改性SAPO-34催化性能的分子模擬研究.pdf

1、MTO是非常有希望替代石油路線的新工藝，SAPO-34分子篩因其對MTO反應(yīng)具有良好的催化性能而得到廣泛認可。MTO技術(shù)的關(guān)鍵在于研制開發(fā)出一種活性高、選擇性好、使用壽命長、制造費用低的催化劑。將各種金屬元素引入SAPO-34分子篩骨架上進行改性以提高低碳烯烴的選擇性，是目前研究的熱點。本課題在MTO工藝生產(chǎn)條件下，模擬SAPO-34及金屬改性的SAPO-34分子篩中的擴散和吸附過程，研究分子篩的擇形性能，以提高低碳烯烴的選擇性，為SA

2、PO-34分子篩的改性提供有力支持。
　　 基于分子篩吸附理論，采用Monte Carlo模擬方法研究MTO過程反應(yīng)物甲醇、主要生成物乙烯和丙烯在分子篩中的吸附性質(zhì)，通過吸附量和吸附熱來對比分子篩的吸附性能，分析探討改性分子篩對低碳烯烴選擇性的影響。結(jié)果表明，甲醇、乙烯和丙烯在SAPO-34及Fe、Co和Ni改性分子篩上均有明顯的吸附作用，甲醇、乙烯和丙烯單組分在所研究分子篩上的吸附量均隨溫度升高而降低，在同樣條件下丙烯吸附量最

3、大；乙烯和丙烯在Fe、Co和Ni改性后的SAPO-34分子篩上的吸附量與在SAPO-34上的吸附相比均有較明顯下降，吸附熱也有所降低。催化劑改性后，有利于產(chǎn)物低鏈烯烴在其上的脫附，相比丙烯，乙烯脫附更容易。在常壓、400-500℃下，MTO反應(yīng)副產(chǎn)物正丁烯在分子篩上的吸附量隨溫度變化很小，吸附量基本穩(wěn)定在一個數(shù)值，但是大于丙烯和乙烯；改性后的分子篩中副產(chǎn)物正丁烯吸附量有所下降，可以降低催化劑孔道堵塞失活的頻率。
　　 在研究吸附

4、的基礎(chǔ)上，基于分子篩的構(gòu)型擴散理論，采用MD模擬方法模擬計算反應(yīng)物及產(chǎn)物在改性分子篩中的擴散能壘，分析探討反應(yīng)物及產(chǎn)物在不同分子篩中的擴散性能。結(jié)果表明，在同一種改性分子篩上，擴散能壘從小到大的順序為甲醇、乙烯、丙烯；甲醇、乙烯和丙烯在Ni改性的SAPO-34分子篩中的擴散能壘均最小。
　　 結(jié)合吸附和擴散的研究結(jié)果，可以得出，采用Fe、Co和Ni金屬SAPO-34分子篩進行改性有利于提高MTO反應(yīng)中低碳烯烴的選擇性，尤其是乙烯