活性金属对含甲烷氛围稠环芳烃加氢转化性能的影响

在Hβ分子筛上负载不同活性金属制备了系列催化剂，利用GC、XRD、N₂吸附-脱附、Py-IR、NH₃-TPD等方法对催化剂进行了表征，并以萘为模型化合物，考察了催化剂在CH₄-H₂混合气氛下对稠环芳烃加氢裂化反应过程的影响。实验结果表明，负载的活性金属均可以均匀分散在Hβ分子筛表面，促进萘加氢开环，萘转化率均达到80%以上。其中，Zn/Hβ,Cu/Hβ,Co/Hβ催化剂的主要产物为甲苯和二甲苯，表明CH₄被活化并参与了反应，提高了含甲基侧链芳烃的加氢裂化产物选择性。尤其是Zn/Hβ催化剂，在CH₄-H₂气氛下，表现出高液相收率和高苯-甲苯-二甲苯混合物选择性，分别为91.34%和56.78%。研究结果可为重质油和天然气资源的高效利用提供新的方向。     

Y型分子筛酸性质对四氢萘加氢裂化多产BTX反应的影响

以孔性质相近、酸性质存在差异的Y型分子筛为酸性组分制备加氢裂化催化剂,采用N₂吸附-脱附、NH₃-TPD、Py-IR、HRTEM等手段表征分子筛和催化剂的物化性质,以四氢萘为模型化合物在高压加氢微反装置上评价催化剂的加氢裂化反应性能。结果表明：提高Y型分子筛上强酸中心比例能促进四氢萘的转化;增加Y型分子筛上中强酸的占比和强B酸/强L酸酸量比有利于四氢萘的开环、断侧链反应,促进苯、甲苯、二甲苯混合物(BTX)的生成;改变Y型分子筛的酸性还可调变催化剂活性相结构及其加氢性能,进而影响BTX产物选择性。分子筛酸性质的调控是四氢萘加氢裂化生产BTX过程的关键因素。     

多级孔ZSM-5分子筛催化剂对四氢萘加氢裂化多产轻质芳烃反应的影响

采用碱处理法制备了多级孔ZSM-5分子筛,并分别以多级孔ZSM-5分子筛和常规ZSM-5分子筛作为酸性组分制备了加氢裂化催化剂。采用氮气吸附-脱附、X射线衍射光谱、吡啶吸附红外光谱、氨气吸附-脱附、透射电镜等分析手段对分子筛样品进行表征。采用高压固定床微型反应装置对四氢萘在加氢裂化催化剂上的加氢裂化反应性能进行评价。结果表明：在反应温度350 ℃、氢分压4 MPa、氢/油体积比500/1、质量空速5.9 h^-1、反应时间2 h的反应条件下,与常规ZSM-5分子筛加氢裂化催化剂相比,多级孔ZSM-5分子筛加氢裂化催化剂对四氢萘的转化率提升了10百分点以上,BTX收率提升了2～8百分点,开环反应选择性提高了约20百分点。这是因为介孔的引入提高了四氢萘对分子筛内部酸性位点的可接近性,是提高其开环反应选择性和BTX收率的关键因素。     

Hβ分子筛负载非贵金属催化苯加氢烷基化制备环己基苯

以Hβ酸性分子筛作为烷基化活性组分,负载非贵金属Ni、Co、Cu为加氢活性组分,制备一系列不同非贵金属负载量的双功能催化剂,采用N₂物理吸附、CO脉冲吸附、NH₃-TPD、吡啶红外、TEM等手段对其进行表征,在苯加氢烷基化反应中筛选出适宜的非贵金属组分并考察金属负载量对催化剂反应性能的影响。结果表明：Ni、Co和Cu的负载使Hβ分子筛中强酸量减少并产生一定量的强酸中心,Ni/Hβ催化剂由于具有较多的B酸酸量更有利于苯加氢烷基化反应;在相同的条件下催化苯加氢烷基化反应,Cu/Hβ催化剂无催化活性,金属负载量相同的Ni/Hβ催化剂比Co/Hβ催化剂的催化活性高;在氢气压力2.5 MPa、反应温度200 ℃、反应时间3 h的条件下,2%Ni/Hβ催化剂作用下苯加氢烷基化反应的苯转化率为38.4%、环己基苯选择性为72.6%、环己烷选择性为5.8%、二环己基苯的选择性为8.9%。     

载钼分子筛催化剂上C9^＋重芳烃的轻质化

采用等体积浸渍法制备了不同分子筛负载的MoO3催化剂,考察了它们在工业C+9重芳烃轻质化制苯、甲苯和二甲苯(BTX)反应中的催化活性,并采用X射线衍射、程序升温还原、N2吸附、吡啶吸附红外光谱和氨程序升温脱附等技术研究了分子筛载体对其所负载的MoO3催化剂催化C+9重芳烃轻质化反应性能的影响.结果表明,分子筛载体对MoO3催化剂催化C+9重芳烃轻质化反应性能的影响较大.分子筛孔道内与B酸位相互作用的Mo物种的存在极大地降低了反应的BTX选择性;催化剂上B酸的存在、酸量增加以及比表面积增大都可以提高反应的C+9芳烃转化率;一定范围内B酸的存在和酸量的增加均有利于苯、甲苯和二甲苯的生成,但酸量过多将促使二甲苯向苯和甲苯转化.MoO3/HMCM-56催化剂催化C+9重芳烃轻质化反应性能优异,在温度550℃、压力3.0 MPa、重芳烃质量空速(MHSV)3.62 h-1和氢/烃体积比1600的反应条件下,其BTX收率高达67.3%.     

硫化物双功能催化剂上四氢萘加氢裂化制备BTX反应动力学和选择性研究（英文）

在反应温度400℃和反应压力6 MPa条件下，在Beta分子筛负载不同加氢活性中心(Co、Mo、Ni和W)的硫化物双功能催化剂上对四氢萘选择性加氢裂化(HDC)制备苯、甲苯和二甲苯(BTX)反应行为进行研究。通过建立四氢萘加氢裂化反应的九集总反应动力学模型，结合各反应速率常数，探讨不同双功能催化剂的反应性能。研究表明：NiW(Ni(5)W(20)/Beta-40)和NiMo(Ni(5)Mo(20)/Beta-40)催化剂中，Beta分子筛载体上活性金属和酸中心含量高，在四氢萘转化率分别为98%和96%时，表现出较高的BTX选择性(63%和56%,摩尔分数)。结合反应结果和反应速率常数数据可以发现：虽然Ni(5)W(20)/Beta-40和Ni(5)Mo(20)/Beta-40催化剂上积炭速率高，但是BTX生成速率与BTX过度加氢裂化反应速率的比值、BTX生成速率与催化剂积炭速率的比值也都高于其他催化剂，表现出优异的BTX选择性。     

硼硅分子筛的合成及催化重质原料重整反应性能

在Na₂O-TEAOH-B₂O₃-SiO₂-H₂O体系中,以水热法合成了硼硅分子筛,考察了合成条件对硼硅分子筛合成的影响,并以所合成的硼硅分子筛为载体制备催化剂,考察其对重质原料重整反应的催化性能。结果表明：模板剂投量及SiO₂/B₂O₃配比对分子筛产物的晶型起关键作用,选择适宜的条件可以合成出高结晶度的硼硅β分子筛。以正十三烷为重质原料模型化合物时,负载Pt的硼硅β分子筛催化剂具有较好的芳构化性能,产物中C₉+芳烃含量较低,BTX（苯、甲苯和二甲苯）和萘的收率明显高于使用PR-D工业重整催化剂时的结果。以Pt/硼硅β分子筛催化剂处理重质原料时,反应压力不宜过低,高温、低空速有利于BTX的生成。     

HAT-plus重芳烃轻质化技术

HAT-plus重芳烃轻质化工艺采以大孔纳米分子筛为活性组分、非贵金属改性制备的催化剂,用于制备苯、甲苯和二甲苯.该催化剂具有高活性、高选择性和高稳定性.重芳烃处理能力高于国外现有工艺催化剂.稳定性实验结果表明,平均总转化率高于55%,BTX(苯、甲苯和二甲苯)总选择性大于75%/60,其中二甲苯选择性可达60%.HAT-plus重芳烃轻质化技术可满足不同工况要求.     

硼掺杂NiPB/Hβ催化剂催化正己烷异构化反应

采用混捏法制备了一种新型硼(B)掺杂NiPB/Hβ催化剂并用于催化正己烷异构化反应。采用X-射线衍射(XRD)、NH₃-TPD和H_2-TPR、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、透射电子显微镜(TEM)等分析手段对不同NiPB负载量的催化剂晶相、酸性质及孔径结构等进行了表征分析。结果表明：Hβ负载NiPB后增强了催化剂的表面酸性,当NiPB负载质量分数不超过10%时,其在Hβ载体表面分布均匀。研究了NiPB/Hβ催化剂催化正己烷异构化的适宜反应条件。结果表明：在反应温度300 ℃、反应压力2 MPa、质量空速为1 h^-1及氢/油摩尔比为4的反应条件下,NiPB/Hβ催化剂表现出良好的催化正己烷异构化反应性能,正己烷转化率及异构烷烃总收率、选择性分别可达79.93%,78.34%和98.01%。高温烧焦可有效去除催化剂表面的积炭,在一定程度上实现催化剂的再生,使用烧焦再生后的NiPB/Hβ催化剂催化正己烷异构化反应,正己烷的转化率和异构烷烃总收率分别可达63%和62%。     

载钼分子筛催化剂上C9+重芳烃轻质化的研究

 采用等体积浸渍法制备了不同分子筛负载的氧化钼催化剂,考察了它们在工业C9+重芳烃轻质化制苯、甲苯和二甲苯（BTX）反应中的催化活性,并采用X射线衍射、程序升温还原、N2吸附、吡啶吸附红外光谱和氨程序升温脱附等技术研究了分子筛载体对其所负载的氧化钼催化剂催化C9+重芳烃轻质化反应性能的影响。结果表明,分子筛载体对氧化钼催化剂催化C9+重芳烃轻质化反应性能的影响较大。分子筛孔道内与B酸位相互作用的Mo物种的存在极大地降低了反应的BTX选择性;催化剂上B酸的存在、酸量增加以及比表面积增大都可以提高反应的C9+芳烃转化率;一定范围内B酸的存在和酸量的增加均有利于苯、甲苯和二甲苯的生成,但酸量过多将促使二甲苯向苯和甲苯转化。MoO3/HMCM-56催化剂催化C9+重芳烃轻质化反应性能优异,在温度550 ℃、压力3.0 MPa、重芳烃质量空速（MHSV）3.62 h-1和氢/烃体积比1600的反应条件下,其BTX收率高达67.3%。     

Kinetic Pecularities of Benzene Production from the Benzene–Toluene–Xylene Fraction of Pyrolysis Gasoline by Catalytic Hydrodealkylation at High Temperature

Abstract

Hydrodealkylation (HDA) of the benzene–toluene–xylene (BTX) fraction of pyrolysis gasoline is an industrial route to produce benzene. Complicated kinetics of aromatic and nonaromatic hydrocarbon reactions has been experimentally investigated at the conditions of this process, employing a polyfunctional Al–Cr–KF catalyst with a high benzene selectivity, model feeds and BTX. The study reports effects of nonaromatic hydrocarbons on high temperature catalytic conversion of toluene. Above 525°C the process is found to be thermo-catalytic meaning that reactions take place on the catalyst surface and between catalyst pellets. The “pure” catalytic component of conversion is taken to be the difference between a thermo-catalytic and a thermal (i.e., without catalyst) run at the same conditions. Nonaromatic hydrocarbons substantially boost interpellet toluene HDA which is explained by a mechanism involving very fast decomposition of the nonaromatics into active radicals. The accompanying slight fall in catalytic toluene HDA, on the other hand, is considered to be due to nonaromatics and/or their hydrocracking products impeding toluene diffusion to the catalyst surface whose active centers they partially occupy. There is evidence that the C6–C8 nonaromatics of BTX influence the toluene conversion in the same manner as n-octane and cyclohexane. Benzene seems to render a small fall in surface conversion of toluene probably by inhibiting its diffusion. It apparently has no significant influence on nonaromatic hydrocracking or thermal toluene HDA. The hydrocracking products of the model feeds and BTX are 97–99 mol% C1–C4 alkanes and 1–3 mol% C2–C4 alkenes irrespective of the run type (i.e., thermal or catalytic). Moreover, given more time the hydrocracking reactions in the voids surpass those on the catalyst surface. Changing hydrogen:BTX molar ratio from 1.5 to 10 raises thermal (respectively “pure” catalytic) contribution significantly (respectively slightly) to conversions of toluene, C8 aromatics, n-octane, cyclohexane, and other C6–C8 nonaromatics.     

Kinetic Pecularities of Benzene Production from the Benzene-Toluene-Xylene Fraction of Pyrolysis Gasoline by Catalytic Hydrodealkylation at High Temperature

Hydrodealkylation (HDA) of the benzene-toluene-xylene (BTX) fraction of pyrolysis gasoline is an industrial route to produce benzene. Complicated kinetics of aromatic and nonaromatic hydrocarbon reactions has been experimentally investigated at the conditions of this process, employing a polyfunctional Al-Cr-KF catalyst with a high benzene selectivity, model feeds and BTX. The study reports effects of nonaromatic hydrocarbons on high temperature catalytic conversion of toluene. Above 525°C the process is found to be thermo-catalytic meaning that reactions take place on the catalyst surface and between catalyst pellets. The “pure” catalytic component of conversion is taken to be the difference between a thermo-catalytic and a thermal (i.e., without catalyst) run at the same conditions. Nonaromatic hydrocarbons substantially boost interpellet toluene HDA which is explained by a mechanism involving very fast decomposition of the nonaromatics into active radicals. The accompanying slight fall in catalytic toluene HDA, on the other hand, is considered to be due to nonaromatics and/or their hydrocracking products impeding toluene diffusion to the catalyst surface whose active centers they partially occupy. There is evidence that the C6-C8 nonaromatics of BTX influence the toluene conversion in the same manner as n-octane and cyclohexane. Benzene seems to render a small fall in surface conversion of toluene probably by inhibiting its diffusion. It apparently has no significant influence on nonaromatic hydrocracking or thermal toluene HDA. The hydrocracking products of the model feeds and BTX are 97-99 mol% C1-C4 alkanes and 1-3 mol% C2-C4 alkenes irrespective of the run type (i.e., thermal or catalytic). Moreover, given more time the hydrocracking reactions in the voids surpass those on the catalyst surface. Changing hydrogen:BTX molar ratio from 1.5 to 10 raises thermal (respectively “pure” catalytic) contribution significantly (respectively slightly) to conversions of toluene, C8 aromatics, n-octane, cyclohexane, and other C6-C8 nonaromatics.     

介孔HZnZSM-5分子筛的合成及其甲醇芳构化性能

直接将Zn物种引入碱及表面活性剂溶液,制备了HZnZSM-5介孔分子筛。采用X射线衍射、NH₃程序升温脱附、N₂吸附-脱附、扫描电镜及透射电镜表征所制备的样品,并考察了其催化甲醇芳构化的反应性能。结果表明,未添加Zn物种制得的介孔HZSM-5的结晶度、强酸量及强度均比传统HZSM-5有所降低,其外表面积及介孔孔容显著增加;Zn物种的引入对样品形貌影响不大,但降低了其强酸量、外表面积及介孔孔容,且介孔分布减少。HZnZSM-5在甲醇芳构化反应中具有明显高于介孔HZSM-5的苯、甲苯及二甲苯(BTX)选择性,且其催化稳定性显著高于HZSM-5。     

加氢催化裂化柴油关键组分催化裂化的反应特性研究

以四氢萘、茚满、十氢萘和3-乙基甲苯4种加氢催化裂化柴油（LCO）关键组分作为模型化合物,采用小型固定流化床（ACE）装置和Y分子筛催化剂进行了系统的催化裂化反应性能研究。结果表明：在两种转化深度下,模型化合物均表现出其特有的反应特性,四氢萘以发生氢转移反应为主,茚满更倾向于烷基化/烷基转移和脱氢-缩合生成C₉+重芳烃,十氢萘虽具有较高的开环-裂化反应选择性,但芳烃产物选择性较低,3-乙基甲苯轻质化效率主要受到异构化反应的影响;高转化深度更有利于模型化合物转化生成轻质芳烃苯、甲苯、乙苯和二甲苯（合称BTEX）,四氢萘、茚满、十氢萘和3-乙基甲苯催化裂化反应的BTEX选择性分别为22.65%,19.66%,15.70%,34.36%;四氢萘和茚满容易发生连续的α位C—C键断裂生成苯,十氢萘由于存在两个叔碳正离子更倾向于生成二甲苯,3-乙基甲苯具有较高的甲苯和乙苯选择性。     

双功能催化剂上四氢萘加氢裂化生成单环芳烃的反应网络研究

Conversion of LCO (light cycle oil) to BTX (benzene, toluene, and xylene) is an economically valuable method for refineries. However, this approach still faces difficulties as the main reactions are not clearly understood. Here we study the detailed hydrocracking pathway of typical reactants, 1-methylnaphthalene and tetralin, through molecular simulations and experiments to improve our understanding of the conversion process of LCO to BTX. Molecular simulations demonstrate that the rate-determining step is the isomerization pathway of six-membered ring to five-membered ring in tetralin as its activation energy (ΔEa) is the highest among all the reactions and the order of ΔEa of reactions is isomerization > ring-opening ≈ side-chain cleavage. The results of experiments show that with the increase in reaction depth, i.e., through a high temperature (350 – 370 °C) and low LHSV (4.5 – 6.0 h−1), isomerization, ring-opening, and side-chain  cleavage reactions occurred, thus improving the selectivity and yield of alkyl aromatics.     

四氢萘类化合物与萘类化合物混合加氢裂化反应规律的考察

在含HY分子筛的NiMo加氢裂化催化剂上,采用四氢萘类化合物（简称四氢萘类）及萘类化合物（简称萘类）含量不同的混合物为原料,考察四氢萘类与萘类的混合加氢裂化反应规律,并通过裂化产物中烃类物质的组成计算反应的转化率和选择性。结果表明：在四氢萘类含量相同、萘类含量增大的情况下,萘类转化率下降,四氢萘类开环生成烷基苯的选择性变化不大;在芳烃总量相当、甲基萘比例增大时,对四氢萘类异构开环生成烷基苯的抑制作用较明显。由于多环芳烃在催化剂表面的吸附系数较大,同时占据催化剂的加氢及酸性中心,抑制了四氢萘类的进一步加氢及异构反应,且异构开环反应受影响程度较大。