用于硫醇和噻吩适度重质化的新型梯级孔ZSM-5沸石可控合成和改性研究

催化裂化(FCC)汽油的清洁化已成为推动能源、经济与环境协调发展的关键因素，但到目前为止如何由劣质FCC汽油生产超低硫车用汽油仍是制约汽油清洁化的瓶颈问题。本项目针对未来国V超清洁汽油生产的国家重大需求，在前期FCC汽油重馏分深度脱硫和辛烷值恢复催化剂开发的基础上，重点研究用于FCC汽油中硫醇和噻吩适度重质化的新型催化材料，实现FCC汽油轻馏分的清洁化。为此，首先合成具有微-介孔双导向功能的新型模板剂，并基于此模板剂一步构建孔壁为微孔沸石结构、孔道为有序介孔的新型梯级孔ZSM-5沸石；然后通过改变模板剂中烷基链长度来精细调控沸石的介孔孔道尺寸，通过新颖的水热分散法将金属组分高分散在梯级孔ZSM-5沸石的微孔孔壁上、有效调变沸石的酸性质。改性的梯级孔ZSM-5沸石具有畅通可调的孔道和易接近的适宜酸性中心，这确保了硫醇和噻吩重质化产物的有效扩散和重质化反应的适度，从而实现汽油轻馏分的高效脱硫。

针对未来国V超清洁汽油生产的国家重大需求，本项目在前期FCC汽油重馏分深度脱硫和辛烷值恢复催化剂开发的基础上，重点研究用于FCC 汽油中硫醇和噻吩适度重质化的新型催化材料，实现FCC 汽油轻馏分的清洁化。为此，我们首先合成了聚季铵盐表面活性剂、并以此表面活性剂为模板制备了梯级孔ZSM-5沸石，然后通过水热分散法调变了梯级孔ZSM-5沸石的酸性质，最后评价了改性的梯级孔ZSM-5沸石对硫醇和噻吩的转化效率，得到如下结果：.1. 合成了具有适宜导向功能的聚季铵盐表面活性剂，通过氢核磁共振和高分辨质谱确定了其结构组成。.2. 以所合成的聚季铵盐表面活性剂为模板，制备了具有微-介孔的梯级孔ZSM-5沸石。与常规微孔ZSM-5沸石相比，所制备的梯级孔ZSM-5沸石具有孔口相连通的微-介孔孔道，晶内介孔尺寸为3.0 nm左右，外比表面积大幅提高，这将促进反应物和产物的有效扩散、抑制副反应的发生。.3. 聚合物分子量的改变可以调控梯级孔ZSM-5沸石的介孔大小，通过水热分散金属负载法可有效调变梯级孔ZSM-5沸石的酸类型和酸强度分布。.4. 模型化合物和FCC汽油的反应结果表明：梯级孔ZSM-5沸石中适宜的微-介孔孔道结构促进了硫醇和噻吩的有效转化，水热分散金属负载法可调变梯级孔ZSM-5沸石的酸性质，因此可有效提高梯级孔ZSM-5沸石对轻质含硫化合物的转化效率；适宜金属Mo含量的梯级孔ZSM-5沸石基催化剂在实现高效脱除硫醇和噻吩的同时可使烯烃降幅最小，实现了高选择性脱除FCC汽油中轻质含硫化合物的根本目标。