Na2CO3处理制备复合孔ZSM-5分子筛及其丙烷脱氢制丙烯的催化性能

doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2016.s2.029

化工进展 ›› 2016, Vol. 35 ›› Issue (S2): 174-178.DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2016.s2.029

Na₂CO₃处理制备复合孔ZSM-5分子筛及其丙烷脱氢制丙烯的催化性能

韩伟, 潘相米, 谭亚南, 程牧曦, 吴砚会, 何霖, 艾珍

西南化工研究设计院有限公司, 国家碳一化学工程技术研究中心, 工业排放气综合利用国家重点实验室, 四川成都 610225

收稿日期:2016-06-03 修回日期:2016-07-13 出版日期:2016-12-31 发布日期:2016-12-22
通讯作者: 韩伟(1982-),男,高级工程师。E-mail:361557831@qq.com。
基金资助:
四川省应用基础研究项目（2015JY0157）。

Preparation of hierarchical ZSM-5 zeolites treated by Na₂CO₃ and its catalytic performance for propane dehydrogenation to propylene

HAN Wei, PAN Xiangmi, TAN Yanan, CHENG Muxi, WU Yanhui, HE Lin, AI Zhen

The Southwest Research and Design Insitute of Chemical Industry Co., Ltd, National C1 Chemical Engineering and Technology Research Center, State Key Laboratory of Industrial Vent Gas Reuse, Chengdu 610225, Sichuan, China

Received:2016-06-03 Revised:2016-07-13 Online:2016-12-31 Published:2016-12-22

摘要/Abstract

摘要： 通过不同浓度的Na₂CO₃溶液处理合成的HZSM-5分子筛，并采用X射线衍射、N₂低温物理吸附和X射线荧光光谱分析仪对溶液处理前后的样品进行了表征。表征结果显示，适量浓度的Na₂CO₃溶液处理HZSM-5，能够形成介孔-微孔复合孔道，增加了分子筛介孔容积和外比表面积；同时不会明显破坏HZSM-5的MFI结构，从而保持较好的高温热稳定性。在上述碱处理后的载体上制备了Pt-Sn-K/HZSM-5分子筛催化剂，并在固定床反应器上考察了丙烷脱氢制丙烯的催化活性。结果表明，随着Na₂CO₃溶液浓度的增加，催化剂的初始活性增加，而稳定性先增加后减少。当采用Pt-Sn-K/HZSM-5（1.8）分子筛催化剂用于丙烷脱氢反应，其呈现了良好的脱氢活性和稳定性：反应100h后，其丙烷化率为35.53%，相比初始活性仅下降了2.8个百分点，丙烯选择为98.4%，基本保持不变。

关键词: ZSM-5, 分子筛, 介孔, 碱性溶液, 丙烷脱氢, 丙烯

Abstract: HZSM-5 zeolites were treated with different concentrations of Na₂CO₃ solutions.The samples were characterized by XRD,N₂ adsorption and XRF.The characterizations showed that under suitable concentrations of Na₂CO₃ solution,the treatment could form meso-micropore channels,which enhanced the external surface area and mesoporous volume.At the same time,the MFI structure of HZSM-5 was not obviously destroyed,therefore better thermal stability was maintained.The Pt-Sn-K/HZSM-5 catalysts were prepared by subjecting HZSM-5 samples to alkali treatment,and their catalytic performances for propane dehydrogenation to propylene were evaluated in a fixed-bed reactor.The results showed that the initial activity of the catalyst increased with increasing Na₂CO₃ solution concentration,while the stability of the catalyst increased at first and then decreased.When Pt-Sn-K/HZSM-5(1.8) zeolite catalyst was used for propane dehydrogenation,it showed better activity and stability:after reacting for 100 hours,the conversion of propane only decreased by 2.8%,resulted in a conversion of 35.53%.The propylene selectivity maintained at 98.4% with no significant change.

Key words: ZSM-5, molecular sieves, mesoporus, alkali solution, propane dehydrogenation, propylene

中图分类号:

TQ031.4

韩伟, 潘相米, 谭亚南, 程牧曦, 吴砚会, 何霖, 艾珍. Na₂CO₃处理制备复合孔ZSM-5分子筛及其丙烷脱氢制丙烯的催化性能[J]. 化工进展, 2016, 35(S2): 174-178.

HAN Wei, PAN Xiangmi, TAN Yanan, CHENG Muxi, WU Yanhui, HE Lin, AI Zhen. Preparation of hierarchical ZSM-5 zeolites treated by Na₂CO₃ and its catalytic performance for propane dehydrogenation to propylene[J]. Chemical Industry and Engineering Progree, 2016, 35(S2): 174-178.

参考文献

[1] 杨英,彭蓉.丙烷脱氢制丙烯工艺及其经济性分析[J].石油化工技术与经济,2014,30(3):6-10.
[2] 杨桂英.2014年聚烯烃市场分析及2015年展望[J].中国石油和化工经济分析,2015,3:36-39.
[3] 曾贤君,孙彦民,李晓云,等.丙烯增产技术进展及国内应用前景[C]//第七届全国工业催化技术及应用年会,南宁:2011.
[4] 谭亚南,韩伟,何霖,等.甲醇制丙烯研究及工业应用最新进展[J].化学工业与工程技术,2012,33(1):28-30.
[5] VU B K,SONG M B,AHN I Y,et al.Pt-Sn alloy phases and coke mobility over Pt-Sn/Al₂O₃ and Pt-Sn/ZnAl₂O₄ catalysts for propane[J].Appl Catal A:General,2011,400(1/2):25-33.
[6] 魏乃新,于国良.丙烷脱氢制丙烯的技术经济性探讨[J].中国石油和化工经济分析,2012(11):42-47.
[7] 刘淑鹤,方向晨,张喜文,等.丙烷脱氢催化反应机理及动力学研究进展[J].化工进展,2009,28(2):259-266.
[8] KUMAR S M,CHEN D,HOLMEN A,et al.Dehydrogenation of propane over Pt-SBA-15 and Pt-Sn-SBA-15:effect of Sn on the dispersion of Pt and catalytic behavior[J].Catalysis Today,2009,142(1/2):17-23.
[9] ZHANG Y,ZHOU Y,SHI J,et al.Comparative study of bimetallic Pt-Sn catalysts supported on different supports for propane dehydrogenation[J]. J. Mol. Catal.A:Chem.,2014,381(1):138-147.
[10] 谢在库.新结构高性能多孔催化材料[M].北京:中国石化出版社,2009.
[11] 邱安定,李恩霞,范以宁.载体组成对负载型PtSn/ZSM-5催化剂上丙烷脱氢反应性能的影响[J].催化学报,2007,28(11):970-974.
[12] 王秀玲.分子筛载体对Pt-Sn-Na三组分丙烷脱氢催化剂性能的影响[J].石油化工,2012,41(12):1346-1350.
[13] 黄镜怡,周钰明,唐梦涵,等.氟对PtSnNaLa/ZSM-5催化剂丙烷脱氢反应性能的影响[J].应用化学,2015,32(2):207-213.
[14] 刘杰,刘昌呈,马爱增,等.铂系丙烷脱氢催化剂助剂研究进展[J].石油学报(石油加工),2015,31(5):1218-1230.
[15] ZHANG Y,ZHOU Y,TANG M,et al.Effect of La calcination temperature on catalytic performance of PtSnNaLa/ZSM-5 catalyst for propane dehydrogenation[J].Chemical Engineering Journal,2012,181-182(1):530-537.
[16] FATHI S,SOHRABI M,FALAMAKI C.Improvement of HZSM-5 performance by alkaline treatments:comparative catalytic study in the MTG reactions[J].Fuel,2014,116:529-537.
[17] 于素霞.多级孔道结构ZSM-5沸石分子筛的合成及其催化应用[M].大连:大连理工大学,2009.
[18] 赵岑,刘冬梅,魏民,等.多级孔ZSM-5分子筛的制备及催化噻吩烷基化性能研究[J].燃料化学学报,2013,40(10):1256-1260.
[19] 常江伟,付廷俊,张洪建,等.碱处理浓度对预脱铝ZSM-5成孔过程及其MTG反应性能的影响[J].无机化学学报,2015,3(11):2119-2127.
[20] 王莹莹.Meso-ZSM-5的制备、表征及催化应用[D].北京:中国石油大学,2015.
[21] YANG S H,CUI Y D,CHEN X J,et al.Development of synthesis and surface modification of ZSM-5 zeolite molecular sieve[J].Advances in Fine Fetrochemicals,2003,4:47-50.
[22] 何霖,韩伟,谭亚南,等.用于甲醇合成丙烯的ZSM-5分子筛、制备方法及其应用:102259014A[P].2011-11-30.
[23] 余长林.丙烷脱氢铂催化剂与反应性能的研究[D].大连:中国科学院大连化学物理研究所,2007.
[24] ARMAROLI T,SIMON L J,DIGNE M,et al.Effects of crystal size and Si/Al ratio on the surface properties of HZSM-5 zeolites[J].Applied Catalyst A,2006,306(6):78-84.
[25] 张一卫,周钰明,邱安定,等.Na对PtSn/ZSM-5催化丙烷脱氢反应性能的影响[J].物理化学学报,2006,22(6):672-678.
[26] 轩庆鲁.丙烷脱氢PtSn催化剂中Pt分散度控制及对催化性能的影响[M].上海:华东理工大学,2013.

Na₂CO₃处理制备复合孔ZSM-5分子筛及其丙烷脱氢制丙烯的催化性能

Preparation of hierarchical ZSM-5 zeolites treated by Na₂CO₃ and its catalytic performance for propane dehydrogenation to propylene

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	孙玉玉, 蔡鑫磊, 汤吉海, 黄晶晶, 黄益平, 刘杰. 反应精馏合成甲基丙烯酸甲酯工艺优化及节能[J]. 化工进展, 2023, 42(S1): 56-63.
[2]	陈崇明, 陈秋, 宫云茜, 车凯, 郁金星, 孙楠楠. 分子筛基CO₂吸附剂研究进展[J]. 化工进展, 2023, 42(S1): 411-419.
[3]	杨建平. 降低HPPO装置反应系统原料消耗的PSE[J]. 化工进展, 2023, 42(S1): 21-32.
[4]	王福安. 300kt/a环氧丙烷工艺反应器降耗减排分析[J]. 化工进展, 2023, 42(S1): 213-218.
[5]	葛亚粉, 孙宇, 肖鹏, 刘琦, 刘波, 孙成蓥, 巩雁军. 分子筛去除VOCs的研究进展[J]. 化工进展, 2023, 42(9): 4716-4730.
[6]	张丽宏, 金要茹, 程芳琴. 煤气化渣资源化利用[J]. 化工进展, 2023, 42(8): 4447-4457.
[7]	王晓晗, 周亚松, 于志庆, 魏强, 孙劲晓, 姜鹏. 不同晶粒尺寸Y分子筛的合成及其加氢裂化反应性能[J]. 化工进展, 2023, 42(8): 4283-4295.
[8]	韩恒文, 韩伟, 李明丰. 烯烃水合反应工艺与催化剂研究进展[J]. 化工进展, 2023, 42(7): 3489-3500.
[9]	王帅旗, 王从新, 王学林, 田志坚. 无溶剂快速合成ZSM-12分子筛[J]. 化工进展, 2023, 42(7): 3561-3571.
[10]	王达锐, 孙洪敏, 薛明伟, 王一棪, 刘威, 杨为民. 微波法高效合成全结晶ZSM-5分子筛催化剂及其催化性能[J]. 化工进展, 2023, 42(7): 3582-3588.
[11]	刘念, 陈葵, 武斌, 纪利俊, 吴艳阳, 韩金玲. 蛋黄-壳介孔磁性炭微球的制备及其对红霉素的高效吸附[J]. 化工进展, 2023, 42(5): 2724-2732.
[12]	赵尧, 周志辉, 吴红丹, 胡传智, 张国春, 吴睿鹏. Silicalite-1分子筛膜渗透蒸发条件的响应面分析与优化[J]. 化工进展, 2023, 42(5): 2586-2594.
[13]	任重远, 何金龙, 袁清. 分子筛膜晶间缺陷控制与修复技术研究进展[J]. 化工进展, 2023, 42(5): 2454-2463.
[14]	王子健, 柯明, 宋昭峥, 李佳涵, 童燕兵, 孙巾茹. 分子筛催化汽油烷基化降苯技术研究进展[J]. 化工进展, 2023, 42(5): 2371-2389.
[15]	王子宗, 刘罡, 王振维. 乙烯丙烯生产过程强化技术进展及思考[J]. 化工进展, 2023, 42(4): 1669-1676.