NaOH-TPAOH 混合堿改性對(duì)ZSM-5 沸石性能的影響

高 玥, 黃星亮, 字 琴, 彭文宇, 張 鑫, 田洪鋒, 劉宗儼, 董 樂(lè)

(中國(guó)石油大學(xué)(北京) 化學(xué)工程學(xué)院, 北京 102249)

1 前 言

由于石油化工和煤化工的苯產(chǎn)能過(guò)剩，苯的高效利用問(wèn)題引起了廣泛的關(guān)注[1-3]；另一方面，天然氣化工的蓬勃發(fā)展也使得甲醇的市場(chǎng)過(guò)度飽和[4]。因此，苯與甲醇烷基化技術(shù)既解決了苯和甲醇的出路問(wèn)題，也滿足了市場(chǎng)對(duì)烷基苯的需求[5]。

ZSM-5 分子篩的微孔對(duì)產(chǎn)物具有良好的擇形催化效應(yīng)[6-8]，但是，由于苯及其芳烴衍生物容易在ZSM-5 分子篩表面形成積炭，因而眾多科研工作者為提高催化劑的穩(wěn)定性，采取了一系列的措施對(duì)ZSM-5的孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)變，其中酸堿處理作為一種低成本、簡(jiǎn)單易行的調(diào)控分子篩孔結(jié)構(gòu)的手段而受到了廣泛研究[9-10]。BJORGEN 等[11]考察了 NaOH 處理 ZSM-5 催化劑后甲醇合成氣(methanol to gasoline，MTG)反應(yīng)性能的變化，發(fā)現(xiàn)堿處理能調(diào)變分子篩的酸性，并在ZSM-5 分子篩中引入介孔，同時(shí)增加其比表面積。劉曉玲等[12]對(duì)高硅的ZSM-5 分子篩進(jìn)行不同濃度的Na2CO3處理，研究結(jié)果表明用1 mol·L-1的Na2CO3處理后，分子篩的硅和鋁都有部分脫除，總酸量有所降低。GROEN 等[13]用高濃度Na2CO3溶液進(jìn)行脫硅處理，發(fā)現(xiàn)ZSM-5 沸石晶體會(huì)出現(xiàn)部分溶解的現(xiàn)象，并優(yōu)先脫除其中的硅原子，處理后的沸石的硅鋁比較低，具有較大的物質(zhì)交換量和較高的催化活性。魏民等[14]采用Na2CO3、NaOH 兩種無(wú)機(jī)堿溶液對(duì)ZSM-5分子篩(n(Si)/n(Al) = 25)進(jìn)行處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，二者都在ZSM-5 分子篩中引入介孔結(jié)構(gòu)，但與NaOH 處理相比，Na2CO3溶液對(duì)分子篩結(jié)構(gòu)的影響較緩和。ABELLO 等[15]對(duì)ZSM-5 沸石分別進(jìn)行有機(jī)堿(TPAOH、TBAOH)和NaOH 溶液堿處理，發(fā)現(xiàn)有機(jī)堿處理的分子篩在焙燒后就能直接轉(zhuǎn)化為氫型，無(wú)需進(jìn)行離子交換的步驟。……