碘及氫鹵酸在分子篩催化轉(zhuǎn)化甲醇制低碳烯烴中的應(yīng)用研究.pdf

1、為探尋降低MTO體系反應(yīng)溫度，鑒于甲醇分子結(jié)構(gòu)特征，結(jié)合MTO反應(yīng)催化機(jī)制，提出了碘及氫鹵酸用于分子篩催化轉(zhuǎn)化甲醇制低碳烯烴的研究，開展了反應(yīng)體系熱力學(xué)分析及優(yōu)化、分子篩催化材料優(yōu)選及分子篩催化材料物化性質(zhì)分析的研究工作。
　　以氫鹵酸為助劑，首先開展了氫鹵酸/甲醇體系在ZSM-5分子篩催化材料上轉(zhuǎn)化制低碳烯烴的研究?？疾炝瞬煌磻?yīng)體系轉(zhuǎn)化制低碳烯烴的熱力學(xué)關(guān)系及產(chǎn)物分布，結(jié)果表明，氫鹵酸/甲醇體系均發(fā)生先放熱后吸熱反應(yīng)生成低碳烯

2、烴，氫碘酸/甲醇體系制低碳烯烴具有較高熱力學(xué)條件；不同氫鹵酸/甲醇體系產(chǎn)物分布有所不同，可通過控制反應(yīng)溫度調(diào)控產(chǎn)物分布。分別研究了氫鹵酸/甲醇體系在無催化材料或 ZSM-5分子篩催化材料上轉(zhuǎn)化制低碳烯烴的影響規(guī)律，結(jié)果表明，氫鹵酸協(xié)同ZSM-5分子篩催化材料明顯提高了較低反應(yīng)溫度300℃時的甲醇轉(zhuǎn)化率；以ZSM-5分子篩為催化材料，在原料摩爾比HI:CH3OH:H2O=0.2:1:4，催化劑裝載量0.6 g，氮?dú)饬魉?5 ml·min-

3、1，進(jìn)料空速1.5h-1，反應(yīng)溫度300℃條件下，氫碘酸/甲醇體系具有最大甲醇轉(zhuǎn)化率和雙烯烴選擇性，分別達(dá)85％和70%。
　　以碘為助劑，開展了碘/甲醇體系在ZSM-5分子篩催化材料上轉(zhuǎn)化制低碳烯烴的研究。分別研究了碘/甲醇體系在無催化材料或ZSM-5分子篩催化材料上轉(zhuǎn)化制低碳烯烴的影響規(guī)律，重點(diǎn)考察了 ZSM-5分子篩催化材料上碘醇比、醇水比、反應(yīng)溫度、進(jìn)料空速對甲醇轉(zhuǎn)化率和雙烯烴選擇性的影響。結(jié)果表明，碘協(xié)同 ZSM-5分子

4、篩催化材料明顯提高了較低溫度280℃時的甲醇轉(zhuǎn)化率；以ZSM-5分子篩為催化材料，在原料摩爾比I2:CH3OH:H2O=0.0006:1:4，催化劑裝載量0.6 g，氮?dú)饬魉?5ml·min-1，進(jìn)料空速1.5h-1，反應(yīng)溫度280℃條件下，碘/甲醇體系制低碳烯烴的甲醇轉(zhuǎn)化率和雙烯烴選擇性分別達(dá)96%和73%。
　　系統(tǒng)地開展了碘/甲醇體系制低碳烯烴分子篩催化材料的研究。對以微波水熱法制備的ZSM-5和SAPO-34分子篩物化性質(zhì)

5、進(jìn)行了分析表征，重點(diǎn)考察了不同分子篩催化材料對碘/甲醇體系制低碳烯烴甲醇轉(zhuǎn)化率和雙烯烴選擇性的影響，結(jié)果表明，ZSM-5分子篩催化材料具有更高甲醇轉(zhuǎn)化率和雙烯烴選擇性；對以浸漬法制備的金屬改性 ZSM-5分子篩物化性質(zhì)進(jìn)行了分析表征，重點(diǎn)研究了不同金屬改性ZSM-5分子篩催化材料對碘/甲醇體系制低碳烯烴甲醇轉(zhuǎn)化率和雙烯烴選擇性的影響，結(jié)果表明，以 Cu/ZSM-5分子篩為催化材料，在原料摩爾比I2:CH3OH:H2O=0.0006:1:

6、4，催化劑裝載量0.6 g，氮?dú)饬魉?5ml·min-1，進(jìn)料空速1.5 h-1，反應(yīng)溫度280℃條件下，碘/甲醇體系制低碳烯烴的甲醇轉(zhuǎn)化率和雙烯烴選擇性最大，分別達(dá)97%和80%。
　　分析了 ZSM-5分子篩催化材料于碘/甲醇和甲醇體系反應(yīng)前后的物化性質(zhì)。結(jié)果表明，280℃時碘/甲醇體系對ZSM-5分子篩物化性質(zhì)影響較小，但甲醇體系影響較大，ZSM-5分子篩比表面積、總孔容及平均孔徑減小。分析了不同改性 ZSM-5分子篩催化材