硼改性对纳米HZSM —5分子筛催化甲醇制丙烯的影响

采用浸渍法制备了一系列不同硼含量的改性纳米HZSM-5分子筛催化剂。利用X射线衍射、氮气吸附/脱附和氨-程序升温脱附技术对硼改性前后纳米HZSM - 5分子筛催化剂的结构和酸性进行了表征，并在常压、500℃和曱醇空速为1 . 0/h的反应条件下，在连续流动固定床微型反应器上考察了其催化曱醇制丙烯反应的性能。结果表明，随硼含量的增加，改性纳米HZSM- 5分子筛的比表面积和孔容均减小，酸强度降低，强酸量减少，弱酸量先减少后增加，从而使丙烯选择性不断提高和催化剂的稳定性先提高后降低。     

改性Mo/HZSM-5在甲烷无氧芳构化反应中的性能

硅铝摩尔比(nSi/nAl)不同的HZSM-5(Hydrogen Zeolite Socony Mobile-Five)制备的催化剂在甲烷无氧芳构化反应中的性能不同。实验表明:nSi/nAl=40的Mo/HZSM-5在苯选择性、稳定性和苯生成速率等方面均优于其他硅铝摩尔比的催化剂;同时,对载体改性可以提高催化剂在甲烷无氧芳构化反应中的性能。对比不同的改性方法发现,先碱处理再酸处理改性的wMo=0.03的Mo/HZSM-5较其他催化剂具有更好的催化性能,改性后的催化剂具有更好的稳定性以及使反应具有更高的苯选择性和苯生成速率。     

稀土改性HZSM-5催化乙醇脱水制乙烯

采用浸渍法制备La、Ce、Sm、Eu等稀土(RE)金属改性的HZSM-5分子筛催化剂(RE/HZSM5),考察它们在乙醇脱水制乙烯反应中的催化性能.通过X射线衍射(XRD)、N2吸附-脱附(BET)和氨程序升温脱附(NH3-TPD)等手段对其物化性能进行表征,并讨论反应温度对La/HZSM-5催化性能的影响.结果表明:少量稀土引入不破坏HZSM-5分子筛的骨架结构,只对表面酸性产生了较大的影响;表面酸量决定RE/HZSM-5催化乙醇脱水制乙烯的性能,酸量的增大有利于乙醇转化率的提高;在不同稀土改性的催化剂中,2%La/HZSM-5的催化性能最佳,在反应温度240 ℃、55%原料乙醇、进料质量空速(WHSV)2.5 h-1的条件下,乙醇转化率和乙烯选择性分别达到99.3%和98.6%.     

HZSM-5分子筛的改性及其催化裂解废轮胎制备低碳烯烃

用不同浓度氢氧化钠溶液对硅铝比为200的商业HZSM-5分子筛进行了扩孔改性,利用粉末X射线衍射、扫描电镜、NH₃程序升温脱附和N₂吸脱附对改性分子筛的晶体结构、孔结构、形貌和酸性进行了表征,考察了改性HZSM-5分子筛在催化裂解废轮胎反应中的性能.结果表明,通过改变氢氧化钠溶液的浓度,可以一定程度调控分子筛晶体的孔结构和酸量.随着碱浓度增大,改性HZSM-5分子筛平均孔径增大,而介孔孔容和酸量先增加后减少.经0.4 mol/L氢氧化钠溶液改性处理后的HZSM-5分子筛催化剂,介孔孔容及酸量最大,其催化裂解废轮胎低碳烯烃选择性最高,达到了32.39%,远高于商业HZSM-5分子筛.      

HZSM-5催化裂解抽余C5制备乙烯／丙烯

以HZSM-5分子筛为催化剂,在固定床反应器上进行抽余C5催化裂解制备乙烯/丙烯实验.考察了不同硅铝摩尔比的HZSM-5催化裂解抽余C5制备乙烯/丙烯的反应性能;用H3PO4浸渍法对HZSM-5进行改性,考察P改性对抽余C5催化裂解性能的影响,并采用X射线荧光光谱(XRF)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、氨程序升温脱附(NH3-TPD)等手段对其进行表征.结果表明,硅铝摩尔比为50的HZSM-5具有较好的催化裂解抽余C5制乙烯/丙烯反应性能,该催化剂最适宜的工艺条件是0.1 MPa、550℃、液体质量空速为3 h-1、水/油(抽余C5)体积比为0.8;未改性HZSM-5(硅铝摩尔比为50)在最佳工艺条件下反应3 h,所得乙烯和丙烯总收率为43.43%,而P改性后的HZSM-5在相同条件下反应,乙烯和丙烯总收率可达47.30%,提高了3.87%;P改性不会破坏HZSM-5分子筛的骨架结构,可调节分子筛的酸性,改善HZSM-5分子筛的催化裂解性能.     

焙烧温度对氟改性纳米HZSM-5分子筛催化甲醇制丙烯的影响

在400-550℃的不同焙烧温度下,制备了氟改性的纳米HZSM-5分子筛催化剂。利用XRD、N2吸附/脱附和NH3-TPD技术对氟改性前后催化剂的结构和酸性进行了表征,并在固定床反应器上考察了其催化甲醇制丙烯反应的催化性能。结果表明,氟改性可明显降低酸中心的数量及强度,从而显著提高丙烯的选择性和催化剂的稳定性。由于在450℃下焙烧的催化剂出现了新的强酸,使催化剂的稳定性和丙烯的选择性都略有下降。当焙烧温度达到550℃时,由于比表面积和孔体积大大降低,导致催化剂的稳定性显著下降。     

不同晶粒度HZSM-5沸石汽油降烯烃性能

考察了HZSM-5沸石晶粒度对降低FCC汽油(<70℃馏分)烯烃的影响.结果表明,在固定床反应器上,不同晶粒度的HZSM-5沸石都表现出很强的降烯烃能力,可使FCC汽油中烯烃体积分数从61%降至11%～17%,但辛烷值均不降低.HZSM-5沸石对汽油的降烯烃作用得益于其优异的芳构化、异构化和烷基化性能.HZSM-5沸石的晶粒度对其催化活性与稳定性影响很大,纳米级HZSM-5沸石的活性高、稳定性好.因其粒度小、微孔短、孔口多以及位于孔口和外表面的酸中心数量多,对烷基芳烃和异构烷烃等"胖分子"的扩散阻力小,从而减小了积碳对在纳米级HZSM-5沸石上芳构化、芳烃烷基化和直链烃异构化反应的影响.HZSM-5沸石作为汽油降烯烃催化剂,须经过适当的改性以调节产品油的组成,其纳米晶体是理想的催化剂改性母体.     

用HZSM-5催化剂直接合成对甲乙苯的研究

本文用适当处理的HZSM-5催化剂进行甲苯乙烯烃化直接合成对甲乙苯,该催化剂经 过 200小时的长运转试验表明具有良好反应性能。还探讨了 HZSM-5沸石催化剂的表面酸 性质及微孔有效扩散系数与其择形催化的关系。 1.实验部分 1.1 催化剂制备 由本实验室用氨水合成的 ZSM-5与粘结剂 Al2O3混合成型,经硝酸铵溶液交换,制得 HZSM-5催化剂,再经适当处理制得五种不同性能的 HZSM-5催化 剂。 1.2 烷基化反应 该反应是在常压小型固定床积分反应器中进行,以甲苯转化率CT(mol%)表示催化剂活性;以产物中对甲乙苯与甲乙苯总和之比Sp(%)表示对位选…     

锌改性的分子筛催化剂上丙烷芳构化的研究

在固定床微型反应器上考察了不同分子筛锌改性后催化丙烷芳构化的反应性能。结果表明：具有8元环孔道结构的4A分子筛没有催化活性,几乎无积碳生成,具有10元环孔道结构的ZSM-5分子筛以及具有10元环和12元环的MCM-22分子筛具有较好的催化性能,积碳生成量MCM-22>ZSM-5,具有12元环孔道结构的β分子筛虽然也具有一定的催化性能,但是活性较低,且积碳的生成最多。表明分子筛催化剂的芳构化活性与其孔道结构有密切的关系。针对同一种ZSM-5分子筛改变硅铝摩尔比的研究结果表明n(SiO₂)/n(Al₂O₃)＝38的Zn/HZSM-5分子筛具有较好的芳烃选择性。     

合成气直接制芳烃嵌入式Co@HZSM-5催化剂的研究

由于芳烃收率低、催化剂易积碳和反应条件苛刻等问题的存在，合成气直接转化制芳烃技术目前仍然面临很多挑战。采用分步晶化方法合成了嵌入式Co@HZSM-5双功能分子筛催化剂，并通过X射线衍射（XRD）、N₂物理吸附-脱附、扫描电子显微镜（SEM）、氨气程序升温脱附（NH₃-TPD）、氢气程序升温还原（H₂-TPR）以及热重分析（TG-DTA）等手段对催化剂的形貌、晶体结构、酸性、还原性能、积碳行为等理化性质进行了表征，随后在固定床反应器中对Co@HZSM-5催化剂进行了合成气直接催化转化制芳烃的反应性能评价。研究结果表明：嵌入式Co@HZSM-5分子筛催化剂相较于传统负载型Co/HZSM-5分子筛催化剂以及Co/SiO₂催化剂具有更多的酸中心和适宜的酸强度；同时，这种将活性金属纳米颗粒嵌入在分子筛晶体内部的特殊结构在保证活性相结构稳定的同时，还发挥了分子筛的择形限域效应。因此，嵌入式Co@HZSM-5催化剂可有效促进费托合成反应低碳产物的二次芳构化反应，提高芳烃的选择性，同时抑制长链烃类和积碳的生成。     

碱处理法改性ZSM-5分子筛催化苯与乙醇烷基化制乙苯

用不同浓度的NaOH溶液对ZSM-5分子筛进行改性,以XRD、SEM、NH3-TPD和BET方法对改性前后的催化剂进行表征,并考察了碱处理改性对ZSM-5分子筛孔结构、酸性以及催化苯与乙醇烷基化反应的性能的影响.结果表明,通过调变NaOH溶液浓度可以在保持ZSM-5分子筛的微孔骨架结构的同时,调变介孔分布.随着NaOH溶液浓度升高,ZSM-5分子筛的酸量、介孔孔容、介孔表面积都增加,孔径分布变宽,从而改善了催化剂的催化性能.对ZSM-5分子筛进行碱改性,比较合适的NaOH溶液浓度为0.2mol/L,改性后的ZSM-5分子筛催化剂具有较高的活性和稳定性.但超过0.5mol/L的NaOH溶液会破坏ZSM-5分子筛骨架结构,该浓度的NaOH溶液改性后的ZSM-5分子筛催化活性下降较快.     

纳米复合氧化物NaMoNiO催化剂上丙烷氧化脱氢制丙烯

采用溶胶-凝胶法制备了纳米NiO以及Na或/和Mo掺杂的纳米NiO催化剂,考察了催化剂的丙烷氧化脱氢(oxidative dehydrogenation of propane,ODHP)反应性能,并利用BET、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、拉曼光谱、程序升温还原(H2-TPR)以及程序升温脱附(NH3-TPD)等技术对催化剂的结构和性质进行了表征.在考察的不同催化剂中,Na和Mo共掺杂的催化剂(Na0.03Mo0.10NiO)表现出最佳的ODHP反应性能.425℃反应时,其最高丙烯收率为15.4%.催化剂表征结果表明,该催化剂较低的可还原性能以及合适的表面酸性可能是其丙烯选择性较高的重要原因.另外,较小的晶粒尺寸以及钼酸镍物种的存在可能也有助于其ODHP反应性能的提高.     

Ni/HZSM-5催化热解玉米秸秆制取生物油的研究

在固定床中考察Ni/HZSM-5对生物质催化热解的影响,采用浸渍法制备Ni负载量不同的Ni/HZSM-5分子筛催化剂,通过粒度分析、SEM、XRD和BET表征催化剂,在不同催化剂条件下热解玉米秸秆制取生物油,对生物油的理化特性和液相产物的化学组成进行分析.结果表明,Ni在HZSM-5表面负载均匀,Ni改性未影响HZSM-5的晶体结构,改性HZSM-5的比表面积随着Ni负载量的增加而减小.与不加入催化剂相比,在HZSM-5作用下得到的生物油得率降低,同时,酸类、醛类、呋喃类等含氧化合物的含量降低,酚类的含量增加;在Ni/HZSM-5作用下,与在HZSM-5作用下相比,所得生物油的得率上升,含水率下降,酮类含量明显降低,酚类含量进一步提高,说明Ni改性HZSM-5分子筛对生物质热解产物中的酮类、酚类含量具有明显的调控作用.     

碳氢燃料裂解结焦特性分析

该文研究中选择SAPO-34、HZSM-5、USY这3种孔径不同的分子筛催化剂进行碳氢燃料的裂解结焦特性分析,研究反应时间、反应温度等外界因素对研究催化剂结焦特性的影响。研究结果显示,700℃条件下这3种催化剂均能够得到最大的结焦量,其中USY型分子筛催化剂则能够达到达55μL/mg的结焦量。分子筛的结焦过程还受到表面酸性、孔径大小等分子筛的自身性质、时间、裂解温度等因素的影响。此次实验可用于碳氢燃料催化裂解催化剂的选择。     

碱改性HZSM-5对生物质的热解影响研究

以Na OH溶液改性HZSM-5,对改性前后的催化剂做X射线衍射、N2吸脱附实验和NH3程序升温脱附实验,再在管式反应炉中分别催化热解葡萄糖、纤维素和松木屑,用色质联用(GC/MS)分析仪对液体产物分析.结果表明,改性后的HZSM-5物相组成不变,外比表面积、介孔孔容和平均孔径均增加,酸性减弱.在600℃,碱改性后HZSM-5对葡萄糖催化热解,获得液体产物中芳烃化合物百分比为82.55%,同时也提高木屑热解液体产物产率以及芳烃化合物的百分比,降低酚类化合物的百分比.     

裂解汽油在ZSM-5沸石上的芳构化

采用连续流动反应装置,考察了裂解汽油在HZSM-5与金属元素改性的HZSM-5上的芳构化反应,发现锌改性后提高了液体产物中芳烃的收率。为了克服裂解汽油中含硫含焦杂质的影响,提出了获取芳烃的有效工艺:蒸馏除焦-加氢预脱硫-氢气氛下芳构化反应-冷凝产物。用氨吸附的程序升温脱附法,将催化剂的酸性质与其催化芳构化作用进行关联,认为Zn改性后的HZSM-5催化剂具有较温和的酸中心,可能是其芳构化高活性与高选择性的原因。     

化学液相沉积法改性ZSM-5沸石上的甲苯择形歧化反应Ⅰ沉积条件的影响

以硅氧烷为改性剂，采用化学液相沉积法制备了系列改性HZSM-5催化剂，用X射线衍射(XRD)、低温N2物理吸附及程序升温氨脱附(NH3-TPD)表征了催化剂的物化性质，并在高压微型反应装置上考察了改性催化剂在甲苯歧化反应中的催化性能．详细考察了催化剂制备过程中沉积量、沉积时间和沉积次数对甲苯转化率和对二甲苯选择性的影响。结果表明．催化剂颗粒的内外层SiO2沉积不均匀，形成了蛋壳型的催化剂；SiO2主要沉积在ZSM-5晶粒的外表面，而内部结构和酸性影响不显著。改性催化剂可大幅度提高甲苯歧化的对位选择性；沉积时间对选择性影响不大．多次沉积、增加沉积剂量可提高对位选择性，且存在一个最佳沉积量。     

木质纤维素生物质组分的催化快速热解

本文以酸性HZSM-5分子筛为催化剂,利用热重分析(TGA)和热裂解-气质联用(Py-GC/MS)等技术考察了生物质的两大组分纤维素和木质素的催化热解过程.氮气气氛下慢速热解的TGA实验表明,纤维素与Kraft木质素分别于285℃和135.7℃开始热解,纤维素热解后的残留量较少,仅为初始质量的8.6%,而Kraft木质素热解后的残留量高达61.9%.氦气气氛下的Py-GC/MS实验表明,纤维素快速热解的主要产物为左旋葡聚糖(LG)、羟基乙醛和羟基丙酮,积碳率仅为5%;Kraft木质素快速热解产物主要为含有不同取代基的酚类化合物,积碳率为50%.催化快速热解的Py-GC/MS实验表明,加入酸性HZSM-5分子筛可以使生物质热解产物实现有效的加氢脱氧,大大提高了热解油中的芳烃含量.然而由于热解过程中HZSM-5分子筛失活很快,使得积碳问题更加严重,纤维素催化热解的积碳率为61%,木质素样品更是高达85%.     

催化裂化干气中乙烯在不同催化剂上的低聚反应

根据3种乙烯聚合反应机制制备了多种催化剂,并用丁催化裂化干气中乙烯的低聚反应,以考察不同反应机制催化剂的反应性能.结果表明:遵循正碳离子反应机制的酸性分子筛催化剂的反应性能优于二聚及复分解机制催化剂;HZSM-5催化剂具备合适的酸性和孔结构,具有较高的催化乙烯转化能力、反应活性和稳定性.     

MgO修饰的HZSM-5分子筛对甲苯甲醇烷基化反应性能的影响

采用浸渍法制备了系列MgO修饰的HZSM-5分子筛催化剂，通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、NH₃程序升温脱附(NH₃-TPD)、吡啶红外(Py-IR)等方法对修饰前后的HZSM-5分子筛催化剂进行表征，并在固定床反应器上对催化剂的性能进行评价.结果表明：MgO的修饰并未对HZSM-5分子筛的晶体结构有明显影响，但是部分MgO优先覆盖了分子筛表面的强酸位，从而降低了分子筛的酸强度，并改变了B酸/L酸比例；同时由于MgO堵塞部分孔道造成分子筛比表面积降低，进一步降低了分子筛表面酸性位的数量，影响甲苯甲醇烷基化反应性能和产物分布.MgO修饰后的HZSM-5分子筛，虽然使甲苯转化率降低，抑制了甲苯歧化反应、深度烷基化反应和缩聚反应的发生，但是有利于对二甲苯和乙基甲苯的生成，表现出一定的择形催化性能.