随着丙烯需求量的迅速增长,传统乙烯蒸汽裂解装置所生产的丙烯已难以满足强劲的市场需求。因此,近年来增产丙烯技术的研究受到了广泛的关注。FCC装置增产丙烯投资少,增产丙烯前景十分广阔。但是,目前工业上用作择形助剂的ZSM-5的合成仍以有机胺为模板剂,成本较高。本论文的主要目的就是采用无模板剂法合成出性能好的ZSM-5分子筛,然后对其进行进一步改性以提高其水热老化后酸性保留度,增强其活性,达到增产丙烯的目的。采用无模板合成路线,考察了晶化条件、投料Si/Al比、pH值、晶种加入量及硅源温度等因素对ZSM-5分子筛合成的影响。研究结果表明,不同的晶化温度所需的最佳晶化时间有所不同;随着投料Si/Al比的增加,晶化产物的性能逐渐下降。确定ZSM-5无模板剂合成的最佳条件为:晶化时间24h,晶化温度170℃,硅源温度100℃,晶种加入量为0.084,pH值10.5。研究还发现,无模板法只适合硅铝比为30左右的低硅铝比范围内ZSM-5分子筛的合成。随后,我们在此基础上成功地探索出了高岭土微球上原位合成ZSM-5分子筛的新路线。对几种不同Si/Al比的ZSM-5分子筛进行了磷改性和稀土改性研究。通过氮吸脱附、NH3-TPD和IR等表征手段发现,磷的引入能起到稳定分子筛骨架铝的作用,老化后分子筛酸性主要来源于与其表面发生反应的磷。磷改性不可能在分子筛中产生强的酸性位,但有利于分子筛中B酸位的增加。另外,研究结果表明镧浸渍改性对提高其水热老化后的酸性影响不大。将改性ZSM-5分子筛作为助剂制成FCC催化剂,在重油微反装置上进行正庚烷的模型裂化反应。反应结果表明,当磷含量达到ZSM-5分子筛的分散容量3%时,分子筛的孔性质和酸性能达到最佳匹配,其催化剂丙烯产率也最高。而将稀土元素引入到ZSM-5分子筛中,不利于丙烯产率的提高。