添加剂(MTS和PVP)对β分子筛合成机理的作用及其对异丙苯催化裂化性能研究

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作为一种在催化领域具有广泛用途的分子筛,Beta沸石由于其独特的孔道结构、丰富的比表面积、高硅铝比、酸性强等优势,已被广泛应用于石油炼制及加工过程。但截止至今工业化生产的Beta分子筛的平均粒径较大,团聚现象严重,导致催化时分子在孔道内的传质阻力增大,使分子筛易积碳,造成催化剂失活速度快、原料利用率低等影响。本文通过引入两种不同的添加剂,通过晶核保护法添加甲基三乙氧基硅烷(MTS)作为抑制晶核生长的试剂,从而达到控制粒径大小的效果;虽然其改性效果极佳但硅烷偶联剂合成成本高、合成工艺复杂、不宜作为大规模工业化改性B eta沸石的方法;本文又引入了聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为另一种添加剂,得到了性能较优的Beta沸石。本论文主要通过不同添加剂对Beta分子筛的结构和性能的影响进行了详细研究,研究内容及成果如下:  1.通过添加甲基三乙氧基硅烷(MTS),采用晶核保护法合成了粒径较小的晶Beta分子筛。详细考察了合成体系中不同晶化温度、不同晶化时间、硅烷偶联剂(MTS)的不同添加量、不同氨水添加量等对合成Beta分子筛的影响。结果表明,当MTS的添加量为0.5ml、晶化温度为140℃、晶化时间为120h、氨水添加量为2ml时成功合成出具有高硅铝比(25.76)、高的比表面积(657m2/g)、高酸性、小粒径(240nm)的Beta沸石;且其催化异丙苯的能力相对于传统分子筛大幅度提高。在反应初始阶段,异丙苯的转化率即达到84.1%,400min后依然保有43.0%左右的催化率。  2.通过引入PVP(K30)作为另一种Beta分子筛的添加剂,重点考察了不同PVP添加量对Beta沸石结构和性能的影响。结果表明,合成体系中PVP的加入会缩短B eta沸石的成核期,从而大大缩短沸石的合成时间,并且所得产物的结晶度均比传统分子筛高,获得了高比表面积(663-772m2/g)、高的硅铝比(25.68-26.86)、高酸性、并且当添加为1.5g时,得到的产物催化效果最佳,初始转化率达到78.87%,400min后依然保有26.18%的转化率  3.基于上述2,又考察了PVP不同分子量(K15、K90)对Beta沸石的影响。得到以下结论:无论哪种分子量的PVP对Beta分子筛的形貌均没有太大影响,但可以使Beta分子筛结晶度升高,随着PVP平均分子量的增加,结晶度呈先增大后减小的过程。且比表面积变化规律和结晶度一致。由K15和K90合成的催化剂在催化反应中,失活速率变慢。
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