ZSM-5系列催化剂改性及其用于MTP过程的工艺研究

本文分析了甲醇制丙烯的国内外研究现状。研究了甲醇在不同元素改性的ZSM-5分子筛上的催化反应,筛选出了该反应体系的最佳催化剂;考察了Mg-HZSM-5和Ce-HZSM-5催化下工艺条件对反应过程的影响;对MTP过程反应体系进行了热力学计算;最后,结合实验结果和文献导出了甲醇在HZSM-5催化剂上转化的起始烯烃产物。 在催化剂的筛选中,考察了不同硅铝比的ZSM-5催化剂、磷、镁改性的ZSM-5催化剂、稀土元素改性的ZSM-5催化剂在MTP反应中的性能。认为镁和铈改性的HZSM-5是最适宜的MTP反应催化剂。 在工艺条件的选择中,分别研究了在Mg-HZSM-5和Ce-HZSM-5催化下,反应温度、液空时速、进料组成对MTP反应的影响。筛选出的Mg-HZSM-5催化下的最优工艺条件是:反应温度380～400℃,液空时速5h-1左右,催化剂中镁含量以MgO计为1%左右为佳。在此工艺条件下,甲醇转化率95%以上,丙烯含量42.48%,并副产少量汽油。Ce-HZSM-5催化下最优工艺条件是:反应温度380℃,液空时速5h-1左右。在此工艺条件下,甲醇可100%转化,丙烯达55%,几乎无副产物汽油。 在热力学计算中,对可能发生的反应进行了热力学计算,并得到了若干结论。 通过实验验证了乙烯是甲醇转化制丙烯过程中的起始烯烃产物。