和L酸在MTG反应中存在协同关系，Al-Z-0.4M-2f催化剂的寿命最长（43.3h），C5+烃类选择性最高（57％以上）。
　　通过分析不同硅铝比、不同L酸含量的商业ZSM-5分子筛在MTG反应中的反应活性，发现在商业H-ZSM-5分子筛中，增加 L酸含量会降低其在MTG反应中的催化性能。在Al-Z-12.5-E系列催化剂中，L酸增加2.1倍，该催化剂的C5+烃类选择性降低为原来的0.6倍。由于一般商业ZSM-5催化剂本身就含有大量缺陷位，只需在催化剂孔道加入少量铝L酸，催化剂在MTG反应中的反应活性就会出现显著下降。所以商业ZSM-5催化剂在工业应用中的再生过程应尽量避免骨架铝的脱除。

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1绪论

1.1论文研究背景及意义 (Research Background and Significance of the Thesis)

1.2甲醇制汽油技术研究进展 (The Research Progress of Methanol to Gasoline)

1.3甲醇制汽油工艺 (Methanol to Gasoline Process)

1.4甲醇制汽油反应机理（The Mechanism of Methanol to Gasoline Reaction）

1.5甲醇制汽油催化剂 (The Catalyst of Methanol to Gasoline Reaction)

1.6本论文研究内容(Research Content of the Thesis)

2 实验部分

2.1实验仪器与设备(Experimental Apparatus and Equipment)

2.2催化剂表征方法（Catalysts Characterization Method）

2.3催化活性测试 (Catalytic Activity Test)

3甲醇制汽油的工艺条件优化

3.1温度对甲醇制汽油反应性能的影响 (The Effect of Temperature for The Reaction of Methanol To Gasoline)

3.2甲醇质量空速对甲醇制汽油反应性能的影响 (The Effect of WHSV for The Reaction of Methanol To Gasoline)

3.3本章小结 (Summary)

4 铝改性ZSM-5催化剂对甲醇制汽油反应性能影响

4.1引言 (Introduction)

4.2催化剂的制备 (Catalyst Preparation)

4.3催化剂的物性表征 (Characterization)

4.4甲醇制汽油反应活性测试(The Activity Test of Methanol to Gasoline)

4.5本章小结 (Summary)

5 铝改性（水溶液）商业 ZSM-5 催化剂对甲醇制汽油反应性能影响

5.1引言 (Introduction)

5.2催化剂的制备 (Catalyst Preparation)

5.3催化剂的物性表征 (Characterization)

5.4甲醇制汽油反应活性测试 (The Activity Test of Methanol to Gasoline)

5.5本章小结 (Summary)

6 铝改性（乙醇溶液）商业 ZSM-5 催化剂对甲醇制汽油反应性能影响

6.1引言 (Introduction)

6.2催化剂的制备 (Catalyst Preparation)

6.3催化剂的物性表征 (Characterization)

6.4甲醇制汽油反应活性测试 (The Activity Test of Methanol to Gasoline)

6.5本章小结 (Summary)

7 结论

7.1本论文研究的具体内容 (Specific Content of this Thesis)

7.2创新点 (Innovations)

7.3本论文后续工作 (Follow-up Studies)

参考文献

作者简历

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