SAPO-34分子筛的合成与表征及其催化甲醇制烯烃反应研究

摘要

低碳烯烃，尤其是乙烯，作为一种重要的化工基础原料，其产量是衡量一个国家化工产业发展水平的重要标志之一。在工业生产中，乙烯主要由轻油、重油、轻柴油等石油产品经裂解分离生产。然而随着全球石油储备的日益减少，由石油催化裂解法制得低碳烯烃的方法不能满足国际对低碳烯烃不断增加的需求量。由甲醇作为原料生产低碳烯烃（MTO）的非石油路径的生产方法逐渐受到各国重视。 尽管MTO工艺在我国已经实现工业化，但其催化剂的寿命与选择性还需进一步改进。本文的主要工作是通过改变MTO催化剂——SAPO-34分子筛的合成过程，在水热合成过程中加入结晶抑制剂或是改变老化温度，从而实现延长其催化寿命的目的。 首先，研究了水热合成中引入不同相对分子质量的聚乙二醇（ PEG）对SAPO-34的物理化学性质及其催化甲醇制烯烃（MTO）反应的影响。PEG在水热晶化中起到结晶抑制剂的作用。结果显示，加入的 PEG的相对分子质量对晶粒的形貌、大小及分子筛结晶度均有重要影响。随着PEG的相对分子质量由400上升至6000，分子筛粒径先减小后增大，其形貌由传统立方型转变为片状而后又变为立方型。当加入的PEG的相对分子质量为800时，分子筛的粒径最小且形貌呈现出平均厚度只有46nm的片状。其在MTO反应中的催化寿命也由于扩散路径的显著缩短而得到了显著延长。 其次，研究了水热合成过程中老化温度对合成的分子筛的物理化学性质及其催化甲醇制烯烃反应的影响。结果显示，当老化温度低于120℃时，晶体粒径分布均匀，均在400-500nm，且合成的分子筛在MTO反应中表现优异。当老化温度过高如150℃和170℃时，合成出的分子筛粒径明显增大，由纳米级上升为微米级分子筛。且高的老化温度使分子筛强酸酸量增加，从而加快了分子筛在MTO反应中的积碳失活速率，明显降低了分子筛寿命及低碳烯烃选择性。

目录

声明

第一章 文献综述

1.1 SAPO-34分子筛简介

1.2 SAPO-34分子筛的合成

1.3 SAPO-34晶化机理

1.4 SAPO-34分子筛的改性

1.5 SAPO-34分子筛的其它应用

1.6 甲醇制烯烃（MTO）反应机理

1.7 甲醇制烯烃（MTO）工艺的工业化进程

1.8 本论文的工作内容

第二章 实验部分

2.1 实验原料及设备

2.2 SAPO-34分子筛的合成

2.3甲醇制烯烃反应的评价

2.4催化剂的表征

第三章 水热合成中聚乙二醇的加入对SAPO-34及其催化甲醇制烯烃反应的影响

3.1 前言

3.2 SAPO-34分子筛的合成

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

第四章 水热合成过程中的老化温度对SAPO-34分子筛及其催化甲醇制烯烃反应的影响

4.1 前言

4.2 SAPO-34分子筛的水热合成

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

第五章 结论

参考文献

硕士期间发表论文和参加科研项目

致谢