Zeitschrift für fortgeschrittene Chemieingenieurwesen

Abstrakt

Kontrolle der Morphologie und des Säuregehalts von SAPO-5 für die Methanol-zu-Olefin-Reaktion (MTO)

Kazusa Terasaka, Hiroyuki Imai und Xiaohong Li

Silicoaluminophosphat (SAPO)-Zeotypmaterialien, eine Familie von Zeolithen mit Mikroporen, haben im Vergleich zu herkömmlichen Alumosilikat-Zeolithen eine moderate Säurestärke; darüber hinaus kann ihr Säuregehalt durch Einbau von Si-Spezies in das Alumophosphat (AlPO)-Gerüst angepasst werden. Die Umwandlung von Methanol in leichte Olefine, darunter Ethen, Propen und Butene (Isobuten, 1-Buten und 2-Butene), die Methanol-zu-Olefine (MTO)-Reaktion, wird über Zeolithen als Säurekatalysator durchgeführt . Bei der MTO-Reaktion sind die Verbesserung der Diffusivität von Reaktanten und Produkten und die Anpassung des Säuregehalts der Zeolithe entscheidende Schlüssel zur Verbesserung der Katalysatorlebensdauer durch die Unterdrückung der Koksablagerung in den Poren. In der vorliegenden Studie haben wir uns auf die Verbesserung der katalytischen Leistung von SAPO-5-Materialien mit der AFI-Struktur mit großen Mikroporen mit 0,73 nm Öffnungen in der MTO-Reaktion konzentriert. Hochkristallines SAPO-5 mit unterschiedlichen Morphologien und Säuregraden konnte einfach synthetisiert werden, indem lediglich die Konzentration des Ausgangsgels variiert wurde. Die Verwendung eines hochkonzentrierten Ausgangsgels mit einem H2O/Al-Verhältnis von 5 führte zur Bildung kleinerer SAPO-5-Kristallite mit einer größeren Anzahl von milden Säurestellen im Vergleich zu SAPO-5, das mit den herkömmlichen Zusammensetzungen mit dem H2O/Al-Verhältnis von 50 synthetisiert wurde. Die katalytische Leistung der synthetisierten SAPO-5-Materialien als Säurekatalysator wurde in der MTO-Reaktion bewertet. Die Kristallitmorphologie sowie die Säuremenge hatten kaum Auswirkungen auf die anfängliche Aktivität und Produktverteilung, während die Lebensdauer des Katalysators erheblich beeinträchtigt wurde. Die Verringerung der Kristallitgröße von SAPO-5 führte zu einer Verbesserung der Lebensdauer des Katalysators aufgrund der Verbesserung der Beständigkeit gegen Koksablagerung.