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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
甲醇制芳烃反应过程中纳米ZSM-5分子筛催化剂性能演变与结构性质的关系研究
  • 作者

    李晗付廷俊张亮亮马倩崔丽萍李忠

  • 单位

    太原理工大学煤科学与技术教育部和山西省重点实验室

  • 摘要

    ZSM-5分子筛催化甲醇制芳烃反应中,存在产品选择性低和催化稳定性差等问题。本研究通过XRD、物理吸附、NH3-TPD、TEM、TG及27Al MAS NMR等手段表征分析反应过程中ZSM-5的结构变化,结合催化性能演变,探讨不同反应阶段影响其结构与性能的关键因素。结果表明,反应初期19 h内高温水热对铝结构的破坏使酸量由0.41 mmol/g明显降至0.17 mmol/g,低碳烯烃选择性显著增加,液烃收率由14.7%快速增至19.3%。稍后的24 h稳定反应阶段中,积炭速率增加,催化剂比表面积由340 m2/g显著降至275 m2/g,酸量继续下降至0.10 mmol/g;液烃收率仍维持在19.5%,说明该反应仅需少量酸即可维持。之后31 h内积炭不断累积,虽然积炭速率明显降低,但催化剂逐渐失活;外表面积炭显著增加,比表面积和酸量继续缓慢减小,液烃收率降至17.3%,芳烃选择性也随之降低。反应末期的7 h里,积炭严重覆盖了ZSM-5酸位并堵塞孔道,液烃收率突降至12.2%,CH4选择性由13.2%骤增至24.2%;积炭对外表面酸的覆盖减少了表面异构化,对二甲苯在二甲苯中选择性由24.4%增至33.1%。考虑到积炭对失活后团聚晶粒的整体包裹,应设法减少晶粒外表面间的接触,以提升分子对反应活性位的可接近性和催化剂的容碳能力。该研究为芳构化催化剂制备时酸性和形貌的控制提供了依据。

  • 关键词

    甲醇芳烃ZSM-5分子筛积炭反应过程结构变化

  • 基金项目(Foundation)
    国家重点研发计划(2018YFB0604901);国家自然科学基金(21978191,21878207)资助~~;
  • 引用格式
    李晗,付廷俊,张亮亮,马倩,崔丽萍,李忠.甲醇制芳烃反应过程中纳米ZSM-5分子筛催化剂性能演变与结构性质的关系研究[J].燃料化学学报,2021,49(04):483-494.
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