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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:劉聖得
論文名稱:白金在Si(CVD)/HZSM-5的型態與影響
論文名稱(外文):The study of Pt effect on xylene isomerization over Si(CVD)/HZSM-5
指導教授:王奕凱王奕凱引用關係
指導教授(外文):Ikai Wang
學位類別:碩士
校院名稱:國立清華大學
系所名稱:化學工程學系
學門:工程學門
學類:化學工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:79
中文關鍵詞:ZSM-5二甲苯異構化反應含浸法
外文關鍵詞:ZSM-5xylene isomerizationPtSi-CVD
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在石油煉製程序中、在經由重組和汽油裂解反應生成的八碳芳香烴(A8)的產物通常含有10~32 wt﹪的乙基苯、其餘為鄰、間和對二甲苯(其比例約為23:53:24),經由分離操作後會剩下間二甲苯與乙基苯之混和物。因間二甲苯之價值低於對、鄰二甲苯,因此將間二甲苯進行異構化反應,來提升經濟價值。因為混和物中含有乙基苯,為避免乙基苯在異構化反應中迴流,必須將乙基苯轉化或分離。現今苯乙烯的製程中乙基苯是由苯與乙烯反應而來,加上從間二甲苯與乙基苯之混和物中分離出乙基苯的操作成本昂貴故不具經濟效益。因此如何在二甲苯異構化反應中,降低二甲苯的損失與提高乙基苯轉化率,為此研究之主要目的。
在二甲苯異構化反應中,使用ZSM-5做為觸媒對於二甲苯異構化反應擁有良好的反應性與選擇性,然而其缺點為外表面積活性位置會造成二甲苯產率的損失,為了降低二甲苯產率的損失,因此必須修飾觸媒外部活性位置。而本研究使用含浸法與CVD法做為觸媒修飾之方法,研究這兩種修飾方法於不同修飾程序處理產生[Si(CVD)/Pt-ZSM-5]與[Pt/Si(CVD)-ZSM-5]形式觸媒,對於二甲苯異構化反應之影響。
經由實驗結果發現含浸法搭配Si-CVD並使用鹼毒化進行微調修飾,對於ZSM-5觸媒之外表面積活性位置之修飾具有很好之功效,二甲苯的損失降低至1 %以下,乙基苯的轉化率達90 %以上,而對二甲苯依然維持在熱力學平衡值(PXATE>100)。而Pt在二甲苯異構化反應中所扮演之主要角色為,防止焦碳前驅物之生成維持觸媒之活性,而含浸Pt之後二甲苯之產率上生之原因為Pt覆蓋外表面積活性位置。而Si-CVD與含浸Pt在不同修飾程序處理產生[Si(CVD)/Pt-ZSM-5]與[Pt/Si(CVD)-ZSM-5]形式觸媒,後者修飾程序中Pt之使用量僅為前者十分之一,對於產業提升競爭力有很好之幫助。

目錄
第一章 緒論 ………………………………………………...1
第二章 文獻回顧…………………………………………….5
2-1 二甲苯的異構化反應與研究概況………………………………...5
2-2 沸石觸媒 ……………………………… ……………………….12
2-3 ZSM-5觸媒………………………………………………..16
2-4 觸媒修飾………………………………………………………...21
第三章 實驗內容…………………………………………...26
3-1 實驗規劃…………………………………………………………26
3-2 ZSM-5觸媒………………………………………………………27
3-3 實驗裝置…………………………………………………………29
3-4 實驗方法…………………………………………………………31
3-5 實驗數據分析……………………………………………………33
第四章 實驗結果與討論…………………………………...36
4-1 含浸金屬Pt對於反應之影響……………………………… …..36
4-2 矽化學氣相沉積法對於反應之影響………………………… ...41
4-2-1 載流氣流速對Si-CVD修飾之影響…………………………….41
4-2-2 Si-CVD之矽修飾量……………………………………………43
4-2-3 Si-CVD之溶劑……………………………………..….………44
4-2-4 Si-CVD修飾液濃度對反應之影響…………………..….……46
4-3 含浸法搭配Si-CVD修飾對於反應之影響………….…….……48
4-3-1 先含浸Pt再進行Si-CVD修飾……………………….….……48
4-3-2 先進行Si-CVD修飾再含浸Pt ………………………….…….53
4-3-3 Si(CVD)/Pt-ZSM-5與Pt……………………………………….59
4-4 利用鹼毒化進行微調修飾……………………..………………...64
第五章 結論………………………………………………...69
第六章 參考文獻…………………………………………...72
附錄…………………………………………………………...75
圖目錄
圖2-1 芳香烴製造流程圖………………………………..……..5
圖2-2 二甲苯異構化在中孔洞觸媒之反應機構………..……7
圖2-3 二甲苯異構化在大孔洞觸媒之反應機構…………..…8
圖2-4 二甲苯異構化在雙功能觸媒之反應途徑…………..…8
圖2-5 乙基苯於二甲苯異構化之反應途徑比較………..…..11
圖2-6 AlO4及SiO4之正四面體結構(一級構造單元)……………...13
圖2-7 沸石中的二級構造單元…………………………………..…..14
圖2-8 (a)ZSM-5觸媒晶體結構的基本單元特性
(b)基本單元在觸媒中連結的方法………………..…..16
圖2-9 ZSM-5骨架結構 (a)沿[010]-晶體面 (b)沿[100]-晶體面…..17
圖2-10 ZSM-5觸媒之孔道結構………………………………….….17
圖2-11 異構化反應與歧化反應速率與孔徑大小之關係圖………..19
圖2-12 觸媒修飾之示意圖…………………………………………..25
圖3-1 ZSM-5觸媒之XRD圖……………………………………….27
圖3-2 ZSM-5觸媒之SEM圖……………………………………….28
圖3-3 反應裝置流程圖………………………………………………30
圖3-4 由G.C分析標準品之結果圖…………………………………33
圖4-1 含浸Pt對反應之影響…………………………………………37
圖4-2 觸媒衰退速率比較……………………………………………38
圖4-3 含浸Pt對反應之影響…………………………………………40
圖4-4 CVD載流氣流速與反應之關係圖…………………………...42
圖4-5 觸媒矽修飾量圖………………………………………………43
圖4-6 Si-CVD修飾液對反應之影響………………………………..45
圖4-7 Si-CVD修飾液對反應之影響(第二次修飾)……………..45
圖4-8 Si-CVD修飾液濃度對反應之影響(0.2gTEOS)……………...47
圖4-9 Si-CVD修飾液濃度對反應之影響(0.3gTEOS) ……………..47
圖4-10 矽修飾量對含浸Pt觸媒之影響 ………………………….…49
圖4-11 含Pt與不含Pt觸媒進行相同Si-CVD比較(0.2gTEOS).…..49
圖4-12 含Pt與不含Pt觸媒進行相同Si-CVD比較(0.3gTEOS)…...50
圖4-13 不含Pt與含浸Pt之TEOS修飾時間關係圖………………..50
圖4-14 含浸Pt(0.1wt%)觸媒進行Si-CVD修飾之反應結果………...51
圖4-15 含浸Pt(0.3wt.%)觸媒進行Si-CVD修飾之反應結果……….52
圖4-16 先進行Si-CVD修飾再含浸Pt之反應結果…………………55
圖4-17 先進行Si-CVD修飾再含浸Pt之反應結果…………………55
圖4-18 含浸Pt量對先進行Si-CVD修飾再含浸Pt之影響…………57
圖4-19 含浸法搭配Si-CVD修飾法先後次序改變對反應之影響…..60
圖4-20 Si-CVD/Pt3000ppm與Pt300ppm/Si-CVD之反應結果…….62
圖4-21 Si-CVD/Pt3000ppm利用鹼毒化修飾之反應結果………….65
圖4-22 Pt300ppm/Si-CVD利用鹼毒化修飾之反應結果…………...65
圖4-23 含Pt與不含Pt觸媒進行鹼毒化修飾之反應結果………….66
圖4-24 Pt300ppm/Si-CVD利用鹼毒化修飾之反應結果…………...67
表目錄
表1-1 八碳芳香烴之物理性質………………………………………..3
表1-2 八碳芳香族中各成分的熱力學平衡值比例(wt%)……………3
表2-1 芳香烴化合物之分子大小……………………………………20
表3-1 使用藥品之物裡性質與製造公司……………………………31
表4-1 含浸不同Pt量之反應結果……………………………………37
表4-2 純乙基苯進料之反應結果……………………………………56
表4-3 純間二甲苯進料之反應結果…………………………………56
表4-4 含浸Pt量對先進行Si-CVD修飾再含浸Pt之產物分佈…..58
表4-5 含浸法與Si-CVD修飾法先後次序改變之反應結產物分佈..61
表4-6 Si-CVD/Pt3000ppm與Pt300ppm/Si-CVD之產物分佈……...63
表4-7 Si-CVD/Pt3000ppm與Pt300ppm/Si-CVD使用鹼毒化進行微調修飾之產物分佈……………………………………………………..66
表4-8 Pt300ppm/Si-CVD利用鹼毒化修飾之產物分佈…………….68

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42.八碳芳香烴異構化反應於H-ZSM-5觸媒上之研究 黃崇淦
清華大學化工所碩士論文(2000)
43. 起始物料、製備條件與表面修飾對ZSM-5觸媒型態的影響
柯俊安 清華大學化工所博士論文(2000)

QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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