烷基芳烃侧链临氢断裂催化剂制备及其性能研究

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石油中的烷基芳烃可以通过催化加氢的方式进行脱烷基转化生成苯、甲苯、二甲苯(BTX)等化工产品,这是提高重芳烃利用率的有效方法。沸石具有独特的孔结构,可调节的酸性和高的热/水热稳定性,被广泛应用在多相催化和分离过程。但是在涉及大分子芳烃的催化裂化反应中,反应物几乎不能直接进入到沸石的微孔中。因此研究具有较强的扩散能力和良好的酸性位点可接近性的多级孔沸石具有重要的意义。本文以乙苯为模型化合物,研究了ZSM-5、HY和MOR分子筛负载Ni O催化剂的脱烷基活性。通过改变活性组分在载体上的负载量,系统地研究了活性组分负载量对催化剂物性结构和酸性质的影响。研究结果表明:不同分子筛负载Ni O的催化剂中Ni O/HZSM-5表现出较高的加氢脱烷基活性;Ni O负载量对催化剂性能的影响与催化剂的酸性和Ni O在HZSM-5表面的分散度有关。随着Ni O负载量的增加,催化剂的酸量逐渐增加,但是过高的Ni O负载量会在载体外表面团聚进而堵塞HZSM-5的孔道。适宜的Ni O负载量为4 wt%~8 wt%,对于8 wt%Ni O/HZSM-5,乙苯转化率可达到78.8%,BTX的选择性为85.6%。碱改性制备多级孔ZSM-5的研究结果表明:通过氢氧化钠改性成功的合成了多级孔ZSM-5,和未改性的ZSM-5制得的催化剂Cat-0相比,以多级孔ZSM-5制得的催化剂Cat-A2其外比表面积从60 m2?g-1增加到135 m2?g-1,介孔孔容从0.08 cm3?g-1增加到0.30 cm3?g-1,乙苯转化率从78%提高到85%,BTX选择性从85.6%提高到92.3%。通过四丙基氢氧化铵改性成功的合成了多级孔ZSM-5,和未改性的ZSM-5制得的催化剂Cat-0相比,以多级孔ZSM-5制得的催化剂Cat-T3其外比表面积从60 m2?g-1增加到160 m2?g-1,介孔孔容从0.08 cm3?g-1增加到0.34 cm3?g-1,乙苯转化率从78%提高到87.9%,BTX选择性从85.6%提高到94.3%。合成条件对Na Y/ZSM-5分子筛的性质和催化性能有一定影响。研究结果表明:通过改变Na Y加入量和Na OH的浓度可以调整Y沸石核相和壳相ZSM-5的相对含量。随着晶化时间的延长,Y沸石核并没有完全溶解,说明壳相的生成对Y沸石核起到了一定的保护作用。通过N2吸附-脱附表征可以看出合成的核-壳型分子筛具有微-介孔结构。由NH3-TPD和Py-IR表征可知,核-壳型分子筛的酸量和Y+ZSM-5机械混合样品相比有所下降,但是酸强度没有发生明显的改变,其B酸/L酸比例发生了改变。由于Y/ZSM-5的壳层具有中孔和其酸性质的协同作用,其表现出较高的催化活性和目标产物的高选择性。
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