复合改性ZSM-5分子筛在催化裂解中的应用

樊红超，郑忠强，汪 毅，王辰晨，刘智辉

(1.中国石油天然气股份有限公司兰州化工研究中心，甘肃 兰州 730060；2.中国石油吉林石化分公司，吉林 吉林 132000)

乙烯、丙烯、丁烯等低碳烯烃是基本的有机化工原料，在国民生活和社会经济发展中起着至关重要的作用。与传统的生产低碳烯烃工艺相比，催化裂解因具有能耗低、产品结构可灵活调整等特点成为研究热点。ZSM-5分子筛因其独特的“Zig-Zag”孔道择型性、良好的水热稳定性在催化裂解反应中应用广泛。但ZSM-5有序的微孔结构限制了反应物和产物的扩散，使得分子筛内部的部分酸性位难以参与反应，因此在催化裂解反应中应对其酸性和孔道结构进行适宜修饰。Jungle J S等[1]将介孔结构引入ZSM-5分子筛后，其活性可接近性和扩散反应速率明显提高，丙烯产率显著增加。Jolly S等[2]研究发现，ZSM-5分子筛酸密度和酸强度的降低有利于单分子反应的进行，可有效抑制氢转移反应和二次反应，提高低碳烯烃选择性。Zhao G[3]和龙立华[4]等引入磷原子改善了ZSM-5分子筛的稳定性，抑制了水热条件下的脱铝作用，提高反应活性及选择性。本文采用磷和金属对ZSM-5进行复合改性，通过XRD、IR、NH3-TPD、SEM等研究其理化性质，并采用XTL-5提升管和ACE装置对其催化裂解性能进行评价。

1 实验部分

1.1 ZSM-5分子筛改性

依据固液比称取定量的水、磷酸及ZSM-5分子筛，在热水浴中反应一定时间，过滤，然后用定量的金属溶液进行滤饼交换后，于马弗炉中程序升温至550 ℃焙烧2 h，制得含介孔的磷-金属复合改性ZSM-5分子筛。……