煤基甲醇制低碳烯烃(MTO)工艺是“新型煤化工”的重要内容,是解决我国石油资源匮乏的有力手段及路径。SAPO-34分子筛是MTO反应的首选催化剂。在MTO反应中,人们最关注的是催化剂的寿命及产物中低碳烯烃的选择性,而影响它们的是催化剂自身的两个特性:扩散和酸性。此前研究工作注意力多集中在合成粒径较小的分子筛及其改性等方面,这些都是从扩散和结焦的角度来研究,相比之下研究SAPO-34分子筛自身酸性对催化性能之影响的报道较少。本研究通过改变合成SAPO-34分子筛的铝源、加铝顺序与方式等,获得不同酸性质的SAPO-34分子筛,研究酸性质与产物选择性、寿命之间的关联,以期揭示酸性质与催化剂寿命、低碳烯烃选择性之间的内在规律及相关反应机理,为工业上合成具有特定酸性的分子筛提供参考。本文主要的研究成果如下:(1)在水热合成条件下,通过调整合成配方中的硅铝比及合成过程中的晶化温度,考察它们对SAPO-34分子筛的晶相及结晶度的影响,以此得到了最佳的合成工艺条件:投料硅铝比为0.2,晶化温度为170℃。(2)在最佳合成工艺条件的基础之上,本文抓住铝源这一线索,对SAPO-34分子筛的合成及催化性能展开研究。结果表明,采用不同的铝源合成SAPO-34分子筛时,不仅在合成过程中凝胶的存在形式存在差异,而且最终产品的晶体结构特性及催化性能差异较大。其中,以拟薄水铝石为铝源合成的SAPO-34分子筛不仅结晶度高,而且粒度分布较为集中,均在500nm左右;而当以氢氧化铝作为铝源时,合成的样品粒径分布就不是很均匀,但其结晶度最高,而且(111)晶面生长的最好;从晶体生长情况来看,以异丙醇铝为铝源合成的SAPO-34分子筛表现最差。最后,对它们分别进行了MTO反应测试,反应条件:常压、450℃、甲醇质量空速3.0h-1。其中表现最好的是以拟薄水铝石为铝源合成的SAPO-34子筛,凭借其较小的粒径、较高的比表面积和适中的酸密度,无论是在低碳烯烃的选择性上还是在催化剂寿命方面均高于其它两种铝源,从而拟薄水铝石被确立为合成SAPO-34分子筛的最佳铝源。(3)以最佳铝源拟薄水铝石为突破口,进一步考察了铝源的加入方式对SAPO-34分子筛酸性的影响规律。研究结果显示,不同的加铝方式可以改变SAPO-34分子筛的酸性,主要是改变其酸密度,进而对其在MTO反应中的表现产生影响。对合成出的具有不同酸密度的分子筛样品进行了MTO反应测试,结果表明,在较低投料硅铝比(0.2)条件下,酸密度越大,催化剂寿命越长。(4)在揭示酸密度与SAPO-34分子筛催化寿命的规律之后,本文试图将分子筛中的B酸与L酸分离,从而研究酸种类及酸强度与低碳烯烃选择性之间的关系。通过对焙烧后2立方放大SAPO-34分子筛进行离子交换处理,得到具有不同B酸和L酸的各个样品,通过氨气程序升温脱附(NH3-TPD)及红外光谱(IR)法表征准确测出了各个样品中的B酸量和L酸量,结合其MTO催化性能分析,得出样品B酸量与乙烯选择性呈正相关关系及弱酸量与丙烯选择性呈正相关关系的结论。经焙烧处理后,通过氨气程序升温脱附(NH3-TPD)及红外光谱(IR)法表征,证实了焙烧过程中B酸向L酸转化的结论;最后通过MTO催化性能分析,佐证了 B酸量与乙烯选择性呈正相关关系及弱酸量与丙烯选择性呈正相关关系的结论。