离子液体改性ZSM-5在MTG工业中的应用研究

摘要

ZSM-5是在甲醇制烯烃(MTO)和甲醇制汽油(MTG)工业中广泛使用的催化剂之一。现有MTG工业中会产生大量的气体副产物，如何处理这些气体副产物提高催化剂液化效率是一个重要的研究方向。而离子液体作为气体加聚液化领域中新兴的催化剂，性能优异，但由于其以液态形式存在，因此，在许多方面的应用受到一定限制。扩展离子液体催化剂应用范围的关键问题之一，是找到合适的载体制成复合相催化剂。本论文分别制各了1-己基-3-甲基咪唑氟硼酸盐离子液体和氯化-1-甲基-3-（3-三甲氧基硅基）丙基咪唑离子液体，以ZSM-5为载体对以上离子液体进行了吸附固载、嫁接固载，制备了系列复合催化剂，并对其在MTO和MTG等方面的催化性能进行了探索。通过XRD、BET、SEM等手段对催化剂进行了表征，考察了其吸附质量比例、温度、空速和时间对催化性能的影响。
　　实验结果表明，吸附法制备的离子液体改性ZSM-5系列催化剂，改变了ZSM-5分子筛的孔道分布，在与ZSM-5联用的情况下，可以有效使其产生的气体副产物进一步发生反应而液化，特别是对以烷烃为主的气体副产物表现出较好的液化效果。其中综合性能最佳的催化剂为25-XZSM-5，质量比例为m(ILs)∶m(ZSM-5)=1∶4，液体可增收10％。
　　而嫁接法制备的离子液体改性ZSM-5系列催化剂与吸附法得到的结果具有显著差异。嫁接法改性的催化剂，改变了分子筛的表面性质，提高了甲醇直接催化的产物中丙烯的产率。其中综合性能最佳的催化剂为5-JZSM-5，质量比例为m(ILs)∶m(ZSM-5)=1∶20，丙烯产率可达30％。

目录

声明

致谢

摘要

序

1 引言

2 综述

2．1 离子液体概况

2．1．1 离子液体的发展历史

2．1．2 离子液体的种类

2．1．3 离子液体的制备方法

2．1．4 离子液体应用的研究进展

2．1．5 固载型离子液催化剂的合成及其应用

2．2 ZSM-5分子筛

2．2．1 ZSM-5分子筛的结构

2．2．2 ZSM-5分子筛改性

2．2．2 ZSM-5分子筛粒径改性

2．2．3 ZSM-5分子筛的应用

2．3 本课题的主要研究内容和意义

3 实验及表征

3．1 实验部分

3．1．1 实验原料与仪器

3．1．2 1-己基-3-甲基咪唑氟硼酸盐离子液体的合成

3．1．3 吸附法固载3．1．2所得离子液体于ZSM-5分子筛

3．1．4 氯化-1-甲基-3-(3-三甲氧基硅基)丙基咪唑离子液体的合成

3．1．5 嫁接法固载3．1．4所得离子液体于ZSM-5分子筛

3．2 催化剂的表征

3．2．1 X射线衍射(XRD)

3．2．2 扫描电镜(SEM)

3．2．3 比表面积测定(BET)

3．3 催化性能的评价

3．3．1 实验步骤及装置

3．3．2 产物检测方法

3．3．3 实验评价指标

4 结果及分析

4．1 吸附法固载1-己基-3-甲基咪唑氟硼酸盐离子液体的ZSM-5分子筛测试

4．1．1 吸附改性ZSM-5在催化甲醇制油分中的表现

4．1．2 吸附改性ZSM-5在催化乙烯基甲醚液化中的表现

4．1．3 吸附改性ZSM-5在催化MTG气体副产物液化中的表现

4．2 嫁接法固载氯化-1-甲基-3-(3-三甲氧基硅基)丙基咪唑离子液体的ZSM-5对比测试

4．3 催化剂表征

4．3．1 BET分析

4．3．2 XRD分析

4．3．3 SEM分析

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果