模板法调控多级孔ZSM-5催化褐煤挥发分制备轻质芳烃的研究

任雪宇，曹景沛，姚乃瑜，赵小燕，冯晓博，刘天龙，赵云鹏

（中国矿业大学化工学院，江苏省碳资源精细化利用工程研究中心，江苏徐州221116）

引 言

ZSM-5 分子筛是一种重要的微孔材料，广泛地应用在石油化工、炼油和精细化学等领域[1-3]。因其独特的三维交叉孔道和择形催化性能，为化学品的合成提供了特定的反应途径。近年来，随着分子筛催化剂（ZSM-5、USY、SAPO 等）的发展，为化石能源（煤）和可再生能源（生物质）的清洁转化带来了机遇[1,3-4]，尤其是将煤/生物质作为原料，制备苯（B）、乙苯（E）、甲苯（T）、二甲苯（X）和萘（N）在内的轻质芳烃以及烯烃等高附加值化学品。催化快速热解是一种成熟的将煤/生物质转化为BTEXN和/或烯烃的提质技术，主要分为两个步骤：（1）热分解；（2）原位/异位催化改质[1,5-7]。然而，煤/生物质热解衍生出的挥发分含有大量有机化合物，包括羧酸、酮、烯烃、醛、醇和酚等复杂混合物[8-10]。倘若这些未经加工的热解油作为燃料直接用于发电或供热，由于其腐蚀性强、化学稳定性弱和黏度大、含氧量高以及热值低等特性，必然会造成能源的大量消耗和成本的增加。为了生产高质量的燃料或化学品，需将富氧挥发分进行催化重整再转化，而它的催化重整涉及了脱水、脱羰、脱羧、C—C断裂、缩合、芳构化和齐聚等多种反应[11-12]。这种反应的复杂性使得分子筛催化剂的类型成为影响产物分布和产率的重要因素。对于高活性的ZSM-5 而言[1]，因其MFI 拓扑结构拥有十元环孔道，并且孔径大小与苯或对二甲苯的动力学直径相当，ZSM-5 表现出较好的BTEXN 选择性；……