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《鋅改性納米hzsm-5催化劑芳構(gòu)化性能研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學術(shù)論文-天天文庫。
1、鋅改性納米HZSM-5催化劑芳構(gòu)化性能研究李玲（石油化工學院化學工程與工藝0101班）摘要：由于鋅改性的Nano-HZSM－5沸石分子篩活性、選擇性和穩(wěn)定性好，在輕烴芳構(gòu)化技術(shù)中倍受關(guān)注。本課題考察了鋅含量、反應(yīng)溫度對Zn/Nano-HZSM-5沸石分子篩催化劑性能的影響，應(yīng)用于催化裂化汽油餾分降烯烴芳構(gòu)化反應(yīng)。在反應(yīng)溫度430℃，壓力0.3Mpa，液時空速1h-1的反應(yīng)條件下進行的催化裂化汽油中間餾分（75－120℃）的芳構(gòu)化反應(yīng)中，考察了Zn含量對催化劑性能的影響。實驗結(jié)果表明，當鋅含量為2％時，改性催化劑芳構(gòu)
2、化活性及芳烴收率最好。在進料空速為1h-1，反應(yīng)壓力為0.3MPa的條件下，考察了反應(yīng)溫度對Zn/Nano-HZSM-5催化劑反應(yīng)性能的影響，實驗結(jié)果表明最佳反應(yīng)溫度為430℃。此時原料中烯烴轉(zhuǎn)化率為71.73%，液相產(chǎn)品中芳烴含量為20.584％。關(guān)鍵詞：Zn/Nano-HZSM-5催化劑芳構(gòu)化烯烴轉(zhuǎn)化率芳烴含量1前言生產(chǎn)和使用清潔燃料是保護人類生存環(huán)境的需要，也是可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的需要。為了滿足汽油國家標準和世界標準[1-2]，研究開發(fā)芳構(gòu)化新催化技術(shù)，將汽油中不飽和烯烴轉(zhuǎn)化為異構(gòu)烷烴和芳烴，一方面降低了烯烴含量
3、，大幅度提高汽油安定性，同時又確保了汽油辛烷值不降低，使產(chǎn)品的性質(zhì)和產(chǎn)品的分布得到較大的改善，從而提高我國汽油質(zhì)量[3]。鋅改性納米HZSM-5催化劑在FCC汽油降烯烴過程中主要發(fā)生芳構(gòu)化、異構(gòu)化和芳烴烷基化反應(yīng)[4-5]。因為改性納米HZSM-5有較突出的芳構(gòu)化反應(yīng)活性和穩(wěn)定性,所以降烯烴后的汽油辛烷值能得到較好的保持。同時,由于納米沸石的“寬松”的反應(yīng)和擴散環(huán)境有利于烷基化反應(yīng),因此裂解產(chǎn)生的小分子烯烴能部分得到回收,有利于提高液收。從已有的研究看,納米HZSM-5沸石有可能成為一種理想的生產(chǎn)清潔汽油的催化劑母
4、體。2實驗部分2.1實驗原料本實驗所用的原料取自撫順石油二廠催化裂化汽油75～120℃餾分，其族組成數(shù)據(jù)見表1。表1原料的族組成族組成烯烴烷烴芳烴苯異構(gòu)烷烴含量%43.15750.375.4910.70533.1872.2Zn改性的納米HZSM-5沸石分子篩催化劑的制備本實驗采用等體積浸漬法制備鋅改性鈉米HZSM-5催化劑。等體積浸漬過程如下：取一定量的Zn（NO3）2·6H2o配成溶液，加入到鈉米HZSM-5中攪拌，浸漬4小時，干燥12小時，焙燒。程序升溫至550℃，恒溫焙燒10小時，冷卻，干燥，壓片，篩分，取2
5、0—40目備用。這樣制得的催化劑命名如下：Znx其中x指ZnO在催化劑中的質(zhì)量百分數(shù)。2.3實驗方法實驗在80ml固定床試驗裝置上進行。反應(yīng)器中從下到上依次裝入20ml石英沙，20ml催化劑，37ml石英沙，然后安裝好裝置。在原料罐中裝入適量的原料，通入氮氣，檢查裝置氣密性（在各連接處涂上肥皂水，若無氣泡產(chǎn)生，說明裝置不漏氣；反之漏氣，需重新安裝）。調(diào)節(jié)壓力為指定壓力，繼而加熱升溫，當溫度升到指定溫度時打開泵及閥門，調(diào)節(jié)空速。原料油在反應(yīng)壓力下以穩(wěn)定的流速通過反應(yīng)器催化劑床層，待反應(yīng)產(chǎn)物分離后收集液相產(chǎn)品。取出的樣
6、經(jīng)冷卻后用1002型氣相色譜儀分析，再根據(jù)光譜圖計算產(chǎn)品中各種烴類的濃度。3結(jié)果討論3.1鋅含量對Zn/Nano-HZSM-5催化劑芳構(gòu)化性能的影響在反應(yīng)溫度430℃，反應(yīng)壓力0.3MPa，液時空速1h-1的反應(yīng)條件下，原料油在不同鋅含量改性的Nano-HZSM-5催化劑上進行反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)果如圖1和圖2所示。圖4.1不同鋅含量Zn/Nano-HZSM-5催圖4.2不同鋅含量Zn/Nano-HZSM-5催化劑上烯烴轉(zhuǎn)化率對比化劑上芳烴收率對比由圖1和圖2可以看出：在Zn/Nano-HZSM-5催化劑中，隨著反應(yīng)時間的
7、增長，烯烴轉(zhuǎn)化率和芳烴收率都呈逐漸減小的趨勢。其中，當Zn%=2%時，原料中的烯烴轉(zhuǎn)化率和芳烴收率最大，這表明此時催化劑的活性、選擇性最好。這主要是由于在鋅改性的納米HZSM-5沸石上存在著B酸中心和L酸中心，L酸在烴分子芳構(gòu)化反應(yīng)中起芳構(gòu)化活性中心作用，B酸起裂解和齊聚的活性中心，整個芳構(gòu)化反應(yīng)是兩種中心作用的綜合結(jié)果。隨著催化劑上鋅含量的增加，L酸增加,B酸減少，L酸增至最大值，B酸降至最低值，這一點在鋅含量為2%時出現(xiàn)。鋅含量再增加，不但不能增加L酸，反而會覆蓋一部分L酸,使B酸和L酸比例發(fā)生改變，芳構(gòu)化反應(yīng)
8、能力下降。氧化鋅含量為2%時，B酸和L酸比例較好地平衡了脫氫、環(huán)化、聚合、裂解等作用，致使催化劑具有較好的芳構(gòu)化活性和芳烴選擇性，且降烯烴能力最強，穩(wěn)定性也較好。3.2溫度對Zn/Nano-HZSM-5催化劑芳構(gòu)化性能的影響在鋅含量為2%，液時空速（LHSV）1.0h-1，反應(yīng)壓力0.3MPa的條件下，考察了反應(yīng)溫度對Zn/Nano-HZSM-5催化劑芳構(gòu)化
