正己烷在FAU和MFI型分子筛催化剂上的转化途径

 以正己烷在分子筛催化剂上的转化途径和各转化产物平均摩尔选择性为基础, 建立了正己烷在分子筛催化剂上转化反应的独立反应方程, 通过关联独立反应议程和转化产物平均摩尔选择性计算出独立反应的摩尔选择性. 结果表明, 一旦正己烷的C-C键或C-H键被质子所戟生成Carbonium ion后, 该C6 Carbonium ion 随后发生的α异裂的位置更货币于在靠近链中的位置. 正己烷在MFI型, 复合FAU型和FAU型分子筛催化剂上的转化反应中, 单分子反应的比例分别为75.87%, 32.01%和31.46%. 正己烷反应产物中的丙烷和丙烯等较大分子的来源不仅是双分子反应, 同时还有单分子反应, 两者的比例受分子筛催化剂类型的影响. 以正己烷和H质子进行验证表明独立反应方程的建立和独立反应摩尔选择性的计算是有效的.     

1-己烯和正己烷混合烃在不同分子筛催化剂作用下的产物分布规律

以1-己烯和正己烷不同质量配比的混合烃（以1-己烯质量分数计）为模型化合物,考察在4种分子筛催化剂（ZRP-L,Beta-L,REY-L,DASY-L）作用下混合烃的裂化产物分布规律,分别计算了1-己烯在4种分子筛催化剂作用下对正己烷转化的贡献因子,阐述了不同分子筛催化剂下不同质量配比模型化合物对烯烃、烷烃、异构烃类以及芳烃选择性的影响。结果表明：在同种催化剂作用下,随着模型化合物中1-己烯含量的增加,烷烃和烯烃选择性呈现相反的变化趋势,反应具有竞争性;在4种催化剂作用下,随着1-己烯含量的增加,异构产物选择性均增加,增加幅度由大到小对应的催化剂依次为DASY-L≈REY-L＞Beta-L＞ZRP-L,与4种催化剂孔径大小有良好对应关系;在4种催化剂作用下的芳烃选择性均较低,模型化合物中1-己烯促进了芳构化反应的进行,芳烃选择性与催化剂酸量及酸强度有关,催化剂酸量越高、酸强度越小,芳烃选择性越高。     

ZSM35分子筛催化剂上1-己烯骨架异构化反应的研究

在H2/1-己烯=8(分子比),p=0.2MPa,T=270℃,SV=1.0h-1的条件下比较了Si-ZSM12、Si-ZSM35、Si-Y、Si-SAPO114种分子筛催化剂的1-己烯骨架异构化反应性能,结果表明:弱酸中心可以满足1-己烯的骨架异构化催化过程;具有0.4～0.6nm孔径的分子筛是1-己烯进行骨架异构的前提条件,研究表明,对于1-己烯骨架异构化反应,在反应温度270℃,反应压力0.2～1.0MPa的反应条件下,Si-ZSM35分子筛催化剂具有独特的1-己烯骨架异构化性能。     

MCM-22分子筛催化剂上1-己烯骨架异构化反应的研究

研究了MCM-22分子筛催化剂催化1-己烯异构化的反应性能。在n(H2)/n(1-hexene)=8的条件下考查了水处理温度、反应温度、反应压力对MCM-22分子筛催化剂上1-己烯骨架异构化产物的影响。研究表明：在水处理温度为500℃,反应温度270℃,1-己烯的质量空速1.0h-1,反应压力0.2MPa的条件下,MCM-22分子筛催化剂具有较高的1-己烯骨架异构化性能,骨架异构化产物(i-hexene)达到66.15%。与几种常用的分子筛催化剂相比,MCM-22分子筛催化剂具有更高的催化1-己烯异构化反应的性能。     

NiH/Hβ催化剂的制备及催化正己烷异构化性能

采用浸渍还原法制备了一种新型镍氢化物/分子筛（NiH/Hβ）烷烃异构化催化剂，考察了催化剂制备条件及反应条件对其催化正己烷异构化性能的影响。结果发现，当活性组分质量分数为0.5%，反应温度为300 ℃，反应压力为2.0 MPa，氢/油摩尔比为4.0及质量空速为1.0 h^-1时，NiH/Hβ催化剂催化正己烷异构化活性最优，正己烷的转化率为83.0%，异构烷烃的选择性与收率分别达到78.6%、65.2%。根据实验结果，提出了NiH/Hβ催化剂催化正己烷异构化反应机理，证明NiH金属活性中心具有良好的加氢/脱氢功能。     

钾修饰的MCM-22分子筛上1-己烯加氢异构和芳构化

考察了钾金属修饰的MCM-22分子筛上1-己烯加氢异构和芳构化反应。结果表明,MCM-22分子筛的强酸有利于芳构化而不利于异构化。通过负载钾金属可以降低MCM-22分子筛的强酸量,提高其异构化性能,并影响其1-己烯异构化和芳构化产物的碳数组成分布。通过改变MCM-22分子筛上钾金属负载量可以达到调节1-己烯异构化和芳构化反应比例及产物分布的目的,同时有效抑制裂解和提高催化剂的稳定性。     

ZSM-35分子筛催化醚后C_4烯烃骨架异构反应性能及稳定性研究

采用X射线衍射仪(XRD)、电子扫描显微镜(SEM)等方法对合成的ZSM-35分子筛进行了表征,并以醚后C4为原料,考察了ZSM-35分子筛催化剂催化醚后C4烯烃骨架异构的反应性能和催化剂的长周期稳定性。结果表明,ZSM-35分子筛具有结晶度高的特点,在反应压力为0.5 MPa,反应温度为290~320℃,质量空速为1.0~2.0 h~(-1)的条件下,产品中异丁烯的质量分数从0.36%增加到17.00%,满足了甲基叔丁基醚反应活性烯烃的含量要求。     

FCC轻汽油C_5和C_6烯烃异构化表观反应动力学的研究

采用管式滴流床反应器,在反应压力1.5 MPa、反应温度313～333 K、液态空速15～30 h-1的范围内,对C5和C6烯烃在LNEH-1镍基催化剂上的异构反应进行了研究。实验结果表明,烯烃只发生双键异构和顺反异构,没有发生骨架异构;1-戊烯、3-甲基-1-丁烯、2-甲基-1-丁烯、1-己烯双键异构反应对烯烃浓度的反应级数均为1,异构反应表观活化能分别为27.60,42.24,79.62,27.71 kJ/mol;随烯烃碳数的增加,异构反应阻力增大,同碳数支链烯烃比直链烯烃更难异构化;由实验数据的拟合得到烯烃异构反应动力学方程,1-戊烯转化率的计算值与实验值的相对偏差基本在10%以内,烯烃异构反应动力学方程可用于反应过程模拟和反应器的设计。     

TiO2/SiO2催化剂的1-己烯异构化性能研究

以商业粗孔硅胶为载体、钛酸四丁酯为原料制备了负载型TiO2／SiO2复合氧化物,分别采用H2SO4和USY、PREHY、Hβ、SAPO—11等分子筛对其进行改性,并以1-己烯的异构化反应为探针反应,在加氢微反装置上考察了复合氧化物及改性复合氧化物对1-已烯的异构化性能。结果表明,TiO2／SiO2具有比商业Al2O3更大的酸量和更高的1-己烯骨架异构化选择性;TiO2／SiO2经硫酸改性后表面酸量和酸强度有所提高,1-己烯的骨架异构化性能得到改善;在所用分子筛中,SAPO-11改性的TiO2／SiO2具有最高的1-己烯骨架异构化选择性;但同时具有较高的1-己烯缩合-裂解反应选择性。     

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。     

C5/C6烷烃异构化催化剂制备及性能研究

以工业丝光沸石为载体,采用等体积浸渍法制备了C₅/C₆正构烷烃中温异构化催化剂。采用微型固定床反应器,以正戊烷、正己烷为模型化合物,考察反应温度、反应压力、液时体积空速和氢油比对催化剂异构化性能的影响。结果表明,正构C₅、C₆烷烃异构化的适宜反应条件为：反应温度280 ℃、反应压力2 MPa、体积空速1.0 h-1、氢油摩尔比2.77。此条件下,C₅、C₆异构化率分别为67.3%和85.2%。以工业装置重整拔头油为原料进行试验,液体收率保持在96.0%左右,C₅、C₆异构化率分别为67.5%和85.7%,C₆异构选择性为19.9%。以重整拔头油为原料的600 h长周期评价试验结果表明,该催化剂异构化性能稳定。     

Pt/Beta、Pt/SO42-/ZrO2和Pt/WO3/ZrO2催化剂上的正己烷异构化

通过引入K的方法调节Beta分子筛的酸性,考察了K负载量对Beta分子筛酸性的影响。制备了Pt/Beta、Pt/SO42-/ZrO2 与Pt/WO3/ZrO2 3种不同类型的催化剂,考察了它们的正己烷异构化催化活性及酸性与孔道结构对其催化活性的影响。结果表明,催化剂的异构化催化活性与其酸强度和酸量有关,其中酸强度对异构化活的影响更明显。而异构体产物的分布可能与催化剂的孔道结构及正己烷转化率有关,而与催化剂酸性无直接关联。具有合适孔径的催化剂对多支链烷烃的生成更有利,异构化反应可能是受动力学限制的择形反应。     

Pt/Hβ临氢异构化催化剂及其还原条件研究

以不同硅铝比的Hβ分子筛为载体负载Pt制备Pt/Hβ异构化催化剂。采用低温N2吸附-脱附和XRD,NH3-TPD,Py-IR,TEM等方法对催化剂进行表征,在10 mL固定床微型反应器（微反）上对不同硅铝比Hβ分子筛制备的Pt/Hβ催化剂和不同还原条件下催化剂的临氢异构化性能进行了评价。结果表明：Hβ分子筛硅铝比对催化剂酸性质和孔结构性质影响明显,硅铝比增大,总酸量、中强酸量和B酸量减少,比表面积和孔体积减小,正己烷的转化率增大而异构化率和二甲基丁烷选择性减小;当硅铝比为25时,Pt/Hβ催化剂的异构化性能最好。还原温度和还原压力主要影响催化剂上Pt的粒径大小及其分布,在350 ℃和0.75 MPa时,Pt晶粒的平均粒径最小且分布均匀,有利于Pt/Hβ异构化催化剂的活性金属和酸性的匹配,正己烷转化率为81.16%,异构化率为82.89%,二甲基丁烷选择性为25.58%。     

分子筛孔结构和酸性对正癸烷加氢裂化反应性能的影响

采用XRD,BET,NH3-TPD方法对不同孔结构的Beta、ZSM-5分子筛和两种不同介孔体积的Y 型分子筛Y1、Y2进行表征,以正癸烷为模型化合物考察四种分子筛制备的加氢裂化催化剂的反应性能。结果表明,Beta分子筛的活性和异构选择性最高,Y型分子筛次之,ZSM-5分子筛的活性和异构选择性最低。对于Y 型分子筛,介孔体积较大的Y2分子筛的异构癸烷选择性较高。在Beta和Y型分子筛上,正癸烷主要按照三支链叔碳正离子β-裂化机理生成较多的支链产物;在ZSM-5分子筛上,正癸烷主要按照单支链仲碳正离子β-裂化机理生成较多的直链产物。     

Isomerization,Disproportionation and Hydrocracking of 1,3,5-Trimethylbenzene and n-Decane Mixture Over Natural Clinoptilolite Zeolites

Abstract

Five different catalysts were prepared from the ammonium form of the dealuminated natural zeolite clinoptilolite occurs in Gördes, Turkey. The effect of reaction temperature on the activity and selectivity is studied over each catalyst by employing 1,2,3 Trimethylbenzene (1,2,3-TMB) and n-decane (90:10) model mixture as feedstock. Effects of the catalyst type and reaction temperature on the isomerization, disproportionation, and hydrocracking reactions are discussed. The 1,3,5-TMB conversion increased by the temperature increment for all catalysts. Highest 1,3,5-TMB conversion (> 40%) and highest selectivity for the isomerization (> 80%) was reached over the dealuminated and nickel-deposited clinoptilolite catalyst (NiDK).     

纳米片型MFI分子筛催化裂解正己烷性能研究

针对传统的ZSM-5仅具有微孔结构、扩散路径长、易失活等缺陷,合成了纳米片型MFI分子筛（MFI-Al）,并进行了X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、NH₃程序升温脱附（NH₃-TPD）、吡啶吸附红外和N₂吸附-脱附表征。与传统的ZSM-5相比,MFI-Al具有更高的比表面积（479 m²/g）、更多的介孔结构、超薄的片层结构以及更大的孔容（1.05 cm³/g）。利用固定床反应器,将其应用于催化裂解正己烷来评价其催化活性,并与ZSM-5进行对比。结果表明：MFI-Al具有更好的催化活性。MFI-Al催化正己烷的转化率在720 min后依然保持在80%左右,远高于ZSM-5催化的转化率（40%）。MFI-Al的丙烯选择性也高于ZSM-5。MFI-Al的积碳量仅为50.1 mg/(g cat),低于ZSM-5的积碳量（117.3 mg/(g cat)）。因此,MFI-Al因其特殊的形貌结构以及适量的酸性,增加了分子扩散效率和酸性位点的可接触性,使其具有更高的催化性能。     

磷改性对Pt/HZSM-5催化剂的酸性调变及临氢异构化性能的影响

采用等体积浸渍法制备了不同P含量改性的Pt-P/HZSM-5异构化催化剂,通过低温N2吸附-脱附、XRD、NH3-TPD和Py-IR等手段对催化剂试样进行了表征,在连续固定床反应装置上考察了催化剂的临氢异构化反应性能。结果表明：加入少量的P能够显著地调变催化剂的酸量和酸强度分布,使弱酸量增加,强酸量减少,Br?nsted酸量提高;Pt-P/HZSM-5催化剂显著抑制了裂解反应的发生,提高了反应的异构化率和DMB（二甲基丁烷）选择性。在反应压力1.5 MPa、氢油体积比500、体积空速1 h-1和反应温度280 ℃的条件下,P质量分数1%、Pt质量分数0.4%的Pt-P/HZSM-5催化剂的性能最优,正己烷转化率达到75.78%,异构化率为75.36%,裂解率为3.69%,DMB（二甲基丁烷）选择性为6.65%。     

ISOMERIZATION OF n-HEXANE AND n-PENTANE MIXTURE ON Pt-ALUMINA CATALYST

A mixture of n-hexane and n-pentane (1:1) by volume was isomerized on commercial Pt-alumina catalyst in a continuously fixed-bed reactor at atmospheric pressure. The effect of temperature, LHSV, hydrogen/hydrocarbon molar ratio and chlorine concentration were studied.

It was found that the yield of isohexanes and isopentane increases with increasing the chloride added up to 0.1 and 0.2 mole % CCl₄ respectively. The rate of isomerization became slower at higher concentrations.

Isomerization activity of the catalyst increases with increasing temperature ranging between 350-400°C. The yield of isomers decrease with increasing temperature above 400°C.

The relative conversion of n-hexane in the mixture was found to be more than the conversion of pure n-hexane at the same conditions.