催化剂喷雾成型雾化过程分步式模拟技术及验证

雾化过程是催化剂喷雾干燥成型技术中的关键控制步骤,雾化结果直接影响最终产品的粒径分布等性质。针对瞬态雾化过程难以采用试验方法测定其中间过程,且因过程复杂导致无法有效模拟计算的问题,采用将雾化过程分为一级雾化和二级雾化两部分进行分步模拟的方法,分别采用流体体积(VOF)模型对一级雾化的液膜撕裂过程进行模拟,采用流体体积-可变形组件模型(VOF-to-DPM)对二次雾化进行模拟,大幅降低了模拟计算量。结果表明:进料压力为4 MPa以上时,一次雾化足够充分,雾化液滴粒径基本不变;雾化液滴粒径呈双峰分布,较小粒径主要集中于40μm左右,较大粒径主要集中于95~100μm;进料压力越高,一次雾化越充分、雾化液滴初始速度越大,二次雾化产生的小粒径雾滴更多。对比模拟结果与试验结果可知,二者一致性较好,说明模拟计算结果具有较好的准确性。

La改性ZSM-5分子筛及其在催化裂解反应中的应用

采用高温水热法和等体积浸渍法将La离子负载于ZSM-5分子筛上得到了改性ZSM-5分子筛材料。水热法La改性样品改变了ZSM-5的晶胞尺寸,提升了其强酸、弱酸及总酸量。浸渍法改性样品也提高了其酸量但是对晶胞参数没有影响。将改性样品应用于正己烷催化裂解反应中,两种方法均得到了较高的双烯收率,其中水热法改性样品在空速为6 h-1时乙烯收率和丙烯收率分别为23.39%和25.17%,这与原样相同空速下的乙烯丙烯收率(乙烯为21.19%,丙烯为21.04%)相比分别提升了约2%和4%,略高于浸渍法改性样品。在长周期反应寿命方面也有了显著提高,在空速为4 h-1时,水热法改性样品(2000 min)和浸渍法改性样品(1600 min)均显著优于原样(800 min)。这些结果表明采用水热法La改性可以更好地提升ZSM-5分子筛在正己烷催化裂解反应中的性能。

不同B,Al分布对ZSM-5分子筛的甲醇制丙烯反应性能的影响

本文设计了两个系列的硼改性ZSM-5分子筛:一步法合成的B-Al-ZSM-5系列分子筛和两步法合成的Al-ZSM-5@BZSM-5核壳分子筛。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、扫描透射电子显微镜面扫(STEM mapping)、N--2物理吸附脱附、氨气程序升温脱附(NH3-TPD)、1,3,5-三异丙基苯(TIPB)裂解等表征发现,两个系列的样品中B1-Al-ZSM-5和Al@B1-ZSM-5,B2-Al-ZSM-5和Al@B2-ZSM-5以及B3-Al-ZSM-5和Al@B3-ZSM-5分别具有相似的织构性质、强弱酸量、酸强度和比例,以及不同的B、Al元素分布和酸分布。我们用这两个系列样品对比研究不同的强弱酸分布-强弱酸均匀分布和梯度分布对甲醇制丙烯(MTP)反应性能的影响。通过研究发现,强弱酸均匀分布的样品具有更高的丙烯选择性,归因于更低的整体强弱酸密度;而强弱酸梯度分布的样品具有更长的MTP反应寿命,归因于外表面上更低的强酸密度和更高的弱酸密度。