甲烷脫氫芳構(gòu)化Mo/HZSM-5催化性能的研究

【摘要】： 甲烷無氧芳構(gòu)化反應(yīng)(MDA)的產(chǎn)物苯是需求量很大的基礎(chǔ)化工原料，反應(yīng)產(chǎn)物H_2經(jīng)純化后可作為催化加氫和燃料電池的氫源，因此本課題具有潛在的工業(yè)應(yīng)用前景。經(jīng)過十多年的研究探索，在甲烷活化與碳鏈增長、環(huán)化及芳構(gòu)化機(jī)理方面均已取得了重要的成果，并形成了一些主要的觀點(diǎn)，但在催化劑反應(yīng)性能的改進(jìn)方面，一直未有大的突破，催化劑的積炭失活依舊嚴(yán)重地制約著該反應(yīng)的工業(yè)化進(jìn)程。本論文主要針對Mo／HZSM-5催化劑在甲烷無氧芳構(gòu)化反應(yīng)中容易積炭的特點(diǎn)，從提高催化劑的穩(wěn)定性方面著手，考察了分子篩載體的酸性質(zhì)、Mo物種的落位等對催化劑反應(yīng)性能的影響，探討改善催化劑抗積炭的能力的有效途徑。取得了以下主要結(jié)論： 1 HZSM-5分子篩的酸性質(zhì)嚴(yán)重影響著Mo／HZSM-5催化劑的甲烷脫氫芳構(gòu)化性能。母本HZSM-5分子篩上，強(qiáng)B酸中心的存在，促使了反應(yīng)中間物種的深度脫氫，造成催化劑在反應(yīng)過程中的嚴(yán)重積炭；經(jīng)823 K溫度下N_2脫鋁處理的HZSM-5分子篩，部分骨架鋁的脫出改變了分子篩的酸性質(zhì)，在消除母本分子篩上強(qiáng)B酸中心的同時(shí)，保留了較多的弱B酸中心，既滿足C_2中間物種芳構(gòu)化反應(yīng)的需要，又有效地抑制了催化劑積炭，顯著地改善了催化劑芳構(gòu)化反應(yīng)性能。 2對分子篩進(jìn)行水蒸汽脫鋁預(yù)處理，在不損傷分子篩骨架結(jié)構(gòu)的同時(shí)，能有效地消除母本分子篩原有的強(qiáng)B酸中心，提高了分子篩的抗積碳能力，因此該分子篩負(fù)載的Mo基催化劑的甲烷芳構(gòu)化反應(yīng)性能較傳統(tǒng)制備的Mo／HZSM-5有顯著地提高。 3 Mo物種在HZSM-5分子篩上的分散度及落位情況嚴(yán)重影響著Mo／HZSM-5催化劑的甲烷脫氫芳構(gòu)化性能。機(jī)械混合法制備的催化劑上，Mo物種主要以微晶的形式分布在分子篩的外表面，由于缺少分子篩孔道擇形保護(hù)，便于積炭副反應(yīng)的發(fā)生。高溫蒸汽后處理能有效地提高M(jìn)o物種的分散度，促使較多的Mo物種遷移至分子篩的孔道內(nèi)，因此高溫蒸汽后處理的催化劑的抗積炭能力較蒸汽處理前有顯著增強(qiáng)。 【關(guān)鍵詞】：甲烷 芳構(gòu)化 Mo/HZSM-5 熱脫鋁 蒸汽處理
【學(xué)位授予單位】：汕頭大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號】：O643.32
【目錄】：

• 目錄4-7
• 摘要7-9
• Abstract9-11
• 第一章 文獻(xiàn)綜述11-24
• 1.1 引言11-12
• 1.2 甲烷無氧芳構(gòu)化的研究12-18
• 1.2.1 催化劑的研究12-15
• 1.2.2 Mo物種與分子篩載體的相互作用15-16
• 1.2.3 催化劑的積炭與失活16-18
• 1.3 本論文研究的目的、內(nèi)容18-20
• 參考文獻(xiàn)20-24
• 第二章 實(shí)驗(yàn)部分24-28
• 2.1 化學(xué)試劑及試驗(yàn)儀器24
• 2.2 催化劑的活性評價(jià)24-27
• 2.2.1 催化劑活性評價(jià)流程圖25
• 2.2.3 數(shù)據(jù)處理方法25-27
• 參考文獻(xiàn)27-28
• 第三章 Mo/HZSM-5催化劑上甲烷芳構(gòu)化:制備因素的影響28-37
• 3.1 引言28
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分28-29
• 3.2.1 催化劑的制備28-29
• 3.2.2 結(jié)構(gòu)表征29
• 3.3 結(jié)果與討論29-35
• 3.3.1 鉬負(fù)載量的影響29-32
• 3.3.2 催化劑焙燒溫度的影響32-34
• 3.3.3 分子篩硅鋁比的影響34-35
• 3.4 小結(jié)35-36
• 參考文獻(xiàn)36-37
• 第四章 Mo/HZSM-5催化劑上甲烷芳構(gòu)化:分子篩熱脫鋁的效果37-47
• 4.1 引言37-38
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分38-39
• 4.2.1 催化劑的制備38
• 4.2.2 催化劑的表征38-39
• 4.3 結(jié)果與討論39-43
• 4.3.1 催化劑的評價(jià)39-40
• 4.3.2 分子篩及催化劑的酸性分布40-43
• 4.4 小結(jié)43-44
• 參考文獻(xiàn)44-47
• 第五章 Mo/HZSM-5催化劑上甲烷芳構(gòu)化:分子篩蒸汽處理的效果47-55
• 5.1 引言47
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分47-48
• 5.2.1 催化劑的制備47-48
• 5.2.2 催化劑表征48
• 5.3 結(jié)果與討論48-53
• 5.3.1 HZSM-5沸石的表征48-51
• 5.3.2 催化劑評價(jià)51-53
• 5.4 小結(jié)53-54
• 參考文獻(xiàn)54-55
• 第六章 Mo/HZSM-5催化劑上甲烷芳構(gòu)化:催化劑蒸汽后處理的效果55-63
• 6.1 引言55
• 6.2 實(shí)驗(yàn)部分55-56
• 6.2.1 催化劑的制備55-56
• 6.2.2 催化劑表征56
• 6.3 結(jié)果與討論56-61
• 6.3.1 催化劑樣品的晶相結(jié)構(gòu)及Mo物種的分散度56-59
• 6.3.2 催化劑評價(jià)59-61
• 6.4 小結(jié)61-62
• 參考文獻(xiàn)62-63
• 攻讀碩士期間所發(fā)表的論文63-64
• 致謝64

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