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低碳烯烃属重要基本有机化工原料,市场缺口大。低碳烯烃生产主要依赖于石油化工,石油资源紧缺迫使开发不依赖石油资源的新低碳烯烃制备技术。结合我国,特别是贵州煤炭资源丰富特点,以煤基甲醇制低碳烯烃工艺最有希望在短期内替代石油路线,从而缓解化工产品对石油的高度依赖。目前,以甲醇为原料制备低碳烯烃的MTO、DMTO、SMTO、MTP、FMTP等技术,反应机理均基于甲醇和二甲醚的脱水,反应温度较高(350℃~550℃),催化剂存在易积炭失活,稳定性不好和有效使用期短的问题。根据甲醇分子结构特征,本文提出以氢碘酸为亲核试剂,研究与氢碘酸的存在相适应的催化剂制备、改性及表征等技术问题。 本文以拟薄水铝石、正硅酸乙酯、吗啡啉、正磷酸为铝源、硅源、模板剂和磷源,研究了水热合成法制备SAPO-34分子筛。借助XRD分析手段,系统考察了不同硅源、模板剂用量、磷铝比、硅铝比、水铝比和晶化温度等因素对水热合成产物微观结构的影响。SAPO-34分子筛适宜制备条件为:Al2O3∶P2O5∶SiO2∶MOR∶H2O=1.0∶0.8∶0.6∶3.0∶100,陈化时间24h,200℃反应24h。 研究了SAPO-34分子筛的水热合成改性,对改性前后SAPO-34分子筛的IMTO催化性能进行了评价。结果表明:在以Ni-SAPO-34分子筛为催化剂(Ni负载量3%),原料摩尔比为甲醇∶氢碘酸∶水=1∶1∶2,甲醇进料空速1.5h-1,N2流量40ml· min-1,270℃反应2h条件下,甲醇转化率为97.3%,低碳烯烃总选择性为85.0%。 研究了ZSM-5分子筛浸渍法进行负载改性,对改性前后ZSM-5分子筛的微观结构及形貌、比表面积及孔径分布、酸强度分布及热稳定性等进行了分析表征,考察了ZSM-5分子筛硅铝比、改性前后ZSM-5分子筛对IMTO工艺催化性能的影响。结果表明:在以Fe-ZSM-5分子筛为催化剂(Fe负载量为9%,ZSM-5硅铝比为360),原料摩尔比为甲醇∶氢碘酸∶水=1∶1∶3,进料空速为2.4h-1,N2流量为30ml·min-1,250℃反应2h催化工艺条件下,甲醇转化率为98.8%,低碳烯烃总选择性为89.5%。250℃反应240h,甲醇转化率和低碳烯烃总选择性仍分别高达97.5%和86.1%。