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高岭土微球原位晶化合成ZSM-5沸石催化剂及其表征、应用

孙书红  
【摘要】:ZSM-5沸石广泛应用于石油化工过程,改善催化裂化汽油质量和生产乙烯、丙烯等重要的化工原料。采用原位晶化技术在高岭土微球中直接合成沸石分子筛材料,沸石生长于微球的内部表面,分散性好,在反应过程中能更好地发挥作用。载体具有活性和一定的中大孔,有利于原料油的预裂化以及沸石的分散和再生,在催化裂化与再生过程中起到传热和贮热作用。与采用半合成技术制备的催化剂相比,采用原位晶化技术制备的催化剂,在活性、水热稳定性、抗重金属性能、渣油裂化性能以及汽油选择性等方面都具有优势。 本论文以高岭土为原料,进行了高岭土微球合成ZSM-5沸石分子筛的研究及其表征、应用。系统地研究了高岭土微球在高温焙烧过程中的性质变化以及酸、碱抽提改性后的特性,考察了原位晶化催化剂的载体性质:研究了不同体系、不同合成条件下的晶化反应,分别在含有机胺模板剂和无有机胺模板剂的两种体系中,成功地在高岭土微球上合成了含量为27%左右的ZSM-5分子筛。其中,在无胺体系中合成ZSM-5沸石微球复合材料,该工艺不存在有机胺污染环境的问题,同时大大降低了沸石催化剂的制备成本;在正丁胺为有机模板剂的体系中,采用原位晶化技术在高岭土微球上合成了晶粒直径约0.2~1μm的小晶粒ZSM-5沸石。本论文运用XRD、IR、SEM、TG-DTG和N_2吸附脱附等多种现代科学技术对沸石、催化剂等材料的结构、表面状态和活性中心等进行了表征,采用重油微反和小型固定流化床评价装置对催化剂性能进行了评价,详细讨论了高岭土原位晶化催化剂载体的性质、ZSM-5沸石材料合成条件和合成机理,以及所合成的原位晶化ZSM-5催化剂的物化性质与其催化反应性能之间的关系,取得了如下结果:


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