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鉴于对资源有效利用的要求和对环境保护的重视使得化学工作者们越来越关注并实践从煤炭、天然气及生物质中制取清洁液体燃料。其基本过程如下: 作为煤的高效、清洁利用方法之一,FT合成反应受到了广泛的关注。但传统FT合成产物多以直链烷烃为主,因此汽油馏分及其辛烷值低。随着ZSM-5分子筛的发现并应用于传统FT合成反应,曾成功地开发了改进后的FT合成(MFT)技术,从而提高了FT合成产物中汽油馏分的收率及其辛烷值。但其缺点是汽油辛烷值的提高主要来源于芳烃。近年来,随着环保排放标准的提高,必须降低汽油中芳烃的含量。通常增加异构烷烃的含量来弥补由于芳烃的降低所引起的辛烷值的损失。因此,作为异构化反应之一的加氢异构化技术受到了极大的关注。 G4-G8的异构烷烃是具有高辛烷值碳氢化合物,主要作为内燃机和燃料电池的燃料使用。如果将FT合成油进一步加氢裂解、异构化,我们可以得到具有高辛烷值的低碳链的异构烷烃,从而提高了汽油的辛烷值。 正庚烷加氢反应作为FT油异构、裂解反应的模型反应,用此反应来选择性控制异对分子筛负载贵金属催化剂上正庚烷加氢异构的研究构化反应和裂解反应。 对于较短碳链的CS/C。烷烃加氢异构化,化学工作者们业己开发了较为理想的催化剂。但随着碳链的增加,正庚烷以上的烷烃易发生加氢裂解反应,降低了异构烷烃的选择性。因此,正庚烷以上的烷烃加氢异构化反应的核心是如何降低裂解反应活性以提高异构烷烃的选择性。 为此,本研究采用贵金属(Pd,Pt)/分子筛(p、zSM一5、USY、Mordenite)双功能催化剂,较为系统地考察了反应条件、金属/分子筛催化剂组成及其接触状态对正庚烷加氢异构化反应的影响,主要内容包括: (l)考察了反应条件对正庚烷加氢异构化反应的影响。结果发现:升高温度,异构选择性降低;降低w/F值,或者降低H:/C7比值,都可以提高异构选择性;并且,增加体系压力或者氢气分压也能提高异构选择性。(2)研究了分子筛上负载不同贵金属对正庚烷加氢异构化反应的影响,通过比较 Pt/ZSM一5与Pd/ZSM一5,以及Pt/USY与Pd/USY体系下正庚烷加氢异构化反应, 考察了金属中心的活性对正庚烷异构化反应的影响。由于负载在分子筛载体 上的Pt具有比Pd更高的离解氢活性,因此,分子筛上负载Pt比负载Pd更 有利于提高正庚烷的异构化反应的选择性。(3)研究了不同结构的分子筛(日、ZSM一5、USY)负载贵金属催化剂上正庚烷加 氢异构化反应性能,并探讨了正庚烷在不同结构的分子筛负载贵金属催化剂 上的反应途径。(4)通过使用Pd/S 10:与USY不同机械混合比的催化剂,对正庚烷加氢异构反应的 研究,证明了正庚烷加氢异构化反应过程中,金属中心与固体酸中心两者缺 一不可的重要性。(5)研究了不同形式的混合催化剂上正庚烷加氢异构化反应性能,考察了金属中 J自与酸中心的紧密接触程度对正庚烷加氢异构化反应的活性和异构选择性的 影响,得到以下结论:增强金属中心与酸中心两者的紧密接触程度,正庚烷q对分子筛负载贵金属催化剂上正庚烷加氢异构的研究加氢异构化反应的活性和异构选择性都将提高。 通过以上的研究,证明了氢溢流现象的存在,并且揭示了溢流出的氢对酸中心的再生、反应物的活化以及稳定反应中间体等方面起到了重要的促进作用。用氢溢流现象可以很合理地解释正庚烷加氢异构化反应。另外还采用GausS98程序,密度泛函理论B3LYP/6一3 11G*方法,通过对n一C7+正碳离子稳定构型的优化计算,以及n一C,+正碳离子异构过渡态计算,进一步从理论上探讨了正庚烷通过n一C7千异构化的反应机理。