水热处理和硅烷化对ZnO/HZSM-5催化直馏汽油芳构化性能的影响

对纳米HZSM-5分子筛进行水热处理并采用正硅酸乙酯对其改性后制备Si/HZSM-5催化剂,在此基础上采用硝酸锌等体积浸渍法改性制备Si-ZnO/HZSM-5催化剂。以直馏汽油为原料,考察水热处理温度以及硅烷化程度对ZnO/HZSM-5催化剂芳构化性能的影响。结果表明,随着水热处理温度的升高,芳构化稳定性先增高后降低,说明适宜的水热处理温度有利于催化剂在直馏汽油芳构化中保持良好的活性和稳定性。硅烷化可进一步改善催化剂的芳构化稳定性,降低催化剂积炭量,但当SiO2质量分数超过12%后,由于催化剂孔口缩小,导致催化剂芳构化性能明显下降。     

分子筛水热处理对改性HZSM-5催化剂非临氢芳构化性能的影响

采用水热处理前后的HZSM-5分子筛，通过共浸渍法分别制备了Zn、Ga和P改性的2种HZSM-5催化剂，ZnGaP／HZ和ZnGaP／HZ（3h）。采用X射线衍射、N2吸附比表面积测定、氨程序升温脱附、傅立叶红外光谱、热重等方法对样品晶相结构、比表面积、表面酸性和积炭进行表征，并以正庚烷为探针分子，考察了水热处理及反应条件对催化剂非临氢芳构化性能的影响。结果表明，水热处理对HZSM-5分子筛的骨架结构影响不大，但降低了由它制备的催化剂的比表面积、总酸量和酸强度，抑制了催化剂上正庚烷芳构化反应过程的积炭。在压力0．1MPa、温度400℃、质量空速2．0h^-1的反应条件下，HZSM-5分子筛的水热处理降低了催化剂上正庚烷芳构化反应的初始转化率、芳烃选择性和液相产物中的芳烃含量，但提高了液体收率，比分子筛未经水热处理而制备的催化剂具有更好的正庚烷芳构化稳定性。     

Zn-P/HZSM-5催化剂上催化裂化汽油馏分的芳构化

在实验室制备了ω(ZnO)=2％的Zn／HZSM-5和ω(ZnO)=2％、ω(P2O5)=5％的ZnP／HZSM-5催化剂，并以75～120℃催化裂化汽油馏分为原料，在小型固定床反应装置上考察了工艺条件对Zn-P／HZSM-5催化剂芳构化反应性能的影响。结果表明，Zn-P／HZSM-5催化剂在反应温度430℃、反应压力0.1MPa、液时空速1.Oh^-1的反应条件下，原料中烯烃和烷烃转化率分别达到97.17％和67．91％，液相产品中烯烃含量、芳烃含量及异构烷烃含量分别为3．28％，74．09％，20．59％，与Zn／HZSM-5催化剂相比具有更高的活性稳定性和芳烃选择性。     

Zn-Ga/HZSM-5分子筛芳构化催化剂

以硝酸锌或硝酸镓为改性剂,纳米HZSM-5分子筛为原料,采用浸渍法可制备单（双）金属改性HZSM-5分子筛催化剂（负载Zn,Ga质量分数分别为6.0%,0.1%）。以正丁烷或异丁烷为原料,在反应温度为400～550 ℃,反应压力为0.8 MPa,质量空速为0.60 h-1的条件下,研究了不同金属离子负载顺序对所制备催化剂芳构化反应性能的影响。结果表明:在反应温度为550 ℃的条件下,以异丁烷为研究对象,采用Zn-Ga/HZSM-5分子筛催化剂,转化率达到93.75%,芳烃选择性达到46.54%;以正丁烷为研究对象,选用Ga-Zn/HZSM-5分子筛催化剂,上述各值依次为62.18%,49.52%;与单金属改性HZSM-5分子筛催化剂相比,双金属改性不仅可以提高异丁烷和正丁烷芳构化反应性能,还能够降低干气收率,抑制小分子烃的生成。     

碱处理和Zn改性对HZSM-5催化LPG芳构化性能的影响

采用NaOH溶液对HZSM-5分子筛进行碱处理得到HZSM-5(AT),然后与拟薄水铝石混合、焙烧制得仿工业催化剂HZSM-5(AT)+γ-Al_2O_3,最后采用等体积浸渍法对HZSM-5(AT)+γ-Al_2O_3进行Zn改性得到Zn/(HZSM-5(AT)+γ-Al_2O_3),并采用XRD、N_2-吸附和NH_3-TPD等手段对改性催化剂的结构和酸性进行表征,考察其在液化气芳构化反应中的催化性能。结果表明:HZSM-5分子筛经碱改性,形成了少量介孔,但晶体结构基本不发生变化;HZSM-5(AT)+γ-Al_2O_3与HZSM-5+γ-Al_2O_3相比,弱酸量减少,强酸量增加;进而经Zn改性后,随Zn含量的增加,Zn/(HZSM-5(AT)+γ-Al_2O_3)的弱酸量增加,强酸量减少,总酸量先增加后减少。碱处理提高了催化剂在芳构化反应中的稳定性和BTEX选择性,但活性提高不明显,这可能与碱处理产生少量介孔提高催化剂容炭能力和择形性有关;再经Zn改性后催化剂活性明显提高,其中w(Zn)%为1.57%的催化剂表现出最好的催化性能,这可能与适量Zn改性提高了催化剂的强弱酸协同芳构化性能有关。     

改性HZSM-5分子筛催化正戊烷与甲醇共芳构化反应

采用浸渍法对HZSM-5分子筛进行改性,得到不同金属离子改性的分子筛,并且借助X射线衍射法和吡啶吸附红外光谱法对催化剂性质进行了表征。在固定床微反装置中,以正戊烷与甲醇为共芳构化反应原料,评价了改性HZSM-5分子筛催化剂的反应性能。结果表明:由Zn,Ag,Ni离子改性的催化剂相对结晶度依次为89.30%,88.96%,91.32%;当金属离子负载质量分数为2%时,采用Zn离子改性HZSM-5分子筛(SiO_2/Al_2O_3,摩尔比,38)催化剂,在反应温度为475℃,原料烃质量空速为2.0 h~(-1)及常压条件下,甲醇和正戊烷转化率分别约为100%,92.76%;当甲醇/正戊烷(摩尔比)为1∶1时,正戊烷转化率降至87.89%;甲醇的加入可抑制干气生成;共芳构化反应中存在协同作用,提高了芳烃选择性。在正戊烷与甲醇共芳构化反应中,当金属离子负载质量分数为2%时,与Zn离子改性催化剂相比,Ni或Ag离子改性的正戊烷转化率提高了约10个百分点。     

C_4烃类在ZSM-5分子筛催化剂上的芳构化(Ⅱ)

本文研究了ZSM-5分子筛催化剂经第二、第三和第五族一些元素的化合物改性处理后,对C_4烃类芳构化的催化效应。评选出了具有较高脱氢芳构化活性的锌-铜改性催化剂,研究了反应条件对反应结果的影响,及对反应产物分布的效应。并对催化剂的活性稳定性和再生性能与HZSM-5催化剂作了比较。试验结果表明:以锌-铜改性的ZSM-5分子筛催化剂,其脱氢芳构化活性和稳定性均比HZSM-5催化剂好。在反应温度550℃,重量空速1.7—2.3小时~(-1),以及常压不临氢条件下,连续反应8小时,总芳烃的平均收率为65—66％(重),C_6—C_8芳烃的平均收率达63—65％(重),液态烃中芳烃含量高至99％(重)左右。减活的催化剂经通空气再生,活性能完全恢复。     

预处理温度对NH4F改性Mo/HZSM-5催化剂上甲烷无氧芳构化反应的影响

在经NH4F改性的Mo/HZSM-5催化剂上进行甲烷无氧芳构化反应,考察预处理温度对催化剂性能的影响.实验结果表明,NH4F改性有效地延长了催化剂的寿命,并提高了反应活性;NH4F改性降低了HZSM-5分子筛上强酸位的浓度,提高了催化剂的抗积碳性能.     

锌改性HZSM-5催化正构烷烃临氢芳构化性能

采用等体积浸渍法制备不同ZnO负载量的Zn/HZSM-5系列催化剂,采用BET、XRD、TPD和Py-IR等方法对所制备催化剂表征分析;在5 mL固定床小型反应装置上,以正庚烷为原料对所制备的催化剂进行临氢芳构化活性评价,对评价后催化剂积炭形貌、积炭组成等进行分析表征。结果表明:HZSM-5催化剂用Zn改性可以调节酸性质及孔结构性质,晶相结构组成没有变化;正庚烷转化率、液体产物中芳烃含量和BTX的选择性随ZnO负载量的增加先增加后降低,ZnO负载量为5%(质量分数)时Zn/HZSM-5催化剂临氢芳构化性能最好。Zn/HZSM-5催化剂失活主要由积炭引起,并具有较好的再生性能。     

催化裂解制丙烯新型催化剂的研究

以催化重整石脑油为原料,水热处理磷改性HZSM-5分子筛为催化剂,考察了改性催化剂的催化裂解性能。结果表明,催化剂最佳改性条件为:水热处理温度700℃,处理时间1 h,处理空速2 h-1。最佳反应条件为:温度650℃,液体空速4 h-1,水/原料油(体积比)0.75,压力0.2 MPa。在此条件下,与未改性HZSM-5分子筛催化剂相比,改性者水热稳定性增强,丙烯收率提高;在磷负载质量分数为3%时,丙烯收率最高,达到22.62%。     

水热处理对纳米HZSM-5分子筛催化甲醇制汽油性能的影响

对比了微米HZSM-5和纳米HZSM-5分子筛催化甲醇制汽油(MTG)反应的性能,发现采用纳米HZSM-5分子筛催化剂能得到较高的汽油收率和较长的使用寿命。对纳米HZSM-5分子筛在不同温度下进行水热处理,利用低温N₂吸附-脱附、XRD、NH_3-TPD手段对水热处理前后的分子筛样品进行表征。在380℃、1.0 MPa、空速3.0 h^-1的反应条件下进行MTG反应,对水热处理后的催化剂进行评价。结果表明,对纳米HZSM-5水热处理能显著提高其催化MTG反应的汽油收率和延长催化剂使用寿命。纳米HZSM-5分子筛的最佳水热处理温度为600℃,在此条件下处理后用于MTG反应,催化剂的使用寿命由水热处理前的84 h显著增加到216 h,积炭量却由35.8%降至23.7%。另外,随着纳米HZSM-5催化剂水热处理温度的升高,其催化MTG所得汽油产品中的异构烷烃和烯烃含量增加,芳烃含量降低。     

Ga改性HZSM-5催化剂芳构化性能的考察

以不同温度水热处理的纳米HZSM-5为母体制备了Ga/HZSM-5催化剂,并对该催化剂在FCC汽油芳构化上的性能进行考察。结果表明：以600 oC水热处理、硝酸洗涤的HZSM-5为母体制备的Ga/HZSM-5（GaHS600）的芳构化性能最优,当温度为480 oC,WHSV为1 h-1时,GaHS600上所得产品中芳烃和（C3+C4）体积分数分别为58.3%和7.6%。在本实验考察条件下,金属二次改性对Ga/HZSM-5芳构化性能的提高并无有利影响。     

纳米HZSM-5沸石催化剂上催化裂化轻汽油的芳构化

利用小型固定床加压反应器在纳米 HZSM-5沸石催化剂上进行了流化催化裂化(FCC)轻汽油(馏出温度小于等于85℃的馏分)的芳构化反应。实验结果表明,在反应温度为360～400℃、反应压力为1.0～3.0 MPa、重时空速为1.0～4.0 h~(-1)、V(H_2)∶V(原料)为260、反应时间48 h 的条件下,FCC 轻汽油中的 C_5~+烯烃转化率为39.11%～97.92%,产物中芳烃净增量为2.59%～19.05%,说明 FCC 轻汽油可在纳米 HZSM-5沸石催化剂上有效进行芳构化反应。汽油收率低和催化剂失活快是 FCC轻汽油在纳米 HZSM-5沸石催化剂上进行芳构化反应需要解决的两个主要问题。对纳米 HZSM-5沸石催化剂进行必要的改性处理及脱除原料中的二烯烃杂质呵以改进 FCC 轻汽油芳构化催化剂的性能。     

液化石油气在ZnNi/HZSM-5催化剂上的芳构化

用浸渍法制备ZnNi/HZSM -5催化剂 ,通过对液化石油气的芳构化试验表明 ,其活性明显高于HZSM -5催化剂。在常压、温度 540℃、质量空速 1h- 1条件下 ,芳烃和苯 -甲苯 -二甲苯 (BTX)混合物收率分别达到 4 8%和4 5%左右 ,液态产品中芳烃质量分数高达 98%。同时还考察再生活化温度、再生活化时间和反应温度对芳构化催化作用的影响。结果表明 ,再生活化温度对催化剂的恢复影响比较大 ,只有达到 575℃ ,活化时间至少 2h ,催化剂活性才能完全恢复 ;低温段 ( 550℃ )再生活化时 ,再生活化时间将影响催化剂活性 ;反应温度在 50 0～ 550℃时 ,随着反应温度增加 ,液体收率和芳烃收率随之增加 ,对芳烃选择性影响不大 ,BTX收率幅度波动较大。用金属改性的ZnNi/HZSM -5催化剂具有较强的芳构化能力。     

甲醇芳构化的研究Ⅱ.NaOH处理HZSM-5分子筛催化剂的性能

采用NaOH溶液处理HZSM-5分子筛并将其用于甲醇芳构化反应,考察了NaOH溶液浓度、反应温度和甲醇分压等对催化剂甲醇芳构化性能的影响,比较了NaOH溶液处理前后HZSM-5分子筛催化剂的活性及稳定性。实验结果表明,产物苯、甲苯和二甲苯(BTX)的分布随反应温度和甲醇分压的变化规律与热力学计算结果基本一致。NaOH溶液处理显著调变了HZSM-5分子筛的结构和酸性分布,从而影响其甲醇芳构化性能。在所考察的催化剂中,0.2 mol/L NaOH溶液处理的HZSM-5分子筛催化剂表现出较好的活性和稳定性,在400℃、甲醇分压20 kPa条件下进行甲醇芳构化反应,BTX收率达48.6%,反应12 h后BTX收率仍高于35%,这主要归因于该催化剂具有适宜的酸量和酸强度分布。     

Zn/HZSM-5分子筛气固相循环法合成苯基二氯化膦

采用经HZSM-5分子筛改性的Zn/HZSM-5为催化剂,在固定床内由苯和三氯化磷为原料进行气固相催化反应制备苯基二氯化膦(DCPP)。考察了Zn负载量、原料配比、反应温度、反应时间等因素对反应的影响。采用X射线衍射、扫描电镜、傅里叶变换红外、低温氮吸附等手段对催化剂进行了表征。结果表明,Zn负载量为2.5%(质量分数)的Zn/HZSM-5分子筛25g,n(C6H6)∶n(PCl3)=3∶1,反应温度为320℃,反应5h时,苯基二氯化膦收率能达到17.6%。负载Zn后HZSM-5分子筛晶型并未被破坏,Zn组分的引入导致分子筛表面酸性有所变化,反应过程较HZSM-5分子筛易积炭。     

FCC汽油不同馏分在P-Zn／HZSM-5上的芳构化研究

 在连续固定床反应器上考察了P-Zn/HZSM-5催化剂对FCC汽油不同馏分芳构化的反应性能，探讨了原料对芳构化反应的影响。结果表明，在一定的反应条件下，P-Zn/HZSM-5催化剂对50～100℃馏分芳构化反应具有很高的活性和稳定性。在反应16 h后，液相产品中烯烃及芳烃的质量分数分别为 5.23%和79.9%，得到了低烯烃、高芳烃的汽油调合产品。在50～100℃馏分芳构化反应中，液相产品中的苯、甲苯和二甲苯的含量分布会发生变化。反应进行4 h后，苯、甲苯和二甲苯的含量以甲苯、二甲苯、苯的顺序递减，而反应进行20 h后，由于催化剂积炭，改变为以二甲苯、甲苯、苯的顺序递减；C9+芳烃的含量则先增加后降低。     

FCC馏分油在MoP/HZSM-5催化剂上临氢芳构化研究

制备了MoP/HZSM-5催化剂，采用XRD进行表征。在反应温度400℃、压力1.0MP、体积空速1.0h-1、氢油比400:1的条件下，在小型固定床反应装置上进行催化裂化汽油中间馏分(50～100℃)的芳构化反应，考查了不同钼质量分数、n(Mo):n(P)的摩尔比和温度对反应的影响。结果表明，钼质量分数及n(Mo):n(P)的摩尔比对反应有明显的影响，适当增加磷含量能提高催化剂性能。MoP/HZSM-5在钼的质量分数为3%、n(Mo):n(P)=1.5，反应温度为400℃时，改性催化剂芳构化活性最佳,液相产品中芳烃质量分数为65.43%,烯烃质量分数为5.42%，液收为61.04%。     

纳米晶堆积ZSM-5沸石的合成、改性及其催化烯烃转化性能

在不添加介孔模板剂的情况下,通过水热合成法直接合成具有纳米晶堆积形貌的多级结构ZSM-5沸石。通过氨水水热处理、浸渍法引入镧和磷的组合改性方法调变纳米晶堆积HZSM-5沸石的酸性质,进而改善其催化1-己烯异构化和催化重汽油降烯烃的性能。结果表明：与HZSM-5沸石相比,采用0.4%质量分数氨水水热处理,负载3%质量分数La2O3和0.5%质量分数磷的方法组合改性HZSM-5后,可以降低沸石的弱酸、强酸和Br?nsted酸(B酸)酸量以及B酸和Lewis酸(L酸)的酸量比值,提高中强酸酸量及其比例,体现出优异的烯烃异构化性能;用于1-己烯转化反应,产物中烯烃体积分数仅为1.8%,异构烷烃的质量收率高达44.8%,比工业催化剂高出17.8百分点;在催化重汽油降烯烃反应中,产物中异构烷烃和芳烃体积分数高于工业催化剂,且辛烷值损失更小。