改性HZSM-5分子篩催化乙醇脫水制乙烯的研究.pdf

1、改性改性HZSM5分子篩催化分子篩催化乙醇脫水制乙烯的研究乙醇脫水制乙烯的研究StudyonCatalyticDehydrationofEthanoltoEthyleneoverModifiedHZSM5Zeolites學(xué)科專業(yè)：化學(xué)工藝研究生：沈德建指導(dǎo)教師：劉宗章教授天津大學(xué)化工學(xué)院二零一二年六月中文摘要中文摘要乙烯是重要的化工基礎(chǔ)原料，工業(yè)上乙烯的生產(chǎn)來(lái)自于石油路線，由于石油資源的緊缺和原油價(jià)格的上漲，乙醇脫水制乙烯越來(lái)越具有競(jìng)爭(zhēng)

2、優(yōu)勢(shì)而受到研究者的關(guān)注。在眾多報(bào)道的乙醇脫水催化劑中HZSM5最具有工業(yè)應(yīng)用價(jià)值的潛力。然而它的水熱穩(wěn)定性和抗積碳能力不太理想而限制了其工業(yè)化應(yīng)用。本文通過(guò)對(duì)HZSM5分子篩改性來(lái)提高其催化性能。采用離子交換法分別引入Fe3、Co2、Ni2對(duì)HZSM5分子篩進(jìn)行改性，通過(guò)改變離子交換次數(shù)，制備了一系列具有不同金屬含量的HZSM5分子篩催化劑。在連續(xù)流動(dòng)固定床微型反應(yīng)裝置上考察了催化劑的活性，結(jié)果表明NiZ0.12%分子篩的活性最好。采用

3、X射線衍射（XRD）、吡啶程序升溫脫附(PyTPD)、N2吸附脫附、吡啶紅外（PyIR）、熱重（TG）和程序升溫氧化（TPO）等手段對(duì)改性前后的催化劑進(jìn)行了表征。表征結(jié)果表明，催化劑的乙醇脫水性能與其微孔結(jié)構(gòu)和表面酸性質(zhì)有關(guān)，其中表面酸性質(zhì)對(duì)催化劑的活性影響較為顯著。適當(dāng)?shù)臏p少催化劑表面的強(qiáng)酸量，降低酸強(qiáng)度，增加弱酸量，保持一定的總酸量，并控制強(qiáng)酸量和弱酸量的比例為1，有利于乙醇轉(zhuǎn)化率和乙烯選擇性的提高。影響離子交換的因素除了離子交換次

4、數(shù)外，主要還有交換液的濃度、溫度等。本研究采用正交實(shí)驗(yàn)考察了鎳改性HZSM5分子篩制備中硝酸鎳溶液濃度、交換溫度和交換次數(shù)對(duì)催化劑催化性能的影響，得到催化劑的最佳制備條件為：硝酸鎳濃度0.4molL，交換溫度80℃，交換次數(shù)2次。以最佳條件下制備的鎳改性HZSM5分子篩為催化劑，考察了反應(yīng)溫度，質(zhì)量空速和乙醇濃度對(duì)乙醇脫水制乙烯反應(yīng)的影響，得到最佳工藝條件為：溫度260℃，質(zhì)量空速2h1，乙醇濃度50%(V)。穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)表明在最佳工藝條