Meso-ZSM-5的制备、表征及催化应用

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近年来,世界范围内对柴油的需求量日益增加,重油催化裂化柴油的比例不断提高,而催化裂化柴油的品质逐渐下降,表现为硫、氮、芳烃含量高,十六烷值低。芳烃加氢饱和及裂化开环反应是一种提高柴油十六烷值的有效途径。分子筛作为加氢裂化催化剂的助剂载体,其孔道结构及酸度分布影响芳烃的加氢裂化性能。微孔-介孔复合材料具有介孔材料的孔道优势及微孔分子筛的强酸性及高水热稳定性,这使得其在加氢裂化领域具有潜在的应用价值。本论文利用自组装与后处理两种方法制备微孔-介孔复合材料。以该材料为芳烃加氢裂化催化剂的载体,负载Ni-W为活性组分,研究其对萘加氢裂化性能的影响。论文的主要内容包括:首先以碱处理商业ZSM-5分子筛为内核,通过自组装法制备了一种核壳型微孔-介孔复合材料。系统考察了碱浓度、ZSM-5分子筛加入量、晶化时间、CTAB加入量、水硅比等因素对合成样品结构与性能的影响。通过XRD、SEM、TEM、FT-IR、NH3-TPD和N2吸附脱附等手段对样品进行了表征,并对其水热稳定性进行了测试。研究结果表明,制备样品为一种核壳型复合材料,同时具有中孔MCM-41和微孔ZSM-5分子筛的特点。与纯MCM-41相比,其水热稳定性增强,酸量增大,出现强酸酸位。最终确定其较优合成体系组成(摩尔比) , SiO2:Al2O3:CTAB:H2O=1:0.033:0.15:140 ,ZSM-5/SiO2=0.33(质量比),晶化时间为36h。本论文还进一步通过直接碱处理脱硅的方法制备富二次孔的ZSM-5分子筛。考察了NaOH浓度、碱处理时间、碱处理温度对ZSM-5分子筛孔结构及酸性质的影响。结果表明:碱处理分子筛具有较高的结晶度,比表面积、二次孔含量均有所提高,硅铝比降低,酸量增大。以萘为模型化合物,对比研究了ZSM-5、核壳型meso-ZSM-5及AlMCM-41作为载体对其加氢裂化性能的影响。研究结果表明:meso-ZSM-5为载体催化剂的裂化活性高于AlMCM-41,且高温下其裂化活性高于ZSM-5。
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