Page 170 - 《精细化工》2023年第11期

·2482· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 40 卷

1.3 催化裂解实验 M
Y / %  ash  100 （2）
采用内径为 10 mm、长度为 400 mm 的石英管 ash M 0
固定床裂解反应器进行催化裂解实验（如图 1 所 M  M
Y /%  c1 c0  100 （3）
示）。具体步骤如下：将 0.3 g 催化剂用石英棉固定 coke M
0
在石英管中，然后将石英管放入至管式炉中，通入 Y /%  (1 Y  Y  Y ) 100 （4）
G L ash coke
氮气（流速为 30 mL/min）进行吹扫以排出催化剂 Y BTEX ＝Y L ×S BTEX （5）
吸附的水和石英管内的空气；然后，将 0.3 g 固体原 式中：M L 为液体产物质量，g；M 0 为原料（单独裂
料（LDPE 和 AL，两者质量比分别为 1∶0、1∶1 和 解时 LDPE 或 AL 的质量以及共裂解时 LDPE 和 AL
0∶1）装入石英篮中悬挂在反应器顶部，当反应器温 的质量）质量，g；M ash 为反应后石英篮中固体残渣
度（550 ℃）稳定后，将石英篮匀速推入反应器恒温 质量，g；M c1 和 M c0 分别为使用后催化剂在 550 ℃
段，反应时长为 8 min。反应产物经–10 ℃冷浴冷却， 煅烧 6 h 前后的质量；S BTEX 为液体产物中 BTEX 的
气体产物通过排水法收集后进行 GC 分析，液体产物 选择性，%；通过峰面积归一法确定。
收集后先称重，随后用 CH 2Cl 2 稀释进行 GC 分析。 为了评价共裂解反应中原料之间的协同效应，
通过公式（6）对理论 BTEX 产率（Y T-BTEX ）进行计
算 [10] ：
Y  0.5 (Y  S  Y  S ) （6）
T-BTEX L-LDPE LDPE L-AL AL
式中：Y L-LDPE 和 S LDPE 为 LDPE 单独裂解时的液体产
率和 BTEX 选择性；Y L-AL 和 S AL 分别为 AL 单独裂
解时的液体产率和 BTEX 选择性。

2 结果与讨论

2.1 介孔 ZSM-5 分子筛的合成
1—氮气罐；2—流量计；3—推进装置；4—石英篮；5—原料；
6—石英反应管；7—管式炉；8—石英棉；9—催化剂；10—冷 图 2a 和 b 分别为在第 1 步水热活化和第 2 步水
浴；11—集气瓶 热晶化过程中添加淀粉制备的分子筛的 XRD 谱图。
图 1 催化裂解实验装置示意图 以商业分子筛在 2θ=7.8°、8.8°、23.1°、23.7°和 24.2°
Fig. 1 Schematic diagram of catalytic cracking experimental setup 处的峰面积之和作为参考，估算其他样品的相对结

气体产物通过 9720 型气相色谱仪（浙江福立分 晶度。从图中可以看出，不论在第 1 步还是第 2 步
添加淀粉，合成分子筛的衍射峰强度均随着淀粉添加
析仪器股份有限公司）进行分析，配备 FID 检测器和
量的增加而增强；当淀粉添加量为 10%时，DFZ-1-10%
HP-PLOT/Q（30 m× 0.53 mm×40 μm）色谱柱。测试
和 DFZ-2-10%样品的衍射峰强度达到最大，相对结
条件为：以高纯氮气为载气；进样口和检测器的温
晶度分别为 68.1%和 73.4%；继续增加淀粉添加量，
度为 250 ℃；柱箱的程序升温条件为 60 ℃保持
样品的结晶度有所下降。这可能是因为，淀粉在合
4 min，以 15 ℃/min 升到 240 ℃。液体产物使用
成过程中起到模板剂作用（淀粉结构中大量羟基可
GC-17A 型气相色谱仪（日本岛津公司）进行分析，
通过氢键作用影响硅源和铝源的吸附），而当淀粉添
配备 FID 检测器和 HP-5MS（ 30 m×0.25 mm×
加量过多时，煅烧后会产生较多的大孔，大孔易塌
0.33 μm）色谱柱。测试条件为：以高纯氮气为载气；
陷，从而降低结晶度 [11] 。相比较而言，在第 2 步水
进样口和检测器的温度为 280 ℃；柱箱的程序升温
热晶化阶段加入淀粉更有利于分子筛的结晶反应。
条件为 60 ℃保持 5 min，以 10 ℃/min 升至 280 ℃，

并在该温度下保持 30 min。由于裂解产物中含有微
量水分，因此，在液体产物中加入无水硫酸钠干燥
后再进行分析。气体产物质量采用标准气体制作的
标准曲线来定量，而液体产物质量通过 GC 谱图采
用峰面积归一法进行定量。
液体产率（Y L ）、固体残渣率（Y ash ）、积炭率
（Y coke ）、气体产率（Y G ）分别通过下式计算。
M
Y L / %  L  100 （1）
M 0