P改性HZSM-5分子篩上乙醇脫水制乙烯反應(yīng)的催化性能研究.pdf

1、本文對P改性HZSM-5分子篩催化劑上乙醇脫水制乙烯反應(yīng)進(jìn)行了研究。應(yīng)用部分因子實驗設(shè)計，水熱合成了ZSM-5分子篩；采用等體積浸漬法，制備了P改性HZSM-5催化劑。利用連續(xù)固定床反應(yīng)器，對催化劑的活性和壽命進(jìn)行了評價，并對母體及改性催化劑進(jìn)行了XRD、SEM、XRF、NMR、MIP、BET、NH3-TPD、TG、XPS及IR等表征，結(jié)合計算化學(xué)方法，探索了P改性催化劑可能的構(gòu)型。
　　 采用部分因子實驗設(shè)計，以乙醇為模板劑，

2、在所研究的原料配比范圍內(nèi)，ZSM-5分子篩合成的數(shù)學(xué)模型為：
　　 Y=50.50-6.084+14.77B+7.39C+7.66D+16.72AB-12.49AC-13.67AD式中Y是ZSM-5樣品的相對結(jié)晶度，A、B、CD分別是初始凝膠中原料H2O/SiO2、SiO2/Al2O3、OH-/SiO2和C2H5OH/SiO2的摩爾比。根據(jù)該擬合方程，Y值取值最大時，對應(yīng)的最優(yōu)參數(shù)狀態(tài)為：A(-1)，B(-1)，C(+1)，D(

3、+1)，也就是在凝膠組成為：H2O/SiO2=40，SiO2/Al2O3=60，OH-/SiO2=0.15，C2H5OH/SiO2=1.5時，可合成出高純度的ZSM-5分子篩。
　　 對比硅鋁比25、38、50三種P改性HZSM-5分子篩的催化性能，發(fā)現(xiàn)P含量以磷鋁摩爾比計分別是0.95，1.1，1.0時，在573～713 K之間較寬的溫度范圍內(nèi)，乙烯為反應(yīng)的主產(chǎn)物。進(jìn)一步考察硅鋁比25的適宜P含量改性催化劑PZ-25-3.4的

4、催化性能，發(fā)現(xiàn)該催化劑上的重時空速，隨著反應(yīng)溫度的升高而變大，原料中水含量對催化性能的影響，隨反應(yīng)溫度升高而減弱；930小時的壽命實驗發(fā)現(xiàn)，PZ-25-3.4改性催化劑的反應(yīng)溫度由初始的563 K升至653 K，乙醇轉(zhuǎn)化率、乙烯選擇性依然高于99％；再生后PZ-25-3.4催化劑，初始反應(yīng)溫度與新鮮催化劑相同，乙醇轉(zhuǎn)化率為98.7％，乙烯選擇性為99.9％。
　　 催化劑的NMR、NH3-TPD等表征說明，P與HZSM-5分子篩