制备介孔分子筛MCM 41的影响

创新点

（1）将碱降解处理与重结晶法结合，调变丝光沸石（MOR）分子筛孔道结构、缩短反应物分子与活性中心间传质路径，经水热合成得到微-介孔复合分子筛。

（2）讨论了不同碱处理条件对复合材料及加氢异构反应的影响，为加氢异构化新型催化剂的合成及提高加氢异构选择性提供了借鉴意义。

作 者

黄 恪¹,朱 超¹,师 楠¹,温福山²,王韶华³,吴 雷³,刘 东¹

作者单位

1. 中国石油大学 重质油国家重点实验室 2. 中国石油大学 材料科学与工程学院 3. 中国石化工程建设有限公司

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研究背景

随着发动机燃油需求与日俱增和国家燃油排放标准日益严苛,基于我国“富煤、贫油”的能源结构现状,提升燃油品质、合理利用煤炭资源成为当今研究热点。煤炭间接液化技术可将煤炭清洁转化为汽油、柴油、煤油等燃烧性能优异的液体产品,费托合成反应作为此技术核心,产物多为直链烷烃,将直链烷烃加氢异构化,可得到辛烷值较高的异构烷烃,不饱和烃少、硫含量低,为理想汽油组分,同时也是降低柴油十六烷值与凝点、提高润滑油黏度指数的关键。因此,费托合成产物中低碳烷烃异构化,是合理利用煤炭资源过程中的新思路。

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摘 要

费托合成产物中低碳直链烷烃经加氢异构化后,产物可用于优质高辛烷值汽油,是实现煤炭资源清洁化利用的一种重要手段。通过调控MOR 沸石晶体碱溶解程度,以沸石溶解液为硅铝源合成介孔MCM-41,采用重结晶法制备了一系列MOR/ MCM-41 微-介孔复合材料,与金属活性组分离子交换后得到MOR/ MCM-41 为载体的Pt 系催化剂,并选取正己烷为费托低碳烃模型化合物进行加氢异构化性能评价。

分别通过SEM、TEM、吡啶红外、XRD、BET、氮气吸脱附等手段表征复合材料形貌、孔道结构及理化性质,表征结果表明,经过原位重结晶改性后,MOR晶粒粒径减小,外表面成功包覆MCM-41 材料,吸附性能得到改善,适当的碱处理能够改善MOR 沸石的颗粒易聚集现象,调变了Br?nsted 酸和Lewis 酸的比值,弱酸量基本不变而中强酸量显著减少。加氢异构化性能评价结果表明,在反应温度为200 ~ 280 ℃,转化率随反应温度的升高而升高,且在相同转化率水平下,具有较高的正己烷加氢异构化选择性。随碱处理浓度增大,异构产物的选择性得到提高,且裂化程度减弱,主要归因于复合材料碱处理对MOR 颗粒的分散作用与重结晶合成MCM-41 带来的扩孔效果,通过调变催化剂孔道结构,缩短反应物分子与活性中心间传质路径,提高异构化催化性能。

通过制备微-介孔复合材料并建立改性体系,可在相近转化率水平下提高正己烷加氢异构化的选择性。

本研究为低碳正构烷烃加氢异构化催化剂载体的制备提供参考依据,有望通过对介孔复合的调控实现异构产物的高效转化。

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文中图片

复合材料的X 射线衍射(XRD)

MOR 和复合材料的氮气等温吸附-脱附曲线

样品扫描电镜谱图

复合材料的透射电镜图

MOR 与复合材料样品的吡啶-红外谱图

MOR 和MM-2 的NH3 -TPD 图

复合分子筛与Pt/ MOR 的转化率-温度曲线

复合催化剂与Pt/ MOR 异构化选择性-转化率曲线

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作者简介

黄恪，女，1995年9月24日生，山东菏泽人，中国石油大学（华东）化学工程学院化学工程与技术专业在读博士生。

研究方向

无机过渡金属氧化物多孔材料合成与应用、复合分子筛合成等。

主要成果

采用原位重结晶法合成微-介孔复合分子筛并用于加氢异构化，缩短了反应物分子与活性中心间传质路径，提高了加氢异构化选择性，为新型催化剂的合成及提高加氢异构选择性提供了借鉴意义。

黄恪,朱超,师楠,等. Pt-MOR/ MCM-41 催化剂制备与加氢异构化评价. 煤炭学报,2020,45:1304-1311.

HUANG Ke,ZHU Chao,SHI Nan,et al. Preparation of Pt-MOR/ MCM-41 catalyst and evaluation of hydroisomerization. Journal of China Coal Society,2020,45:1304-1311.

End

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