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本文基于双模板剂、采用水热合成法制备了一系列纳米多级孔ZSM-5分子筛。以甲醇芳构化实验评价和XRD、SEM、NH3-TPD、BET等表征相结合的方式,对所制备分子筛进行了性能研究,考察了合成条件、金属离子改性剂以及工艺条件等对其物化性能和甲醇芳构化性能的影响,确定了相对适宜ZSM-5分子筛催化剂制备和应用条件。以四丙基氢氧化铵(TPAOH)和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为双模板剂,水热合成了系列ZSM-5分子筛,考察了模板剂配比、硅铝比、乙醇助剂用量以及晶化温度和时间对和合成分子筛物化性能的影响。结果表明,(1)在实验考察条件范围内,合成产物均为纳米ZSM-5分子筛,且均具有多级孔结构特征和弱酸、中强酸以及强酸三酸并存。(2)所合成ZSM-5分子筛粒径随TPAOH和TEOS添加量增加呈现先减小后增大的趋势。CTAB的添加可以减缓分子筛团聚现象,但对分子筛粒径影响不大;适量乙醇的添加可起到减小分子筛粒径的作用;晶化温度和晶化时间对分子筛粒径大小影响不大,晶化温度升高以及晶化时间延长都会降低合成的分子筛的结晶度。(3)综合催化剂性能稳定性和芳烃收率两方面因素,最终确定的相对适宜ZSM-5分子筛合成条件为:TEOS:AIP:TPAOH:CTAB::C2H6O:H2O=58:1:18:1.5:172:4290,晶化温度为150 ℃,晶化时间为24h。基于上述适宜条件下合成的ZSM-5分子筛,采用超声浸渍法引入Zn2+、Ag+和Ga3+等金属离子对其进行金属离子改性研究。结果表明,金属离子的引入会导致分子筛结晶度的降低,并在一定程度上改变分子筛孔径分布、比表面积以及酸性分布,但对分子筛粒径影响不大。以芳烃摩尔收率为目标函数确定的较佳改性金属离子为Zn2+,其适宜负载量为2.0%。以2.0%Zn/ZSM-5分子筛为模型催化剂,采用单因素实验法考察了温度和操作空速对其芳构化性能的影响。结果表明,一定范围内温度升高,芳烃摩尔收率提高,催化剂寿命缩短;空速降低,催化剂寿命延长,芳烃摩尔收率比较稳定。最终确定的相对适宜工艺条件为:常压、纯甲醇进料、500 ℃和1.49 h-1的甲醇质量空速。