毕业设计开题报告(3)

北京化工大学硕士研究生论文开题报告

阻碍晶核生成，并降低结晶速率，从而生成大晶粒分子筛。与此相反，Gabelica等[37]发现，小体积的阳离子有序化水分子的能力比大体积阳离子强，并使分子筛晶核较快地生成，得到较小晶粒的产品。因而，可以认为，与Na+体系相比，在含K+的体系中与晶核生成以及晶体生长密切相关的硅酸根和硅铝酸根离子的缩聚和结构调整过程较难进行，晶核的生成量较少，容易制得大晶体。如果进一步增大K+的含量(例如，额外添加KCl)将会更大限度地抑制晶核产生，得到更大晶粒的ZSM-5分子筛。这也和Pu[38]的实验结果一致。而以Na20为碱源的体系，额外添加NaCl是合成小晶粒ZSM-5分子筛的有效方法[39]。

通常认为，在Na20体系中合成ZSM 25分子筛时，降低投料硅铝比将生成较小的晶体[40]。分子筛的晶粒大小取决于合成时成核与晶体生长速率的比值。对于ZSM-5分子筛的合成，铝含量较高的凝胶中，一方面铝酸根会阻滞形成晶核所必须的单硅酸根浓度的增加，抑制晶核生成;另一方面在晶体生长过程中由于较多的铝元素进入骨架，需要更多的阳离子(碱金属离子，TPA+)参与骨架形成来平衡骨架负电荷，降低结晶速率[41]。Na20体系中的综合结果是铝含量增加使成核与晶体生长速率的比值增加，得到小晶体。

2.6 参考文献

[1] 孙玉净，牛晓旭，芳烃生产技术综合，化工科技，2000，8(4)，70-75

[2] 张建祥，关乃佳，李伟，刘明，刘述全，李赫，Zn/ZSM-5分子筛晶粒大小和预处理条件对丙

烷芳构化性能的影响，石油化工，2000，29(1)，11-15

[3] 金俏，程志林，李宏洋等，低碳烃在ZSM-5催化剂上芳构化技术的研究进展，石油化工高等

学校校报，1999，12(1)，5-10

[4] 朱华青，翟效珍，刘盛楹，高志贤，王建国，低碳烃在Ga/HZSM-5催化剂上转化为芳烃的研

究，燃料化学学报，1999，27，65-69

[5] 徐红，ZSM-5分子筛择形催化剂的工业应用，化工时刊，1999，4，4-6 [6] 徐如人，庞文琴，分子筛与多孔材料化学，北京，科学出版社，2004，74-74

[7] Agáta Smie?ková，Edita Rojasová，Pavol Hudec，Lubo? ?abo，Aromatization of light alkanes over

ZSM-5 catalysts Influence of the Partical properties of zeolite，Applied Catalysts A: General，2004，268，235-240

[8] 尹双凤，陈懿，林洁，于中伟，正己烷在Zn/HZSM-5上芳构化反应机理的探讨，工业催化，

2002，10(1)，33-37

[9] 尹双凤, 林洁，于中伟，锌含量对Zn/HZSM-5催化剂性能的影响，催化学报，2001，22(1)，

57-61

[10] 潘履让,李牛，唐祥海，正戊烷在HZSM-5及ZnZSM-5上芳构化反应的研究，南开大学学报

(自然科学版)，1995，28(1)，28-32

[11] 李牛，马延风，潘履让，GaHZSM-5上正戊烷芳构化反应芳烃选择性限度研究，抚顺石油学

院学报，1998，18(4)，4-8

[12] 熊国兴，邵春岩，崔巍，鲁孟成，在ZSM-5分子筛上引入Zn、Ga物种对乙烷芳构化的影响，

石油化工，1994，23（1），13-18

[13] Vasant R .Choudhary，Devadas Panjala，Subhabrata Banerjee，Aromatization of propene and

n-butene over H-galloaluminosilicate (ZSM-5 type) zeolite ，Applied Catalysis A：General，

11

北京化工大学硕士研究生论文开题报告

2002，231，243-251

[14] T.V.Choudhary，A.K.Kinage，S.Banerjee，V.R. Choudhary，Effect of temperature on the product

selectivity and aromatics distribution in aromatization of propane over H-GaAlMFI zeolite，Microporous and Mesoporous Materials，2004，70，37-42

[15] 李牛，朱瑞芝，潘履让，第二改性物对Zn/ZSM-5催化正己烷芳构化反应的影响，工业催化，

1997,（3)，27-31

[16] 王军威，靳国强，张志新，王心葵，La/ZSM-5催化剂上丙烷的芳构化反应研究，中国稀土

学报，2001，19(2)，103-106

[17] 王军威，张志新，王心葵，Mo/HZSM-5催化剂上丙烷的芳构化反应，催化学报，2000，21(2)，

133-137

[18] N.Kumar，L.E Lindfors，Synthesis,characterization and application of H-MCM-22，Ga-MCM-22

and Zn-MCM-22 zeolite catalysts in the aromatization of n-butane，Applied Catalysis A：General，1996，147，175-187

[19] Z.Sobal?k，Z.Tvar??ková，B.Wichterlová，V.Fíla，?.?patenka，Acidic and catalytic properties of

Mo/MCM-22 in methane aromatization：an FTIR study，Applied Catalysis A：General，2003，253，271-282

[20] 王军威,张志新,王心葵，Zn/ZSM-5分子筛催化剂对丙烷芳构化芳烃的分布的研究，分子催

化，2002，14（1），15-19

[21] V. R .Choudhary，P.Devadas，Influence of space velecity on product seletivity and distribution of

aromatization and xylene in propane aromatization over H-GaMFI zeolite，Jounaral of Catalysis，1997，172，474-478

[22] 杨付，王祥生，郭洪臣，超细HZSM-5沸石催化烃类芳构化反应的研究，分子催化，2004，

18(1)，30-35

[23] 高从然，范喜频，张现林，刘翠乔，纳米分子筛的合成及应用研究进展，河北化工，2004，

3，14-17

[24] 邓清莲，刘赞，纳米分子筛的合成进展及应用展望，闽江学院学报，2004，25(5)，96-100 [25] L D Loimann，E W Valvocsik，Continuous Stream Preparation of Crystalline Zolites，Eur pat

App1,21675,1981

[26] A E Persson，B J Schoeman，J E Otterstedt，The Synthesis of Discrete Colloidal Particles of

TPA-Silicalite1，Zeolites,1994,14(7)，557-567

[27] 王中南，殷行知，薛用芳，小晶粒ZSM-5沸石的合成及其晶形的研究，石油化工，1983，

12 (12)，744—748

[28] V P Shiralkar，N JoshiP，M J Eapen，Synthesis of ZSM-5 with Variable Crystallite Size and its

Influence on Physicochemical Properties，Zelites,1991,11(5)，511-516 [29] F G Dwyer，P Chu，Zeolite ZSM-5，Eur Pat Appl,11362，1980

[30] C Madsen，C Jacobsen，Confined Space Synthesis. A Novel Route to Nanosized，Zeolites，

Inorg.Chern，2000，39(11)，2279-2283

[31] C Madsen，C Jacobsen，Nanosized zeolite crystals-convenient control of crystal size distribution by

12

北京化工大学硕士研究生论文开题报告

confined space synthesis，Chem.Commun.，1999，8，673-674

[32] V Valtchev，S Mintova，Layer-by-layer preparation of zeolite coatings of nanosized crystals，Micro.

Meso.Mater，2001，43，41-49

[33] 刘明，项寿鹤，不同形貌和晶粒大小ZSM-5分子筛合成的研究，石油学报(石油加工)，2001，

17(2)，24-29

[34] L H Allen，E Matijevic，Stability of colloidal silica I: Effect of sinple electrolytes，Journal of

Colloid and Interface Science，1969，(31)，287-296

[35] J Depasse，A Walti11on，The stability of amorphous colloidal silica，Journal of Colloid and

Interface Science，1970，(33)，430-438

[36] G Derouane，B Jacobs，Nagy，Z Gabelica，An 27AINMR investigation of ZSM 25 type zeolite alum

ino silicate precursor species，Zeolites，1982，(12)，299-302

[37] Z Gabelica，N Blom，G Derouane，Synthesis and characterization of ZSM 25 type zeolite:A critical

evaluation of the role of alkali and ammonium cation，Applied Catalysis，1983，(5)，227-248 [38] Pu Shubin，Tomoyuki Inuil，Influence of crystallite size on catalytic performance of HZSM 25

prepared by different method in dimethlnaphthalene isomerization，Zeolites，1996，(17)，334-339 [39] R M Lago，Manufacture of hydrocarbons，US，4025572

[40] Kim Wha Jung，Lee M yung Churl，T David，Synthesis of ZSM-5 at low tctnperature and

atmospheric pressure in a pilot-scale batch reactor，Microporous and Mesoporous Materials，1998，(26)，133-141

[41] G Derouane，S Detrernmerie，Z Gabelica，Synthesis and characterization of ZSM-5 type zeolite，

Applied Catalysis，1981，(1)，201-224

3 研究计划

3.1 论文选题的立论、目的和意义

轻质芳烃BTX(苯、甲苯、二甲苯)是石化工业的基本有机化工原料，如合成苯乙烯、环己烷、苯酚、苯胺、PTA以及烷基苯等；还可以用作高辛烷值汽油的调和组份，提高汽油的辛烷值。随着我国经济的快速发展和下游工业需求的不断拓展，我国三苯的生产已经供不应求，每年需要进口大量的芳烃以满足需要，制约了我国经济的发展。

芳烃传统的生产方法包括催化重整、从裂解汽油中回收、从炼焦副产品中回收等三种工艺。我国生产芳烃的主要途径是催化重整。但我国原油以较重的石蜡基原油为主，重整原料严重不足，难以提高芳烃的产量。轻烃芳构化是近年发展起来的一种生产芳烃的新工艺。与催化重整工艺相比，该工艺具有以下特点:原料适用范围广；使用的分子筛催化剂具有一定的抗硫、抗氮能力，原料不需要精制；芳烃产率不受原料芳烃潜含量的限制，原料不需要预分馏；通过改变催化剂组成和制备工艺及芳构化反应工艺条件，可以在一定程度上调整产品分布，以适应市场变化；装置建设投资省、操作费用低。我国石化企业中，由于重整装置对原料的要求，都有一定数量的碳五烃类从重整装置的原料中被切割下来，如一套60万吨的重整装置通常有将近5万吨的戊烷原料被切割出去。这部分碳五烃类，由于没有相应的应用方向，通常只能做为汽油调和组分，既浪费了资源，同时又使汽油的饱和蒸汽压增大。如能将这部分碳五烃芳构化生成三苯原料，将在很大程

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度上缓解石化企业对芳烃需求的压力，还能明显增加经济效益。因此，研究碳五烃的芳构化和开发相应的催化剂有重要应用价值。

3.2 本课题的主要研究内容

(1) 合成出小晶粒ZSM-5分子筛，并将合成出的分子筛和MCM系列以及ITQ-2分子筛进行金属改性，制备成芳构化催化剂，并测定结构和表征物性参数。

(2) 在固定床反应器上，以戊烷为原料对制备出的催化剂进行芳构化催化性能的评价，筛选出催化活性最好的分子筛；

(3) 对优选出的分子筛，进行合成参数的优化，如硅/铝比，晶粒度等，考察硅/铝比、粒径大小等因素对分子筛芳构化性能影响的考察。

(4) 对优选出的分子筛催化剂，进行工艺参数，如空速，反应温度、压力等的优化。

(5) 对芳构化催化剂进行再生性能的评价。

3.3 研究方案

(1) 小晶粒ZSM-5分子筛的制备条件苛刻，实验将计划从以下几个方面对合成参数进行摸索： ① 硅铝比对分子筛粒径大小的影响。

② 静态合成法和动态合成法以及搅拌速度对合成分子筛的影响。 ③ 凝胶制备的加料顺序对小晶粒分子筛合成的影响 ④ 体系碱度对合成分子筛的影响 ⑤ NaCl的加入量对ZSM-5合成的影响 ⑥ 不同硅源和铝源对分子筛粒径和形貌的影响 ⑦ 老化以及晶化温度对合成分子筛的影响

(2) 将分子筛进行金属交换，在固定床反应器上对制备的催化剂活性进行评价，考查戊烷转化率以及芳烃选择性，筛选出优良的芳构化催化剂。

(3) 在固定床反应器中进行工艺参数，如温度、空速等的优化，寻找出最优的芳构化及再生工艺条件。

图9 芳构化反应（气固相）装置示意图

1 空气 2 氮气 3 原料泵 4 减压阀 5 截止阀 6 反应器 7 三通阀 8 冰水混合物 9 气液分离器

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3.4 难点分析

小晶粒分子筛的合成条件苛刻，对合成参数的优化需要摸索。筛选出高芳烃选择性以及戊烷转化率高分子筛是本课题的关键。

3.5 预期的研究成果及创新点

合成出小晶粒ZSM-5分子筛，制备成芳构化催化剂，提高戊烷的转化率和芳烃选择性，摸索出芳构化反应的优化工艺条件。

将小晶粒分子筛以及ITQ系列分子筛用作戊烷的芳构化反应是本课题的创新点。

3.6 工作计划进度

2005年9月－2005年12月2006年1月－2006年 6月 2006年7月－2006年10月2006年11月－2007年1月2007年2月— 2007年4月2007年5月

合成出分子筛并筛选出合适的催化剂

对优选出的分子筛种类进行参数优化和改性方法的优选 对筛选出的催化剂进行戊烷芳构化工艺条件的优化 对筛选出的芳构化催化剂进行再生性能的考察 撰写论文，准备答辩； 答辩 15

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