SAPO-31分子筛的合成及其催化正癸烷加氢异构化反应性能

分别以异丙醇铝、硅气溶胶、磷酸为铝源、硅源和磷源,二正丁胺为模板剂,采用水热法合成了具有不同Si含量的纯相SAPO-31分子筛,并采用XRD、BET、SEM、NH3-TPD等手段对其结构和酸性进行了表征.再采用浸溃法制备了0.5%Pd/SAPO-31双功能催化剂,并在连续微型固定床反应装置上考察了其对正癸烷加氢异构化反应的催化性能,考察了SAPO-31分子筛的Si含量对其晶貌、孔结构特性、酸性和催化性能的影响规律.结果表明.随着SAPO-31分子筛酸性位的增加,Pd/SAPO-31催化剂上正癸烷的转化率提高,异构体中单甲基壬烷的选择性下降,在0.5%Pd/SAPO-31(n(SiO2)In(Al2O3)=0.5)催化剂上正癸烷异构化产率达到最大值.     

硅源和铝源种类对SAPO-31分子筛物化性质及其催化正癸烷加氢异构化反应性能的影响

分别以硅气溶胶和硅溶胶为硅源,以异丙醇铝和拟薄水铝石为铝源,在水热体系中制备了一系列SAPO-31分子筛,并利用XRD、XRF、SEM、N₂物理吸附、NH₃-TPD、Py-IR等手段对其进行了表征,考察了硅源和铝源种类对SAPO-31分子筛结构和酸性的影响,并对分子筛样品负载Pd制备的Pd/SAPO-31双功能催化剂进行了正癸烷加氢异构化反应催化性能评价。结果表明,以硅溶胶为硅源、拟薄水铝石为铝源所制备的SAPO-31分子筛具有较大的比表面积和微孔孔体积,由其制备的Pd/SAPO-31催化剂在正癸烷加氢异构化反应中表现出更为优异的催化性能,正癸烷转化率为90.0%时,异癸烷选择性可达90.3%。     

Si源对SAPO-31分子筛的结构及催化反应性能的影响

采用不同粒径的SiO2气溶胶为Si源,以二正丁胺为模板剂合成出纯相的SAPO-31分子筛,并采用XRD、SEM、BET、NH3-TPD等手段,对其结构和酸性进行了表征。通过浸渍法制备了0.5%Pd/SAPO-31双功能催化剂,并在固定床反应装置上考察了其对正癸烷加氢异构化的催化反应性能。结果表明,当SiO2气溶胶粒子尺寸较小时,有利于更多的硅引入分子筛的骨架,所合成的SAPO-31分子筛具有更多的酸中心,所制备的双功能催化剂对正癸烷加氢异构化反应具有更高的反应活性和异构化选择性。     

加氢异构化催化剂的研究——-加氢功能的影响

以ZSM 22分子筛为酸性组分,制备了不同分子筛含量、不同金属负载量以及不同金属种类的加氢异构催化剂。采用XRD、氢氧滴定、N2吸附、吡啶吸附和SEM等表征工具对所用分子筛以及制备的催化剂进行了详细的表征。以正癸烷为模型化合物,考察了制备的催化剂的烷烃异构转化活性和选择性,并将获得的反应结果与表征数据相关联。结果表明,对于长链烷烃加氢异构反应,当加氢功能不足时,长链烷烃加氢/脱氢反应为控制步骤;为了制备双功能平衡的加氢异构催化剂,Pd负载量要高于Pt,但当双功能平衡后2种催化剂的异构反应行为一致。对于长链烷烃加氢异构反应,加氢中心与酸性中心之间的距离不是影响催化剂异构选择性的关键因素。     

氟硅酸铵同晶置换改性 ZSM-22分子筛的催化性能

 分别采用不同浓度的(NH₄)₂SiF₆水溶液对 ZSM-22分子筛进行同晶置换改性,并采用 XRD、N₂吸附-脱附、NH₃-TPD、Py IR、²⁹Si MAS NMR 对同晶置换改性前后的分子筛进行了表征,考察(NH₄)₂SiF₆改性对分子筛孔道结构及酸性的影响。将改性前后的分子筛用浸渍法制备了0.5%Pd/ZSM-22双功能催化剂,并在连续微型固定床反应装置上考察了其对正癸烷（n-C₁₀）加氢异构化反应的催化性能。结果表明, (NH₄)₂SiF₆改性选择性地脱除了分子筛的部分强酸中心,有效地抑制了正癸烷的裂化反应。用0.3 mol/L(NH₄)₂SiF₆溶液改性后的分子筛制备的Pd/ZSM-22催化剂的加氢异构化反应活性和异构化选择性均得到提高。     

加氢异构化催化剂的研究——酸性能的影响

以具有不同硅/铝摩尔比的ZSM-12和ZSM-22分子筛为研究对象,采用XRD、XRF、N2吸附、吡啶吸附和SEM等分析工具对合成的分子筛样品进行了详细的表征。结果表明,所用分子筛为纯相晶体且Al原子完全处于分子筛骨架中;分子筛Br9nsted酸中心数量和强度随硅/铝摩尔比变化而改变。以正癸烷为模型化合物对制备的催化剂进行加氢异构化反应评价。结果表明,分子筛的酸性中心数量是影响催化剂活性的主要因素;在低转化率(85%)下,Br9nsted酸中心数量对催化剂异构选择性的影响要大于强Br9nsted酸中心的比例。另一方面,研究结果也表明,即使分子筛酸性质相同,如果分子筛孔径不同,相应催化剂所表现出来的催化活性和选择性也是不相同的。     

加氢异构化催化剂的研究——孔结构的影响

以无定型硅铝、十二元环分子筛ZIP 2和十元环分子筛ZIP 1为酸性组分制备了贵金属加氢异构化催化剂,并采用微反装置考察了其催化正癸烷异构化活性和异构产物选择性。结果表明,无定型硅铝由于酸性较弱且不具有规则孔道,因而制备的催化剂异构化催化活性和异构产物选择性较低。与分子筛ZIP 1相比,分子筛ZIP 2酸性较弱,但由其制备的催化剂的异构化催化活性更高,高约2%~5%。在低转化率下,由十二元环分子筛ZIP 2制备的催化剂具有更高的异构产物选择性和更高的多支链烃比例;随着转化率提高,由于多支链烃含量增加,且扩散阻力较大,因而裂化明显,由分子筛ZIP 1制备的催化剂反而具有更高的异构产物选择性, 90%转化率下的异构产物选择性提高约5%~7%。     

MgAPO-5/MCM-41分子筛的表征及催化性能

 采用微波水热法合成了MgAPO-5/MCM-41分子筛。考察了晶化温度对分子筛合成和性质的影响，并通过XRD、NH₃-TPD、TEM、NMR等分析手段对合成的样品进行了表征。结果表明，当晶化温度为90℃时，合成的样品具有微孔结构和MCM-41特有的六方排列的孔道结构，P原子和Al原子都进入了分子筛的骨架，并且具有较高的有序度、比表面积、孔容和平均孔径。Mg的掺入能显著提高分子筛的酸性。用MgAPO-5/MCM-41分子筛催化苯与α-十二烯的烷基化反应时，α-十二烯的转化率可达到99%以上，2-苯基十二烷的选择性达到20%以上，但该分子筛稳定性不高。     

ZSM-5/SBA-15复合分子筛材料的制备及其加氢异构性能

合成了ZSM-5/SBA-15复合分子筛材料,并对其晶型结构、孔道参数、酸性质等物理化学性质和加氢异构化性能进行了表征和评价。结果表明:所合成的复合分子筛具有ZSM-5和SBA-15分子筛骨架结构,适宜的酸性和独特的介-微复合孔道结构;将其作为载体负载金属Pt后制得的Pt-ZSM-5/SBA-15催化剂,在正辛烷的加氢异构反应中,较纯硅SBA-15基催化剂Pt-SBA-15、微孔ZSM-5分子筛基催化剂Pt-ZSM-5和ZSM-5与SBA-15物理混合基催化剂Pt-ZS-H,具有更高的双支链异构产物选择性和较低的裂化选择性。     

Pd/ZSM-5催化剂加氢裂化性能研究

采用N2吸附-脱附和NH3-TPD分析手段,考察了ZSM-5分子筛硅铝比和晶粒粒径对载体孔结构和酸性的影响,并以正庚烷和环己烷为原料,考察了硅铝比和晶粒粒径对催化剂加氢裂化性能的影响以及Pd负载量对双功能催化剂加氢裂化性能的影响。结果表明：随着硅铝比增大,催化剂的酸性中心数量减少,加氢活性中心数量相对提高,在抑制二次裂化的同时,可提高异构化选择性;而分子筛晶粒粒径的变化对载体外比表面积的影响不大,分子筛晶粒粒径的降低,使催化剂的酸度略有减小,但对催化剂的活性改进有限;分子筛载体负载Pd后,改变了反应路径,使催化剂的加氢裂化性能明显提高,当负载量大于0.4%时,催化剂的加氢转化活性趋于稳定,成为平衡双功能催化剂。     

MeAPO-5型分子筛的合成及其催化环己烷氧化性能研究

在不添加HF的基础上,使用水热法合成分别含有Ce,Fe,Cr,Ti,Sn的5种MeAPO-5分子筛。采用X射线荧光、N2吸附-脱附、X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、31P和27Al的核磁共振对MeAPO-5分子筛进行表征。以环己烷空气氧化为探针反应,考察这5种MeAPO-5分子筛对环己烷氧化反应的催化性能。结果表明,以CeAPO-5分子筛为催化剂时,在1.25 MPa、165 ℃条件下反应0.5 h,环己烷转化率为10.9%,环己醇、环己酮、环己基过氧化氢的选择性分别为40.0%,29.3%,10.2%,这3种产物的总收率达到8.7%,明显高于其它4种分子筛,因此,CeAPO-5分子筛是较为适宜的环己烷空气氧化催化剂。     

含Mg加氢异构脱蜡催化剂临氢异构性能研究

以制备的H-ZSM-23分子筛为载体,采用等体积共浸渍的方法制备加氢异构催化剂Pt/ZSM-23,Pt-Mg/ZSM-23-1%,Pt-Mg/ZSM-23-2%,研究Mg的引入对催化剂酸性质的影响,并以惠州加氢裂化尾油为原料,对Pt/ZSM-23和Pt-Mg/ZSM-23-2%的临氢异构性能进行研究。研究结果表明：Mg的引入可极大降低催化剂的中强酸含量,催化剂选择性提高;将Pt/ZSM-23和Pt-Mg/ZSM-23-2%按体积比1∶1级配装填,在反应温度为325 ℃、反应压力为13 MPa、氢油体积比为500、液时体积空速为1.1 h－1的条件下,基础油收率由75.0%提高至79.0%;1 000 h长周期运行期间催化剂性能稳定,150N润滑油基础油的倾点为－18 ℃、收率为48.0%,高于常规工业装置的46.0%,基础油总收率为79.3%,催化剂加氢异构性能优异,具备良好的工业化应用前景。     

全硅β分子筛负载Pd整体催化剂的制备及其催化甲苯燃烧性能

采用水热晶化法合成了全硅β分子筛,并以此为载体制备了堇青石/Pd整体催化剂;采用XRD、N2吸附-脱附和SEM等技术对催化剂进行了表征;考察了催化剂制备方法、全硅β分子筛涂敷量、Pd负载量、水蒸气和气态空速对该催化剂催化甲苯燃烧反应性能的影响。实验结果表明,全硅β分子筛的加入提高了Pd整体催化剂的催化活性,并明显改善了催化剂的抗水性;与涂敷-浸渍法相比,采用浸渍-涂敷法制备的催化剂具有更高的催化活性,甲苯完全转化温度降低了近50℃;在全硅β分子筛的质量分数为7.9%和Pd质量分数为0.50%时,该整体催化剂表现出较好的活性。     

MeAPO-11的合成及其在苯酚羟基化反应中的催化性能

 采用气相转移法合成了一系列杂原子磷铝分子筛MeAPO-11（Me为Cu、Fe、Zn、Mn）,并利用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、热重-差热分析（TG-DSC）、漫反射紫外-可见光谱(DR UV-Vis)和等离子发射光谱（ICP）对其进行了表征,同时考察了它们对苯酚羟基化反应的催化性能。结果表明,采用气相转移法合成的MeAPO-11分子筛具有较高的结晶度和稳定性,杂原子可以通过同晶取代Al进入分子筛骨架。CuAPO-11具有较高的苯酚羟基化反应催化活性;MnAPO-11催化苯酚羟基化反应中,邻苯二酚选择性较对苯二酚选择性高许多。     

复合方式对SAPO-11/MOR复合分子筛催化剂临氢异构化性能的影响

摘要: 通过捏合法和混合法将MOR与SAPO-11复合制备复合分子筛催化剂,采用XRD、BET及NH3-TPD对分子筛的物化性质进行了表征。以正庚烷为模型化合物,考察了铂负载型催化剂的异构化性能。结果表明：采用不同复合方式制备的催化剂异构性能差异较大。捏合法减少了复合分子筛催化剂的强酸中心,同时,其催化剂中不同类型分子筛间的结合更为紧密,使反应中间体及产物在分子筛间的迁移更容易,其协同作用促进了多支链异构体的生成。     

分子筛对甲醇制轻烯烃反应烃类产物选择性的影响

采用XRD、SEM、XRF、BET、NH₃-TPD等方法表征USY、Beta、ZSM-5、ZSM-22、SAPO-41和SAPO-34分子筛的物相、组成、结构和酸性,并采用脉冲微反技术考察这些分子筛催化甲醇转化反应活性及烃类产物选择性随反应温度的变化。结果表明,三维十二元环的USY和Beta分子筛的甲醇转化催化活性最高,其次为二维十元环的ZSM-5分子筛,一维十元环的ZSM-22分子筛最低。分子筛的孔结构与孔径尺寸具有择形效应,与反应温度共同影响高选择性烃类产物的碳链长度。大孔分子筛在反应温度450℃以下时的C₄ 烃选择性最高;在反应温度400℃以上时,中孔ZSM-5、ZSM-22和SAPO-41分子筛的C₃烃选择性最佳,小孔SAPO-34分子筛的C₃烃和C₂烃选择性最高。随着反应温度升高,高选择性烃产物的碳数降低。ZSM-5和SAPO-34分子筛是特别适合于甲醇制丙烯和乙烯的择形催化剂,这2种分子筛在催化选择性方面还具有优异的升温特性,在400~550℃范围,随着反应温度升高,产物中乙烯和丙烯的总选择性提高,副产物中丙烷、C₄、C₅和C₆₊烃的选择性降低,甲烷选择性略有增加。     

原位干胶合成Ni/SAPO-11催化剂中硅含量及配位环境的调控

用原位干胶法合成Ni/SAPO-11双功能催化剂,通过改变初始凝胶中硅添加量调控分子筛骨架硅含量及配位环境,实现对催化剂酸性质的控制。采用XRD、TEM、XPS、SEM、MAS NMR及NH₃-TPD等手段对所得催化剂进行表征,并以正己烷为模型化合物对其异构化性能进行评价。结果表明：增加初始凝胶中的硅添加量对Ni/SAPO-11催化剂的形貌、孔道结构、金属物种类型及分散度并无显著影响,但可促进Si通过SMⅢ同晶取代进入SAPO-11分子筛骨架,硅含量上升,且硅岛结构增多,这使Ni/SAPO-11的酸量在初始凝胶中SiO₂/Al₂O₃摩尔比为0.6时出现最大值。Ni/SAPO-11酸量的增加显著提高了其在正己烷临氢异构化中的活性及异构烃收率,表现出优于Pt/SAPO-11催化剂的异构化性能。