HZSM-5/堇青石规整催化剂的制备及其在甲醇制丙烯反应中的应用

黄 寻，李 慧，肖文德

（上海交通大学 化学化工学院，上海 200240）

HZSM-5/堇青石规整催化剂的制备及其在甲醇制丙烯反应中的应用

黄 寻，李 慧，肖文德

（上海交通大学 化学化工学院，上海 200240）

采用涂覆法制备了高硅铝比HZSM-5/堇青石规整催化剂，采用N2吸附-脱附、XRD和SEM等技术对催化剂进行了表征，研究了涂覆条件对HZSM-5涂覆量的影响，并对比考察了规整和散堆粒状催化剂在甲醇制丙烯反应中的催化活性。实验结果表明，涂覆量与涂覆次数和ZSM-5含量成正比；载体的吸水率越高，涂覆量越大；添加硅溶胶可以显著降低浆料的黏度，同时提高涂层强度。在浆料中ZSM-5含量为20%（w）、硅溶胶含量为2%（w）、载体吸水率为31%时，经3～4次涂覆，催化剂的涂覆量（w）可以达到25%～35%，负载厚度为0.05～0.25 mm。在480 ℃且进口甲醇和丁烯分压为10 kPa的条件下，规整催化剂的甲醇转化速率是传统粒状催化剂的12倍左右，在相同甲醇转化率下副产物的选择性仅为粒状催化剂的1/4。

HZSM-5分子筛；堇青石；规整催化剂；甲醇制丙烯

甲醇制丙烯技术是一种以煤、天然气等经合成气生产的甲醇为原料，在高硅铝比酸性分子筛HZSM-5的催化作用下，以丙烯为目标产物的技术［1-3］。目前，工业上的甲醇制丙烯反应装置为多段薄层绝热固定床反应器，每段床层装填直径为3～5 mm的柱状HZSM-5颗粒。由于内扩散的限制，这种催化剂的效率低，丙烯的收率只有61%［4-5］。

规整催化剂是一种将活性组分负载在具有一定三维结构的载体上的结构化催化剂［6］。与传统粒状催化剂相比，多孔结构降低了流动阻力，导致床层压降低。同时，规整催化剂的负载层厚度小，可以降低内扩散效应，因此有望替代粒状HZSM-5催化剂，提高催化剂的效率和丙烯选择性［7］。规整结构的HZSM-5催化剂主要有两种制备方法。一种是在一定形状的载体或模板上原位合成活性组分。Lee等［8］以聚氨酯泡沫为模板，合成出了泡沫状HZSM-5整体式催化剂。Jiao等［9］和Wen等［10］分别以SiC泡沫为载体和不锈钢纤维为载体，在载体上原位水热合成，制备了负载型整体式催化剂。但该类方法工艺复杂，成本高，不利于工业化应用。另一种规整结构的HZSM-5催化剂的制备方法为涂覆法［11-15］，即使用传统方法合成ZSM-5原粉，然后制成浆料涂覆到载体上。该方法工艺简单，可利用现有成熟技术制备分子筛原粉。同时可通过选用合适的载体，得到高机械强度的规整催化剂。

本工作以堇青石蜂窝陶瓷为载体，制备了高硅铝比HZSM-5/堇青石规整催化剂（简称规整催化剂）。采用N2吸附-脱附、XRD和SEM等技术对催化剂进行表征。考察了浆液组成、载体、分子筛性质对涂覆量的影响，并对比考察了规整和散堆粒状催化剂在甲醇与丁烯共进料反应中的催化性能。

1 实验部分

1.1 主要原料

ZSM-5原粉（d0.5=3.23 μm）及柱状催化剂（ϕ 3 mm×5 mm）：硅铝比为200，上海复榆新材料有限公司；堇青石载体：400CPI，北京奥福（临邑）精细陶瓷有限公司；LUDOX® AS-40硅溶胶：分析纯，Sigma-Aldrich公司。

1.2 催化剂的制备

将堇青石载体切割成1 cm×1 cm×3 cm的长方体或ϕ 2 cm×3 cm的圆柱体，其中长方体用于涂覆规律研究，圆柱体用于催化剂考评。将载体先后置于去离子水和乙醇中超声20 min，干燥后在550 ℃下焙烧5 h，以除去可能含有的杂质。

称取一定量的ZSM-5原粉、硅溶胶和去离子水，配制成ZSM-5浆料。将堇青石垂直浸入浆料中，保持30 s后取出，用压缩空气将载体孔道内多余的浆料吹出，使所有孔道保持通畅。然后将所得ZSM-5/堇青石复合物置于110 ℃烘箱内烘干。重复此涂覆步骤多次，根据载体涂覆前后的质量计算涂覆量。

最后，将所得复合物在550 ℃下焙烧5 h，使涂层与载体结合牢固，同时使NH4-ZSM-5转化为HZSM-5，即得到规整催化剂。

1.3 催化剂的表征

采用Malver公司的Mastersizer 2000型激光粒度仪分析ZSM-5原粉的粒径；采用上海力辰的NDJ-1型旋转黏度计测量浆料的黏度，转速为60 r/min；采用日立公司的S-2150型扫描电子显微镜观察催化剂的微观形貌；采用Rigaku公司的D/max-2200/ PC型X射线衍射仪分析催化剂微观结构；采用上海长方光学的CMM-55E型金相显微镜对催化剂进行显微观察，并测量ZSM-5涂覆厚度；采用美国Quantachrome公司的Autosorb-iQ型全自动气体吸附仪在77 K下对催化剂进行N2物理吸附实验，用BET法计算比表面积、BJH方法计算孔径分布。

1.4 催化剂的评价

在HZSM-5的催化作用下，甲醇除生成乙烯和丙烯外，还会生成大量C4及以上烯烃。为了提高丙烯收率，在工业上甲醇制丙烯过程中，除丙烯以外的烯烃均循环返回主反应器。因此，甲醇制丙烯的过程主要是甲醇与烯烃的共反应［1，4-5］。以甲醇和丁烯为原料，在三段加热的固定床反应器中进行共进料条件下的催化剂评价，其中以丁醇代替丁烯进料。甲醇、丁醇、水和氮气首先在预热器中混合气化，并预热至300 ℃，然后进入温度为480 ℃的反应器。丁醇在催化剂上瞬间脱水生成丁烯，脱水后甲醇分压为10 kPa，丁烯分压为10 kPa，水分压为30 kPa。

固定床反应器长1 m、内径25 mm，催化剂装填在中部恒温段，催化剂上下装填直径3 mm、长度5 mm的石英颗粒。当装填规整催化剂时，催化剂柱体的外侧包裹厚度为2 mm的耐火陶瓷纤维。反应开始前，将装填好的耐火陶瓷纤维在500 ℃下通入空气预处理30 min，使其膨胀并填满催化剂外侧与反应管内壁之间的空隙，防止反应气流短路。当装填粒状催化剂时，用石英颗粒将催化剂稀释至与规整催化剂相同的体积。所有管路均为钛管。空白实验表明非分子筛催化的反应可忽略不计。

使用华爱色谱公司的GC7560型气相色谱仪进行在线分析：PLOTQ柱（30 m×0.32 mm×20 μm）进行产物分离，FID检测器测定有机物浓度。空时的计算式见式（1）。

式中，ST为空时，kg∙s/mol；mcat为催化剂质量（不计载体），kg；Fin为反应器进口总流量，mol/s。

2 结果与讨论

2.1 催化剂的表征结果

2.1.1 XRD表征结果

ZSM-5原粉、堇青石和规整催化剂的XRD谱图见图1。其中，规整催化剂中ZSM-5的涂覆量为35%（w）。由图1可见，规整催化剂的谱峰为ZSM-5和堇青石的谱峰的叠加，未发生衍射峰的消失和新衍射峰出现的情况，说明涂覆过程中ZSM-5和堇青石仍保持了各自的结构特征。

2.1.2 N2吸附-脱附表征结果

催化剂的N2吸附-脱附等温曲线（a）和BJH孔分布曲线（b）见图2。其中，规整催化剂中ZSM-5的涂覆量为28%（w）。由图2可见，规整催化剂和ZSM-5原粉的N2吸附-脱附等温曲线和孔径分布曲线均具有非常相似的分布。这是因为涂覆和焙烧过程中分子筛晶粒的微观结构并未发生改变，只是宏观上黏附在不具有微观孔结构的载体上。规整催化剂的平均孔径（3.641 0 nm）大于原粉的平均孔径（2.832 4 nm），可能是因为ZSM-5晶粒在涂层中晶间堆积形成了大孔，使得平均孔径增大。

由于载体的加入，单位质量的规整催化剂的吸附量降低，因此图2中规整催化剂的等温线和孔径分布曲线均在ZSM-5原粉的下方。不计载体质量，测得规整催化剂和原粉的比表面积分别为283.57 m2/g和336.12 m2/g，孔体积分别为0.219 cm3/ g和0.238 cm3/g。

图1 ZSM-5原粉、堇青石载体和规整催化剂的XRD谱图Fig.1 XRD patterns of ZSM-5，cordierite and the HZSM-5/cordierite catalyst.

图2 催化剂的N2吸附-脱附等温曲线（a）和BJH孔分布曲线（b）Fig.2 N2adsorption-desorption isotherms(a) and BJH pore diameter distributions(b) of the ZSM-5 zeolite and catalyst.● ZSM-5；■ HZSM-5/Cordierite

2.1.3 SEM表征结果

规整催化剂的SEM照片见图3。由图3可见，各孔道内的ZSM-5涂覆比较均匀；涂层与载体壁之间存在局部的微小缝隙，但总体而言涂层与载体结合较紧密；每个孔道内，靠近角落处的涂层厚度最大，载体壁中央处涂层厚度较小。

2.2 催化剂的负载规律

2.2.1 浆料中ZSM-5含量的影响

浆料中ZSM-5含量对涂覆量的影响见图4。

图3 规整催化剂的SEM照片Fig.3 SEM image of the monolithic HZSM-5/cordierite catalyst.

图4 浆料中ZSM-5含量对涂覆量的影响Fig.4 Efects of ZSM-5 content in slurry on the ZSM-5 loading.Conditions： ludox content 2%(w)，water adsorption capacity on the cordierite 31%(w).ZSM-5 content(w)/%：■ 5；● 10；▲ 15；▼ 20

由图4可见，在相同涂覆次数时，浆料中ZSM-5含量越大，涂覆量越大；涂覆量和涂覆次数几乎呈线性关系。因此，调节浆料中ZSM-5含量和涂覆次数，可以得到不同涂覆量的规整催化剂。为提高反应器的单位体积甲醇处理量，应选择较高的催化剂涂覆量。但过高的涂覆量容易导致孔道堵塞，反而会降低催化剂的效率。总体而言，在浆料中ZSM-5含量为20%（w）、硅溶胶含量为2%（w）、载体吸水率为31%时，经3～4次涂覆，催化剂的涂覆量（w）可以达到25%～35%。

不同涂覆量下的涂层厚度见图5。其中，最大和最小厚度分别表示方形孔道角落处和孔壁中央处的涂层厚度。由图5可见，相同涂覆量下最大厚度是最小厚度的两倍；当涂覆量（w）为25%～35%时，负载厚度（即反应物的径向扩散深度）仅为0.05～0.25 mm，远小于传统粒状催化剂的负载厚度（1.5～2.0 mm）。因此采用规整催化剂可大幅降低内扩散阻力。

图5 不同涂覆量下的涂层厚度Fig.5 Coating thickness under diferent ZSM-5 loading.

为考察催化剂的负载强度，将焙烧后的规整催化剂置于去离子水中超声20 min后烘干，称量超声前后的催化剂质量计算ZSM-5的损失量，结果见图6。由图6可见，随涂覆量的增大，超声损失的ZSM-5比例越大；但最大损失小于12%，说明涂覆强度较高。

图6 不同ZSM-5含量下的涂覆量和涂层强度Fig.6 ZSM-5 loading and coating adhesion under diferent ZSM-5content in slurry.■ ZSM-5 loading before ultrasonic；■ ZSM-5 loading after ultrasonic

2.2.2 载体吸水率的影响

考察了吸水率分别为17%和31%的两种堇青石载体在不同涂覆次数下的涂覆量，结果见图7。由图7可见，在相同的涂覆次数时，吸水率为31%的载体的涂覆量接近另一载体的两倍。这是因为在涂覆过程中，浆料首先润湿载体孔道内壁，在内壁表面形成液层，干燥后即形成ZSM-5涂层。当载体吸水率高时，液层的厚度大，且更不易被压缩空气吹出。因此，为降低催化剂制备的成本，减少涂覆次数，应选择吸水率高的载体。

图7 载体吸水率对涂覆量的影响Fig.7 Efects of water absorption capacity of the support on the ZSM-5 loading.Conditions：ludox content 2%(w)，ZSM-5 content 20%(w). Water absorption/%：■ 17；● 31

2.2.3 硅溶胶含量的影响

不同硅溶胶含量下浆液的黏度见图8。由图8可见，不含硅溶胶时，浆料黏度高达604 mPa·s，无法进行涂覆；当硅溶胶含量为1%（w）时，黏度大幅下降至23.4 mPa·s。这可能是因为硅溶胶中的稳定抗衡离子（铵离子）对ZSM-5悬浊液具有稳定作用。继续增加硅溶胶含量可进一步降低黏度，但下降幅度变小。为保证涂覆过程的顺利进行，浆料的黏度最好低于15 mPa·s，即硅溶胶含量大于2%（w）。实验中还发现，不加硅溶胶时，浆液中的固体很快沉降；而加入硅溶胶之后，浆液可以稳定很长一段时间。该现象进一步说明了硅溶胶对浆料的稳定作用。

图8 不同硅溶胶含量下浆液的黏度Fig.8 Viscosity of the slurry under diferent ludox content.Conditions：stirring speed 60 r/min，ZSM-5 content 20%(w).

不同硅溶胶含量下，涂覆3次后的涂覆量和涂层强度见图9。

图9 不同硅溶胶含量下涂覆3次后的涂覆量和涂层强度Fig.9 ZSM-5 loading and coating adhesion after immersion 3 times under diferent ludox content.■ ZSM-5 loading before ultrasonic；■ ZSM-5 loading after ultrasonic

由图9可见，当硅溶胶含量为1%（w）时，涂覆量只有硅溶胶含量为2%（w）或3%（w）时的一半，主要是因为浆液黏度太大，不易进入孔道；当硅溶胶含量为2%（w）时，浆液黏度较低，容易进入载体孔道，因此涂覆量增加。但进一步增加硅溶胶含量并不会大幅提高涂覆量。由图9还可见，增加硅溶胶含量可以提高ZSM-5的涂覆强度。

2.3 催化剂的考评

将直径为2 cm、高为3 cm的堇青石载体在ZSM-5含量为20%（w）、硅溶胶含量为2%（w）的浆料中涂覆3次，然后在550 ℃下焙烧5 h，得到涂覆量约为35%（w）（HZSM-5质量为1.884 3 g）的规整催化剂。将其与1.884 3 g柱状HZSM-5催化剂在480℃、常压下进行对比考评，结果见图10。由图10a可见，在相同的空时条件下，甲醇在规整催化剂上的转化率远大于在散堆催化剂上的转化率。这是因为在散堆催化剂中，由于内扩散限制，催化剂中心的甲醇浓度低［16］，甲基化反应速率较慢；而在规整催化剂上，内扩散阻力降低，HZSM-5负载层中的甲醇浓度始终较高，因此甲基化反应速率加快。甲醇转化率为70%时，规整和散堆催化剂上所需的空时分别为0.21 kg∙s/mol和2.54 kg∙s/mol，由此推算规整催化剂上甲醇的转化速率约为散堆催化剂上的12倍。在甲醇转化率为99%时，规整催化剂对应的重时空速为11.5 h-1，远高于目前工业多段散堆床的平均重时空速（约0.6 h-1）［4］。

由图10b可见，在相同空时条件下，规整催化剂上的丙烯选择性较高，而在两种催化剂上乙烯的选择性几乎相等。根据Wu等［2］的报道，当甲醇和烯烃共进料时，甲醇转化的主要途径为甲基化―裂化，即甲醇首先和低碳烯烃发生甲基化反应生成高碳烯烃，然后高碳烯烃再裂化生成低碳烯烃。在规整催化剂中，甲醇在较短空时内即完全转化，增加空时后高碳烯烃继续裂化，因此丙烯选择性上升。但当空时大于1.65 kg∙s/mol后，丙烯选择性略微下降，这是因为烯烃裂化达到平衡，同时氢转移和芳构化反应降低了总烯烃选择性。乙烯的甲基化速率很低［17-18］，且主要由高碳烯烃的裂化生成［19］，因此其选择性不受催化剂类型的影响。

在工业上，除丙烯外的烯烃都被循环回反应器，烷烃和芳烃为主要副产物。由图10c可见，在相同的空时下，两种催化剂上的烷烃选择性几乎相等。但为了达到相同的甲醇转化率，散堆催化剂需要更长的空时，因此最终烷烃选择性也会大很多。由图10d可见，在相同的空时下，散堆催化剂上的芳烃选择性是规整催化剂上的两倍以上。结合图10a可知，在规整催化剂上，甲醇转化率约为70%时，烷烃和芳烃的总选择性为0.22%，仅为散堆催化剂上的1/4左右（0.91%），因此使用规整催化剂有利于降低副产物的选择性，从而提高目标产物的选择性。

图10 规整催化剂和HZSM-5柱状催化剂在甲醇与丁烯共反应中的活性对比Fig.10 Comparison of the performaces of the monolithic HZSM-5/cordierite and the HZSM-5 pellets in the co-reaction of methanol and butene.● HZSM-5 pellet；■ HZSM-5/cordierite monolithic

3 结论

1）增大浆料中HZSM-5的含量和负载次数可以增加涂覆量；高吸水率的载体有利于涂覆过程的进行。

2）添加硅溶胶时可大幅降低浆料的黏度，同时提高涂层强度。

3）在浆料中ZSM-5含量为20%（w）、硅溶胶含量为2%（w）、载体吸水率为31%时，经3～4次涂覆，催化剂的涂覆量（w）可以达到25%～35%，负载厚度为0.05～0.25 mm。

4）在480 ℃、甲醇和丁烯分压均为10 kPa的条件下，规整催化剂上的甲醇转化速率是散堆粒状催化剂的12倍左右，同时烷烃和芳烃等副产物的选择性仅为散堆粒状催化剂的1/4。

［1］朱杰，崔宇，陈元君，等. 甲醇制烯烃过程研究进展［J］. 化工学报，2010，61（7）：1674 - 1684.

［2］Wu Wenzhang，Guo Wenyao，Xiao Wende，et al. Dominant reaction pathway for methanol conversion to propene over high silicon H-ZSM-5［J］. Chem Eng Sci，2011，66：4722 -4732.

［3］Ilias S，Bhan A. Mechanism of the catalytic conversion of methanol to hydrocarbons［J］. ACS Catal，2012，3（1）：18 - 31.

［4］阿古达木，孙勇，张飞跃. 神华宁煤甲醇制丙烯装置产物分布探讨［J］. 煤化工，2013（1）：58 - 60.

［5］王峰，张伟，雍晓静，等. Lurgi甲醇制丙烯技术的工业应用［J］. 石油炼制与化工，2014，45（3）：46 - 50.

［6］Williams J L. Monolith structures，materials，properties and uses［J］. Catal Today，2001，69（1/4）：3 - 9.

［7］Boger T，Heibel A K，Sorensen C M. Monolithic catalysts for the chemical industry［J］. Ind Eng Chem Res，2004，43（16）：4602 - 4611.

［8］Lee Yunjo，Kim Yewon，Jun Kiwo，et al. Textural properties and catalytic applications of ZSM-5 monolith foam for methanol conversion［J］. Catal Lett，2009，129（3/4）：408 - 415.

［9］Jiao Yilai，Jiang Chunhai，Yang Zhenming，et al. Controllable synthesis of ZSM-5 coatings on SiC foam support for MTP application［J］. Microporous Mesoporous Mater，2012，162：152-158.

［10］Wen Ming，Wang Xiangyu，Han Lupeng，et al. Monolithic metal-fber@HZSM-5 core-shell catalysts for methanol-to-pro-pylene［J］. Microporous Mesoporous Mater，2015，206：8 -16.

［11］拜冰阳，贾志刚，季生福，等. HZSM-5/堇青石整体式催化剂的制备及催化性能［J］. 北京化工大学学报：自然科学版，2011，38（5）：29 - 34.

［12］Lefevere J，Gysen M，Mullens S，et al. The beneft of design of support architectures for zeolite coated structured catalysts for methanol-to-olefin conversion［J］. Catal Today，2013，216：18 - 23.

［13］Nijhuis T A，Beers A E W，Vergunst T， et al. Preparation of monolithic catalysts［J］. Catal Rev， 2001，43（4）：345 -380.

［14］Mitra B，Kunzru D. Washcoating of diferent zeolites on cordierite monoliths［J］. J Am Ceram Soc，2008，91（1）：64 -70.

［15］上海交通大学. 一种提高甲醇制丙烯催化剂效率的方法：104888843A［P］. 2015-09-09.

［16］Guo Wenyao，Xiao Wende，Luo Man. Comparison among monolithic and randomly packed reactors for the methanol-to-propylene process［J］. Chem Eng J，2012，207/208：734 - 745.

［17］Svelle S，Rønning P O，Kolboe S. Kinetic studies of zeolite-catalyzed methylation reactions：Ⅰ. Coreaction of［12C］ethene and［13C］methanol［J］. J Catal，2004，224（1）：115 - 123.

［18］Svelle S，Rønning P O，Olsbye U，et al. Kinetic studies of zeolite-catalyzed methylation reactions：Ⅱ. Co-reaction of［12C］propene or［12C］n-butene and［13C］methanol［J］. J Catal，2005，234（2）：385 - 400.

［19］Huang Xun，Aihemaitijiang Dilireba，Xiao Wende. Reaction pathway and kinetics of C3-C7olefn transformation over high-silicon HZSM-5 zeolite at 400-490 ℃［J］. Chem Eng J，2015，280：222 - 232.

（编辑 王 馨）

专题报道：中国石化北京化工研究院乙烯研究室研究了利用裂解装置增产丁二烯的方法，利用模拟计算和实验方法进行了碳四烯烃裂解反应的研究，发现碳四烯烃对提高丁二烯收率有帮助；通过工业炉试验，在常规原料中混用碳四烯烃原料，达到了增产丁二烯的目标。该研究提出了非常规的丁烯原料作为裂解原料的创新路线，具有实用价值和实际意义。见本期139-142页。

中国石化北京化工研究院乙烯研究室简介：中国石化北京化工研究院乙烯研究室自20世纪60年代开始，长期致力于乙烯技术的研究和开发，围绕石油化工的“龙头”――低碳烯烃的生产和分离过程，先后完成了裂解炉辐射段工艺技术、裂解炉强化传热技术、裂解炉抗结焦涂层技术、裂解炉快速烧焦技术、选择加氢催化剂及技术、低温甲烷化催化剂及技术、超重机脱硫技术等核心技术的研发和工业应用。乙烯研究室裂解技术团队在对国外先进技术深入研究和消化吸收的基础上坚持创新发展，作为CBL裂解炉开发组的核心成员成功开发了我国首台20 kt/a裂解炉，随后裂解炉的产能实现了从60 kt/a、100 kt/a到150 kt/a的跨越式发展，目前采用CBL技术设计和改造裂解炉125台，总产能约为7 000 kt/a；与此同时，自主开发的强化传热技术、炉管抗结焦涂层的成功应用，使得国产化的裂解炉运行周期从50 d左右延长至200 d以上；乙烯研究室加氢催化剂技术团队通过不断创新，采用多种国际首创技术，开发了国内乙烯装置各种不同工艺技术所需的全部催化剂（应用于7种不同工艺与物料，共计十余个牌号），在催化剂性能等许多方面超越了国外同类催化剂，突破了国外大公司的垄断并迅速占领了国内80%以上的市场，表现出优异的增产节能、增收节支能力，取得了显著的经济效益和社会效益。技术上的领先，让我国自主研发的裂解炉和选择加氢催化剂成功走出国门。CBL裂解炉在马来西亚Titan公司成功开车，碳二碳三选择加氢催化剂先后在英国、韩国、日本、伊朗、印度尼西亚、菲律宾、马来西亚、泰国、印度、沙特阿拉伯等国的石化企业成功应用。经过多年的努力，乙烯研究室在乙烯技术领域获得国家奖励5项。这些成果标志着中国石化的乙烯技术已达到国际先进水平，获得国际公司的认可。

Preparation of monolithic HZSM-5/cordierite catalyst and its application in methanol to propylene

Huang Xun，Li Hui，Xiao Wende
（School of Chemistry and Chemical Engineering，Shanghai Jiao Tong University，Shanghai 200240，China）

A monolithic HZSM-5/cordierite catalyst with high silica-alumina ratio was prepared by immersion-coating method and was characterized by means of N2adsorption-desorption，XRD and SEM. The efects of the immersion-coating conditions on ZSM-5 loading were investigated，and the prepared monolithic catalyst was compared with cylindrical HZSM-5 catalyst in methanol to olefin process. The results showed that，the ZSM-5 loading was proportional to both the ZSM-5 content in slurry and the immersion times，the cordierite support with high water adsorption capacity was more easily to be coated，and adding ludox could decrease the slurry viscosity signifcantly and increase the coating strength. Under the conditions of ZSM-5 content 20%(w) and ludox content 2%(w) in slurry，and water adsorption capacity of the support 31%， the ZSM-5 loading reached 25%-35%(w) and its thickness ranged from 0.05 mm to 0.25 mm after the immersion 3-4 times. It was indicated that，over the monolithic catalyst，the methanol conversion was about 12 times higher and the byproduct selectivity was three quarters less than those over the cylindrical catalyst under the conditions of 480℃，methanol partial pressure 10 kPa and butene partial pressure 10 kPa.

HZSM-5 zeolite；cordierite；monolithic catalyst；methanol to propylene

1000 - 8144（2016）02 - 0156 - 07

TQ 221.2

A

10.3969/j.issn.1000-8144.2016.02.006

2015 - 07 - 15；［修改稿日期］2015 - 11 - 23。

黄寻（1989―），男，重庆市人，博士生，电话 13761228122，电邮 huangxun@sjtu.edu.cn。联系人：肖文德，电话 021 -34203788，电邮 wdxiao@sjtu.edu.cn。