高水热稳定性轻烃催化裂解催化剂的结构设计与可控制备

石脑油催化裂解制轻烯烃是一项节能减排的新技术，但在高温水蒸气条件下，如何提高适合本体系特点的分子筛与氧化物杂合催化剂的水热稳定性、活性和选择性是本领域研究的重点和难点。本项目拟用分子筛晶种的原位自组装技术合成分级孔复合分子筛，用微乳液法和溶胶凝胶法合成介孔复合氧化物，经分级孔分子筛改性与杂合提高目标催化剂的水热稳定性、活性和选择性，进而构建高水热稳定性分子筛与氧化物杂合催化剂。利用多种现代表征手段分析分级孔分子筛、复合氧化物以及目标催化剂的结构与性能，建立目标催化剂的构效关系，探讨复合氧化物在目标催化剂中的作用，阐明分子筛与氧化物杂合的内在规律。本催化剂体系的成功开发，不仅能形成相关催化剂的自主知识产权，而且促进材料科学和纳米技术在催化领域中的融合应用，为更多烃类裂解催化剂的构建提供新思路和理论依据，有力促进了石脑油裂解催化剂及其工艺技术的早日工业化。

石脑油催化裂解制轻烯烃已成为乙烯、丙烯生产技术发展的重要方向之一。而石脑油催化裂解制轻烯烃未工业化的主要原因在于所开发的催化剂性能未达标。基于此，本项目以制备适合石脑油催化裂解体系特点的分子筛与氧化物杂合而成的目标催化剂为对象，利用分子筛晶种的原位自组装技术合成了一系列基于HZSM-5的分级孔分子筛，同时利用微乳液法制备了均一介孔的复合氧化物，两者在粘结剂下通过挤压成型制备出目标催化剂。然后，利用原位漫反射红外技术等手段系统研究了所制催化剂在水热条件下的稳定性，揭示了水热处理后催化剂活性提高的内在原因以及催化剂活性中心的位置与活性变化规律；同时，系统考察了目标催化剂在正庚烷裂解反应中的构效关系，提出了正庚烷催化裂解反应机理，进而提出了正庚烷在微、介孔结构中的反应机理模型。基于以上结果，给出了石脑油催化裂解催化剂设计的整体思路。本催化剂体系的成功开发为更多烃类裂解催化剂的构建提供新思路和理论依据，有力促进石脑油催化裂解催化剂及其工艺技术的早日工业化。