Page 173 - 《精细化工》2023年第11期

第 11 期 伏洪兵，等: 硅灰基介孔 ZSM-5 分子筛的合成及催化裂解性能 ·2485·

为了进一步提高对木质素的利用效率，将 LDPE 19.58%，DFZ-2-10%为 22.94%），这表明 LDPE 与
和 AL 按质量比 1∶1 混合（总质量 0.3 g）在 550 ℃ AL 催化共裂解可以抑制多环芳烃的形成，而提高
下进行共催化裂解，产物分布如图 6 所示。可以看 BTEX 的产量。DFZ-2-10%的液体产物中间对二甲
出，CZ 和 DFZ-2-10%的液体产率分别为 22.68%和 苯的选择性达 37.09%，比 CZ（30.91%）高 6.18%，
24.97%， DFZ-2-10%对 BTEX 的选择性达 91.86%， 这表明催化剂的介孔结构对生产具有较高价值的二
比单独裂解 AL（53.78%）和 LDPE（90.70%）高 甲苯有利。气体产物中，CZ 和 DFZ-2-10%的产率都
38.08%和 1.16%，而 CZ（86.31%）则比单独裂解 在 70%左右，CZ 对低碳烷烃和低碳烯烃的选择性分
AL（31.86%）和 LDPE（84.17%）分别高 54.45%和 别为 34.08%和 46.01%，DFZ-2-10%分别为 28.58%
2.14%，而对萘的 选择 性则明 显下 降。表 3 为 和 45.12%。从表 4 可知，具有介孔结构的 DFZ-2-10%
DFZ-2-10%和 CZ 共裂解的理论 BTEX 产率。可以 分子筛裂解完 LDPE 与 AL 过后，其积炭率为 2.70%，
看出，CZ 和 DFZ-2-10%的理论 BTEX 产率分别为 固体残渣率为 2.73%，低于商业 ZSM-5 分子筛，这
17.82%和 18.18%都低于实际 BTEX 产率（CZ 为 表明 DFZ-2-10%的抗积炭能力更强，使用寿命更长。

表 3 CZ 和 DFZ-2-10%催化共裂解 LDPE 和 AL 的实际和理论 BTEX 产率
Table 3 Actual and theoretical BTEX yields from CZ and DFZ-2-10% catalytic co-cracking of LDPE and AL
m(LDPE)∶m(AL) 催化剂 Y L/% S BTEX/% 理论 Y L/% Y BTEX/% Y T-BTEX/%
1∶0 CZ 20.00 84.17 16.83
DFZ-2-10% 19.35 90.70 17.55
1∶1 CZ 22.68 86.31 20.65 19.58 17.82
DFZ-2-10% 24.97 91.86 19.79 22.94 18.18

0∶1 CZ 21.30 31.86 6.79
DFZ-2-10% 20.20 53.78 10.86

表 4 CZ 和 DFZ-2-10%催化共裂解 LDPE 和 AL 的液体、 释放出甲基和甲氧基自由基，这些不稳定的自由基
焦炭、残渣和气体产率 相互结合，产生甲苯和二甲苯以及萘。裂解 LDPE
Table 4 Yield of liquid, coke, residue and gas from catalytic 产生大量的长链和短链烷烃和烯烃，C6 以上的长链
co-cracking of LDPE and AL by CZ and DFZ-
2-10% 烷烃和烯烃在通过催化剂床时可直接环化和脱氢产
催化剂 Y L/% Y coke/% Y ash/% Y G/% 生芳烃，短烯烃形成“烃池”，经过低聚反应和
CZ 22.68 3.71 3.94 69.66 Diels-Alder 反应，使链增长，然后进行环化和脱氢
DFZ-2-10% 24.97 2.70 2.73 69.60 产生芳烃 [18] 。大量的烷基自由基（来自 LDPE 的裂

结合本课题组前期研究和已有文献，推测 AL 解）可以与苯基自由基（来自 AL 的裂解）结合，
和 LDPE 的共裂解机制如图 7 所示。在高温下，AL 产生更多的甲苯和二甲苯，从而防止苯基自由基之
中醚键断裂，形成大量的苯氧基和苯自由基，同时 间发生耦合反应形成萘和焦炭。

图 7 催化共裂解 LDPE 和 AL 可能的反应路径
Fig. 7 Possible reaction pathways of catalytic co-cracking of LDPE and AL