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为了实现裂解制低碳烯烃过程的资源高效利用,本文采用ZSM-5同时作为链烷烃吸附剂和裂解制低碳烯烃催化剂,研究了其对烃类混合物中链烷烃的吸附分离性能和催化链烷烃裂解制低碳烯烃性能。论文首先合成了不同SiO2/Al2O3的ZSM-5,并采用离子交换工艺进行改性。结果表明,SiO2/Al2O3为80的ZSM-5吸附分离链烷烃性能最佳,25℃下对2-甲基戊烷的吸附量为4.2g/100g;Ni2+、Zn2+和Ag+交换均能提高ZSM-5对2-甲基戊烷的吸附量,Ni-ZSM-5对2-甲基戊烷的吸附量达到4.6g/100g。SiO2/Al2O3为100的ZSM-5催化裂解正庚烷的双烯(乙烯+丙烯)收率最高。通过静态吸附实验研究了 ZSM-5对单甲基链烷烃的吸附热力学,结果表明,可以用Langmuir方程描述单甲基链烷烃在ZSM-5上的吸附等温线。碳数相同时,2-甲基链烷烃的扩散活化能低于3-甲基链烷烃的扩散活化能。固定床吸附实验评价了 ZSM-5对单甲基链烷烃的吸附性能。碳数相同时,ZSM-5对2-甲基链烷烃的吸附量高于其对3-甲基链烷烃的吸附量;甲基位置相同时,ZSM-5对单甲基链烷烃的吸附量随着碳数的增大而减小;ZSM-5对单一单甲基链烷烃的吸附量小于其对混合单甲基链烷烃的吸附量。单甲基戊烷/环己烷二组分模拟溶液中,ZSM-5对2-甲基戊烷的穿透吸附量为3.05g/100g,对3-甲基戊烷的穿透吸附量为2.44g/100g;2-甲基戊烷/3-甲基戊烷/环己烷三组分模拟溶液中,ZSM-5对单甲基链烷烃的总吸附量为3.22g/100g。在固定床微反装置上研究了 ZSM-5的催化裂解性能,考察了反应温度和空速对不同原料(2-甲基戊烷、正庚烷及其混合物)催化裂解的影响。原料转化率和双烯收率均随着反应温度的升高而提高;原料转化率随着空速的增大而降低,双烯收率随着空速的增大先升高后降低。轻质链烷烃催化裂解的适宜反应温度为650℃,空速为8.0h-1。在此条件下,2-甲基戊烷的转化率达到99.86%,双烯收率达到50.53%。