多级孔分子筛催化裂解的介尺度现象及其作用机理研究

It has important significance to investigate the meso-scale phenomenon between reaction and transfer under zeolites pore confinement because the zeolite pore structure has the effects on not only the active sites but also the transfer of reactants and products. By employing in-situ technology and molecular simulation, the synergic effect between reaction and transfer on hierarchical porous zeolite for naphtha cracking will be studied experimentally and theoretically in this project. To further promote and optimize the zeolites structure design, the active sites and transfer confined in zeolites pore are investigated to gain a better understanding of inherent mechanism for catalytic cracking and to clarify the synergic effect between reaction and transfer in zeolite pore, as well as the structure evolution of reactive intermediate. The success of above mentioned research can not only give further support for the industrialization of naphtha cracking, but also present a novel method for chemical process intensification.

对分子筛而言，其孔道结构不仅影响活性位分布及反应历程，还影响反应物与产物的传递，因此认识分子筛孔道介尺度中反应历程、扩散行为等现象背后的规律具有重要的意义。本项目以石脑油催化裂解为研究对象，采用原位反应技术及分子模拟等各种表征和研究手段，拟对多级孔分子筛上裂解过程反应与传递协同作用机理进行系统的实验和理论研究。通过认识分子筛孔道结构对活性位分布和吸脱附的影响机制、反应过程中间产物结构的演变规律等，深入探析分子筛孔道介尺度对催化裂解过程的影响，阐明反应与传递协同作用的机理，以指导分子筛催化剂的优化与构建。本项目的实施不但能为催化裂解的进一步工业化提供技术支撑，同时也为化工过程强化提供一种新的研究思路。

对分子筛而言，其孔道结构不仅影响活性位分布及反应历程，还影响反应物与产物的传递，因此认识分子筛孔道介尺度中反应历程、扩散行为等现象背后的规律具有重要的意义。本项目在资助期内，以石脑油催化裂解为研究对象，通过各种表征和研究手段，对多级孔分子筛上裂解过程反应与传递协同作用机理进行了系统地研究。取得的主要研究成果如下：.(1)采用硅烷偶联剂法制备多级孔分子筛并调控其中的微/介孔比例。性能考评发现，催化剂的微孔、介孔含量对其性能有一定的影响。介孔含量增加有利于提高反应的转化，但由于介孔中存在酸性位，催化剂上存在结焦失活现象。.(2)分子筛晶粒大小对催化裂解过程的影响，在大晶粒的催化剂上，由于反应物很难到达孔道内部的酸性位，且产物乙烯和丙烯在颗粒表面的传质扩散距离较长，因此产物选择性较差。.(3)酸性位分布对催化裂解过程的影响，由于外部环境酸性位（外表面和介孔）由于其存在的空间较大，容易使得小分子烯烃产物进一步发生双分子反应生成焦物前驱体或者积碳，所以外部环境酸性位中毒越多，能够抑制的双分子反应越明显。.(4)上述研究成果已在C.E.S等重要学术期刊发表SCI收录论文3篇，申请1项国家发明专利。投稿论文2篇.(5)在项目执行期间，共培养博士研究生1名，硕士研究生1名，资助研究生或课题组其他成员参加国际学术会议并作口头报告1人次，国内重要学术会议5人次。