甲烷脱氢芳构化Mo/HZSM-5催化性能的研究

【摘要】： 甲烷无氧芳构化反应(MDA)的产物苯是需求量很大的基础化工原料，反应产物H_2经纯化后可作为催化加氢和燃料电池的氢源，因此本课题具有潜在的工业应用前景。经过十多年的研究探索，在甲烷活化与碳链增长、环化及芳构化机理方面均已取得了重要的成果，并形成了一些主要的观点，但在催化剂反应性能的改进方面，一直未有大的突破，催化剂的积炭失活依旧严重地制约着该反应的工业化进程。本论文主要针对Mo／HZSM-5催化剂在甲烷无氧芳构化反应中容易积炭的特点，从提高催化剂的稳定性方面着手，考察了分子筛载体的酸性质、Mo物种的落位等对催化剂反应性能的影响，探讨改善催化剂抗积炭的能力的有效途径。取得了以下主要结论： 1 HZSM-5分子筛的酸性质严重影响着Mo／HZSM-5催化剂的甲烷脱氢芳构化性能。母本HZSM-5分子筛上，强B酸中心的存在，促使了反应中间物种的深度脱氢，造成催化剂在反应过程中的严重积炭；经823 K温度下N_2脱铝处理的HZSM-5分子筛，部分骨架铝的脱出改变了分子筛的酸性质，在消除母本分子筛上强B酸中心的同时，保留了较多的弱B酸中心，既满足C_2中间物种芳构化反应的需要，又有效地抑制了催化剂积炭，显著地改善了催化剂芳构化反应性能。 2对分子筛进行水蒸汽脱铝预处理，在不损伤分子筛骨架结构的同时，能有效地消除母本分子筛原有的强B酸中心，提高了分子筛的抗积碳能力，因此该分子筛负载的Mo基催化剂的甲烷芳构化反应性能较传统制备的Mo／HZSM-5有显著地提高。 3 Mo物种在HZSM-5分子筛上的分散度及落位情况严重影响着Mo／HZSM-5催化剂的甲烷脱氢芳构化性能。机械混合法制备的催化剂上，Mo物种主要以微晶的形式分布在分子筛的外表面，由于缺少分子筛孔道择形保护，便于积炭副反应的发生。高温蒸汽后处理能有效地提高Mo物种的分散度，促使较多的Mo物种迁移至分子筛的孔道内，因此高温蒸汽后处理的催化剂的抗积炭能力较蒸汽处理前有显著增强。 【关键词】：甲烷 芳构化 Mo/HZSM-5 热脱铝 蒸汽处理
【学位授予单位】：汕头大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：O643.32
【目录】：

• 目录4-7
• 摘要7-9
• Abstract9-11
• 第一章 文献综述11-24
• 1.1 引言11-12
• 1.2 甲烷无氧芳构化的研究12-18
• 1.2.1 催化剂的研究12-15
• 1.2.2 Mo物种与分子筛载体的相互作用15-16
• 1.2.3 催化剂的积炭与失活16-18
• 1.3 本论文研究的目的、内容18-20
• 参考文献20-24
• 第二章 实验部分24-28
• 2.1 化学试剂及试验仪器24
• 2.2 催化剂的活性评价24-27
• 2.2.1 催化剂活性评价流程图25
• 2.2.3 数据处理方法25-27
• 参考文献27-28
• 第三章 Mo/HZSM-5催化剂上甲烷芳构化:制备因素的影响28-37
• 3.1 引言28
• 3.2 实验部分28-29
• 3.2.1 催化剂的制备28-29
• 3.2.2 结构表征29
• 3.3 结果与讨论29-35
• 3.3.1 钼负载量的影响29-32
• 3.3.2 催化剂焙烧温度的影响32-34
• 3.3.3 分子筛硅铝比的影响34-35
• 3.4 小结35-36
• 参考文献36-37
• 第四章 Mo/HZSM-5催化剂上甲烷芳构化:分子筛热脱铝的效果37-47
• 4.1 引言37-38
• 4.2 实验部分38-39
• 4.2.1 催化剂的制备38
• 4.2.2 催化剂的表征38-39
• 4.3 结果与讨论39-43
• 4.3.1 催化剂的评价39-40
• 4.3.2 分子筛及催化剂的酸性分布40-43
• 4.4 小结43-44
• 参考文献44-47
• 第五章 Mo/HZSM-5催化剂上甲烷芳构化:分子筛蒸汽处理的效果47-55
• 5.1 引言47
• 5.2 实验部分47-48
• 5.2.1 催化剂的制备47-48
• 5.2.2 催化剂表征48
• 5.3 结果与讨论48-53
• 5.3.1 HZSM-5沸石的表征48-51
• 5.3.2 催化剂评价51-53
• 5.4 小结53-54
• 参考文献54-55
• 第六章 Mo/HZSM-5催化剂上甲烷芳构化:催化剂蒸汽后处理的效果55-63
• 6.1 引言55
• 6.2 实验部分55-56
• 6.2.1 催化剂的制备55-56
• 6.2.2 催化剂表征56
• 6.3 结果与讨论56-61
• 6.3.1 催化剂样品的晶相结构及Mo物种的分散度56-59
• 6.3.2 催化剂评价59-61
• 6.4 小结61-62
• 参考文献62-63
• 攻读硕士期间所发表的论文63-64
• 致谢64

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