不同粒度ZSM-5分子篩的異丁烷丁烯烷基化反應(yīng)

1、不同粒度ZSM一5分子篩的異丁烷丁烯烷基化反應(yīng)林森王潤(rùn)偉儲(chǔ)彬蔣大振肖豐收(無(wú)機(jī)合成與制備化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,吉林大學(xué)化學(xué)學(xué)院,長(zhǎng)春130023ZSM一5是20世紀(jì)70年代由Mobil公司合成和開(kāi)發(fā)的具有良好熱穩(wěn)定性(一般骨架的破壞溫度為8001000、酸穩(wěn)定性和優(yōu)良的抗結(jié)焦性能的沸石分子篩,作為催化劑被廣泛應(yīng)用于鏈烴和芳烴的烷基化、裂化、異構(gòu)化等多種催化反應(yīng)中。對(duì)于分子篩來(lái)說(shuō),其晶體粒徑在小范圍內(nèi)由小到大的變化不會(huì)引起其物理化學(xué)性質(zhì)的顯著改變,但當(dāng)粒徑小于0.1p-m乃至更小時(shí),由于其表面原子數(shù)與構(gòu)成氣體相的原子數(shù)之比隨粒徑的減小而急劇增加,表現(xiàn)出了表面效應(yīng)、體積效應(yīng)和量子尺寸效應(yīng),導(dǎo)致了其物

2、理化學(xué)性質(zhì)與普通分子篩的顯著不同。納米級(jí)的ZSM一5在大分子的裂化反應(yīng)中已表現(xiàn)出了很高的催化活性1。通過(guò)對(duì)不同粒徑ZSM一5的NH。一TPD曲線(xiàn)分析,發(fā)現(xiàn)隨粒徑減小強(qiáng)酸中心分布明顯變寬且吸附NH。的能力加強(qiáng),我們認(rèn)為當(dāng)粒徑降至納米級(jí)時(shí)晶體結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生了大量的結(jié)構(gòu)缺陷,這些缺陷結(jié)構(gòu)的存在導(dǎo)致了部分酸中心發(fā)生了結(jié)構(gòu)上的改變使酸強(qiáng)度變大;在異丁烷丁烯烷基化反應(yīng)中小粒度的ZSM一5表現(xiàn)出了更高的催化活性,如圖1,這是由于納米級(jí)的ZSM一5具有更大的比表面積(700m2/g、更短的孔道結(jié)構(gòu)、更強(qiáng)的酸強(qiáng)度和特殊結(jié)構(gòu)的催化活性中心。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),雖然各種粒徑的ZSM一5在反應(yīng)過(guò)程中都失活很快oJ,但納米級(jí)的ZS

3、M一5在經(jīng)20h反應(yīng)后只有一種結(jié)構(gòu)的積碳存在,且對(duì)Cs組分具有更高的選擇性。1NHrTPDNH。一TPD所用裝置為自制,檢測(cè)器為熱導(dǎo),具體測(cè)試步驟為:取100mg樣品置于一套管反應(yīng)器中,高純Nz至兩套管夾層預(yù)熱后進(jìn)人內(nèi)管中,吹掃溫度由室溫升至550C,升溫速率為10C/min,恒溫15min,在高純N2的氣氛下自然冷卻至室溫,注入NH3,飽和吸附3h。吸附結(jié)束后,以10C/rain速率由室溫升至120進(jìn)行物理脫附,在120恒溫1h,以10C/rain速率由120+C升至550C進(jìn)行化學(xué)脫附,記錄信號(hào)。2異丁烷一丁烯烷基化反應(yīng)異丁烷丁烯烷基化反應(yīng)在自制的高壓固定床連續(xù)反應(yīng)裝置上進(jìn)行,反應(yīng)器為10ram不銹鋼管,催化劑用量19,反應(yīng)溫度50C,反應(yīng)壓力2MPa,原料氣烷烯比為12:1,wHsV一8mI/h。o 2345Time on stream(11A.40pm,B 5mC 300nm,D 30ran如柏如如m一更菩。芎。言866可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中的催化科學(xué)與技術(shù)Table1不同粒度ZSM一5得油油品組成參考文獻(xiàn)1Persson A E,Schoeman B J,Sterte J and Otterstedt J Et Zeolites1995,15:6112Corma A and Martlnnetz A.Catal RevSci Eng,