化学工程与技术专业优秀论文化学工程与技术专业优秀论文 无粘结剂无粘结剂 MCM-22MCM-22 沸石颗粒催化剂的沸石颗粒催化剂的制备与性能制备与性能关键词：无粘结剂关键词：无粘结剂 沸石颗粒催化剂沸石颗粒催化剂 MCM-22MCM-22 沸石沸石 汽相法汽相法 晶化机理晶化机理 烷基化烷基化摘要：沸石颗粒催化剂在石油化学工业中具有非常广泛的应用，而传统的制备 方法中加入粘结剂成型会造成催化剂性能下降和利用率低的问题，因此亟需新 的制备方法。本论文以 MCM-22 沸石为对象，对汽相法原位制备无粘结剂沸石颗 粒催化剂进行研究，开发沸石催化剂制备的新途径。 首先对无粘结剂 MCM- 22 沸石颗粒催化剂的硅铝胶基质特性进行了系统的研究。研究了在不同的原料、 制备方法、pH 值和聚乙二醇 20000 含量的情况下对硅铝胶基质及晶化的影响。 实验发现，在不同的硅铝胶基质的原料组合中，选择硅溶胶为硅源，NaAlO2 为 铝源和硝酸做酸度调节剂更有利于无粘结剂 MCM-22 沸石颗粒催化剂的制备；采 用干硅铝胶法、湿硅铝胶法和干粉直接混合法制备的三种硅铝胶基质都能制备 无粘结剂 MCM-22 沸石颗粒催化剂；硅铝胶基质在 pH 值 10.0 附近硅源和铝源最 有利于相互结合成Si-O-Al-，使硅铝胶基质有利于晶化成无粘结剂 MCM-22 沸 石颗粒催化剂；通过对硅铝胶基质中添加扩孔剂聚乙二醇 20000 用量的控制， 能有效的调控无粘结剂 MCM-22 沸石颗粒催化剂孔径分布。 考察了汽相法制 备无粘结剂 MCM-22 沸石颗粒催化剂的工艺条件。实验得到以硅溶胶和偏铝酸钠 为原料汽相法制备无粘结剂 MCM-22 沸石颗粒催化剂条件为原料配比 SiO2：（0.02-0.033）Al2O3：（0.09-0.12）Na+：1.0HMI：（5-30）H2O，晶 化温度 150，晶化时间 168 h。水热合成沸石过程中模板剂的回收利用及碱性 废液的处理一直是个难题。对釜底残留液进行检测和分析发现，在汽相法制备 无粘结剂 MCM-22 沸石颗粒催化剂过程中，有一部分模板剂并没有起到结构导向 作用，仍保留在釜底残留液中，且化学特性没有变化。对釜底残留液中补充适 量水和模板剂后，仍能成功制备无粘结剂 MCM-22 沸石颗粒催化剂。通过釜底残 留液中模板剂和水的重复利用，有效的改善了汽相法制备无粘结剂 MCM-22 沸石 颗粒催化剂中模板剂用量大的不足，减少了废液的排放，为沸石催化剂清洁制 备提供了参考。 在对无粘结剂 MCM-22 沸石颗粒催化剂的晶化过程进行表征 的基础上，系统研究了无粘结剂 MCM-22 沸石颗粒催化剂多级孔道体系的形成与 晶化机理。实验发现，在晶化前 48h，颗粒孔道仍然由无定形硅铝胶胶粒相互 堆积组成，在晶化 72 h 到 168 h 之间，颗粒孔道是由 MCM-22 沸石晶片组成； 通过汽相法 168 h 的晶化，整个由硅铝胶组成的低比表面积，低孔体积和孔道 结构单一的颗粒转化成高比表面积，高孔体积和具有多级孔道结构的无粘结剂 MCM-22 沸石颗粒催化剂；汽相法制备无粘结剂 MCM-22 沸石颗粒催化剂晶化机 理为液相转变机理。 对传统方法和汽相法原位制备的 MCM-22 沸石颗粒催化 剂进行了比较和催化性能的研究。汽相法原位制备的 MCM-22 沸石颗粒催化剂不 但不需要加入粘结剂，而且比表面积和平均孔径达分别达到 486.82/g 和 115.85 nm，酸量为 1.0110-3 mol/g。其比表面积，平均孔径和总酸量都比 用传统方法制备的 MCM-22 沸石颗粒催化剂大；无粘结剂 MCM-22 沸石颗粒催化 剂在苯和丙烯烷基化反应中，随着温度和苯烯比的提高，产物中异丙苯的含量 增加，而二异丙苯和三异丙苯的含量下降，改变丙烯空速和反应时间对产物中 异丙苯、正丙苯、二异丙苯和三异丙苯的分布没有明显影响；在苯和丙烯烷基化反应中，汽相法原位制备的无粘结剂 MCM-22 沸石颗粒催化剂对异丙苯选择性 要比传统方法制备的 MCM-22 沸石颗粒催化剂高出约 5%，而对二异丙苯的选择 性要减少 30%，对三异丙苯的选择性更是减少了约 60%。正文内容正文内容沸石颗粒催化剂在石油化学工业中具有非常广泛的应用，而传统的制备方 法中加入粘结剂成型会造成催化剂性能下降和利用率低的问题，因此亟需新的 制备方法。本论文以 MCM-22 沸石为对象，对汽相法原位制备无粘结剂沸石颗粒 催化剂进行研究，开发沸石催化剂制备的新途径。 首先对无粘结剂 MCM-22 沸石颗粒催化剂的硅铝胶基质特性进行了系统的研究。研究了在不同的原料、 制备方法、pH 值和聚乙二醇 20000 含量的情况下对硅铝胶基质及晶化的影响。 实验发现，在不同的硅铝胶基质的原料组合中，选择硅溶胶为硅源，NaAlO2 为 铝源和硝酸做酸度调节剂更有利于无粘结剂 MCM-22 沸石颗粒催化剂的制备；采 用干硅铝胶法、湿硅铝胶法和干粉直接混合法制备的三种硅铝胶基质都能制备 无粘结剂 MCM-22 沸石颗粒催化剂；硅铝胶基质在 pH 值 10.0 附近硅源和铝源最 有利于相互结合成Si-O-Al-，使硅铝胶基质有利于晶化成无粘结剂 MCM-22 沸 石颗粒催化剂；通过对硅铝胶基质中添加扩孔剂聚乙二醇 20000 用量的控制， 能有效的调控无粘结剂 MCM-22 沸石颗粒催化剂孔径分布。 考察了汽相法制 备无粘结剂 MCM-22 沸石颗粒催化剂的工艺条件。实验得到以硅溶胶和偏铝酸钠 为原料汽相法制备无粘结剂 MCM-22 沸石颗粒催化剂条件为原料配比 SiO2：（0.02-0.033）Al2O3：（0.09-0.12）Na+：1.0HMI：（5-30）H2O，晶 化温度 150，晶化时间 168 h。水热合成沸石过程中模板剂的回收利用及碱性 废液的处理一直是个难题。对釜底残留液进行检测和分析发现，在汽相法制备 无粘结剂 MCM-22 沸石颗粒催化剂过程中，有一部分模板剂并没有起到结构导向 作用，仍保留在釜底残留液中，且化学特性没有变化。对釜底残留液中补充适 量水和模板剂后，仍能成功制备无粘结剂 MCM-22 沸石颗粒催化剂。通过釜底残 留液中模板剂和水的重复利用，有效的改善了汽相法制备无粘结剂 MCM-22 沸石 颗粒催化剂中模板剂用量大的不足，减少了废液的排放，为沸石催化剂清洁制 备提供了参考。 在对无粘结剂 MCM-22 沸石颗粒催化剂的晶化过程进行表征 的基础上，系统研究了无粘结剂 MCM-22 沸石颗粒催化剂多级孔道体系的形成与 晶化机理。实验发现，在晶化前 48h，颗粒孔道仍然由无定形硅铝胶胶粒相互 堆积组成，在晶化 72 h 到 168 h 之间，颗粒孔道是由 MCM-22 沸石晶片组成； 通过汽相法 168 h 的晶化，整个由硅铝胶组成的低比表面积，低孔体积和孔道 结构单一的颗粒转化成高比表面积，高孔体积和具有多级孔道结构的无粘结剂 MCM-22 沸石颗粒催化剂；汽相法制备无粘结剂 MCM-22 沸石颗粒催化剂晶化机 理为液相转变机理。 对传统方法和汽相法原位制备的 MCM-22 沸石颗粒催化 剂进行了比较和催化性能的研究。汽相法原位制备的 MCM-22 沸石颗粒催化剂不 但不需要加入粘结剂，而且比表面积和平均孔径达分别达到 486.82/g 和 115.85 nm，酸量为 1.0110-3 mol/g。其比表面积，平均孔径和总酸量都比 用传统方法制备的 MCM-22 沸石颗粒催化剂大；无粘结剂 MCM-22 沸石颗粒催化 剂在苯和丙烯烷基化反应中，随着温度和苯烯比的提高，产物中异丙苯的含量 增加，而二异丙苯和三异丙苯的含量下降，改变丙烯空速和反应时间对产物中 异丙苯、正丙苯、二异丙苯和三异丙苯的分布没有明显影响；在苯和丙烯烷基 化反应中，汽相法原位制备的无粘结剂 MCM-22 沸石颗粒催化剂对异丙苯选择性 要比传统方法制备的 MCM-22 沸石颗粒催化剂高出约 5%，而对二异丙苯的选择 性要减少 30%，对三异丙苯的选择性更是减少了约 60%。 沸石颗粒催化剂在石油化学工业中具有非常广泛的应用，而传统的制备方法中加入粘结剂成型会造成催化剂性能下降和利用率低的问题，因此亟需新的制备 方法。本论文以 MCM-22 沸石为对象，对汽相法原位制备无粘结剂沸石颗粒催化 剂进行研究，开发沸石催化剂制备的新途径。 首先对无粘结剂 MCM-22 沸石 颗粒催化剂的硅铝胶基质特性进行了系统的研究。研究了在不同的原料、制备 方法、pH 值和聚乙二醇 20000 含量的情况下对硅铝胶基质及晶化的影响。实验 发现，在不同的硅铝胶基质的原料组合中，选择硅溶胶为硅源，NaAlO2 为铝源 和硝酸做酸度调节剂更有利于无粘结剂 MCM-22 沸石颗粒催化剂的制备；采用干 硅铝胶法、湿硅铝胶法和干粉直接混合法制备的三种硅铝胶基质都能制备无粘 结剂 MCM-22 沸石颗粒催化剂；硅铝胶基质在 pH 值 10.0 附近硅源和铝源最有利 于相互结合成Si-O-Al-，使硅铝胶基质有利于晶化成无粘结剂 MCM-22 沸石颗 粒催化剂；通过对硅铝胶基质中添加扩孔剂聚乙二醇 20000 用量的控制，能有 效的调控无粘结剂 MCM-22 沸石颗粒催化剂孔径分布。 考察了汽相法制备无 粘结剂 MCM-22 沸石颗粒催化剂的工艺条件。实验得到以硅溶胶和偏铝酸钠为原 料汽相法制备无粘结剂 MCM-22 沸石颗粒催化剂条件为原料配比 SiO2：（0.02- 0.033）Al2O3：（0.09-0.12）Na+：1.0HMI：（5-30）H2O，晶化温度 150， 晶化时间 168 h。水热合成沸石过程中模板剂的回收利用及碱性废液的处理一 直是个难题。对釜底残留液进行检测和分析发现，在汽相法制备无粘结剂 MCM- 22 沸石颗粒催化剂过程中，有一部分模板剂并没有起到结构导向作用，仍保留 在釜底残留液中，且化学特性没有变化。对釜底残留液中补充适量水和模板剂 后，仍能成功制备无粘结剂 MCM-22 沸石颗粒催化剂。通过釜底残留液中模板剂 和水的重复利用，有效的改善了汽相法制备无粘结剂 MCM-22 沸石颗粒催化剂中 模板剂用量大的不足，减少了废液的排放，为沸石催化剂清洁制备提供了参考。在对无粘结剂 MCM-22 沸石颗粒催化剂的晶化过程进行表征的基础上，系统 研究了无粘结剂 MCM-22 沸石颗粒催化剂多级孔道体系的形成与晶化机理。实验 发现，在晶化前 48h，颗粒孔道仍然由无定形硅铝胶胶粒相互堆积组成，在晶 化 72 h 到 168 h 之间，颗粒孔道是由 MCM-22 沸石晶片组成；通过汽相法 168 h 的晶化，整个由硅铝胶组成的低比表面积，低孔体积和孔道结构单一的颗粒 转化成高比表面积，高孔体积和具有多级孔道结构的无粘结剂 MCM-22 沸石颗粒 催化剂；汽相法制备无粘结剂 MCM-22 沸石颗粒催化剂晶化机理为液相转变机理。对传统方法和汽相法原位制备的 MCM-22 沸石颗粒催化剂进行了比较和催化 性能的研究。汽相法原位制备的 MCM-22 沸石颗粒催化剂不但不需要加入粘结剂， 而且比表面积和平均孔径达分别达到 486.82/g 和 115.85 nm，酸量为 1.0110-3 mol/g。其比表面积，平均孔径和总酸量都比用传统方法制备的 MCM-22 沸石颗粒催化剂大；无粘结剂 MCM-22 沸石颗粒催化剂在苯和丙烯烷基 化反应中，随着温度和苯烯比的提高，产物中异丙苯的含量增加，而二异丙苯 和三异丙苯的含量下降，改变丙烯空速和反应时间对产物中异丙苯、正丙苯、 二异丙苯和三异丙苯的分布没有明显影响；在苯和丙烯烷基化反应中，汽相法 原位制备的无粘结剂 MCM-22 沸石颗粒催化剂对异丙苯选择性要比传统方法制备 的 MCM-22 沸石颗粒催化剂高出约 5%，而对二异丙苯的选择性要减少 30%，对三 异丙苯的选择性更是减少了约