分子筛催化裂化催化剂.docx

分子筛型流化催化裂化催化剂的制备、表征与评价
姓名:苏倩
学号:2011E8004161054
培养单位:过程工程研究所
摘要
使用有机溶剂如甲酰***和甲苯作为结晶媒介,介绍了一种纳米分子筛催化剂合成的新方法。甲酰***是一种很好的纳米分子筛合成的溶剂,这种合成方法对于晶体尺寸是可控的。研究中,分别在甲苯和甲酰***中合成了不同尺寸的分子筛颗粒,25nm,40nm及100nm。研究了分子筛尺寸对于其催化性能的影响,同时还合成了以纳米分子筛作为活性组分、催化剂。对这些催化剂的活性进行评估发现,晶体尺寸与催化活性之间有很好的关联:催化剂呈现出更高的催化活性。除此之外,还研究了分子筛作为载体时对催化反应的影响。对于HZSM-5催化剂注入晶格氧来研究其对大分子链烷烃的转化率及对轻烯烃的选择性,制备了钒氧化物催化剂,一部分作为晶格氧的提供者,另一部分与HZSM-5混合,在固定床反应器中评估其对正庚烷的催化能力。结果表明,用V2O5/Al2O3替换20%的HZSM-5,反应物的转化率从51%左右变为59%左右。随V2O5/Al2O3与HZSM-5在反应器中装填位置的不同,转化率及产物收率也有很大的不同,然而加入氧化铝却没有这样的作用。而且,随着反应的进行,伴随着V5+的还原,液相产物中有水的生成。氧化的V5+似乎更有利于正庚烷的转化。因此,得出结论,正庚烷在HZSM-5催化剂上进一步裂化之前,可以被氧化的钒氧化物提供的晶格氧活化。
关键词
纳米分子筛,甲酰***,FCC催化剂,HZSM-5,轻烯烃,V2O5/Al2O3,晶格氧
序言
流化裂化催化剂(FCC)是石油精炼工业中的一个重要过程,其可将重油转化为有价值的轻产物如液化石油气(LPG)、汽油及轻循环油。[1-4]为提高利润我们一直在做很多尝试,如通过优化过程、选择使用改良过的催化剂
及添加剂还包括设备的修饰等等。[5,6]精制工业工作者经常面临挑战性的任务,应谨慎的选择和转变催化剂以确保
在不违背设备限制的情况下获得最大的收益。[7]。因此可见,过程中起着至关重要的作用,而一个成功的催化过程的关键是选择一个有效地催化剂。在过去的三十年里,裂化技术中的一个重要的进步就是分子筛催化剂的引入和发展。[8]
分子筛及相关的材料(包括大部分有规则孔结构的微孔及介孔材料)是催化和材料领域中对科学技术及工业过程有重大影响的一个分支。[8]分子筛是工业多相催化剂中的最重要的一个群体,它大规模的应用于精炼和石油化工过程,也越来越多的应用于环境催化和精细化学品的合成。[9,10-13]分子筛是微孔铝硅酸盐的晶型结构,这对于对其进行修饰改性提供了可能。[14]目前,已经发现了约200中不同结构、尺寸及形状的分子筛,其通道通常由8到30个环组成。[15]分子筛孔道的结构有时会超过1nm,(12环)。其结构的可控制性及酸性(酸型、酸性位点的浓度和强度)的可调节性是分子筛最重要的特征。[16]
尺寸小于200nm的分子筛最近引起了人们广泛的兴趣,晶体尺寸的减少产生了更大的外表面积,减小了扩散路径,更多了暴露了活性位点,这对纳米分子筛的性能有很大的影响。因此,除了我们所知的其在催化和吸附方面的应用外,纳米分子筛还可作为介孔分子筛材料制备的晶种和基础。[17,18-23]对于孔径小于15A的微孔分子筛,只有孔径小于或等于这个尺寸的分子才可进出,因此对于客体分子有较高的选择性,但是这只局限于尺寸小于15A反应分子,大分子的反应只能在其外表面进行。
纳米分子筛的使用可以克服上述的限制,其外表面与内部原子数比值随颗粒尺寸的减小而增加,并且其具有较大的外表面积及较高的表面活性。外表面的酸性很重要,当分子筛用于催化大分子反应时,纳米尺寸的分子筛将呈现出更好的性能,因为其活性组分更容易被接触且其具有较大的外表面积。催化剂上得以实现,[24,25]Rajagopalan等人已经发现,在汽油的裂解中,随着分子筛晶体尺寸的减小,反应的转化率和选择性升高。
[26]分子筛除了可作为活性组分参与催化之外,还可以作为活性组分的载体并对反应起非直接的作用,如李等人就对在HZSM-5分子筛作为负载的催化剂进行了研究,以正庚烷的催化裂解为例,报道了分子筛的作用及活性组分的作用以及两者单独催化时与两者连用时的不同。[27]
实验部分
实验部分
第一篇文献中所涉及的分子筛催化剂的合成

实验中制备了三种不同的样品。将三异丙基铝Al(iPr)3()***氢氧化铵TMAOH(25%)中,搅拌3h。(98%),继续搅拌一整夜确保TEOS完全水解。然后,将64mL