气相晶化法合成SAPO-34分子筛

分别以磷酸、拟薄水铝石和硅溶胶为磷源、铝源和硅源,吗啉和三乙胺为模板剂,采用气相晶化法在不同条件下合成了SAPO-34分子筛。研究了各种因素对气相晶化法合成SAPO-34分子筛的影响,确定了制备SAPO-34分子筛的最佳合成条件。干胶配比、干胶中的硅铝比和晶化温度对气相晶化法合成SAPO-34分子筛有重要影响,最佳干胶配比为n(SiO2)∶n(Al2O3)∶n(P2O5)∶n(H2O)=1.0∶1∶2∶30,最佳晶化温度为180℃,但在160,140℃时也能合成出纯SAPO-34分子筛。模板剂不同,合成的分子筛不同,搅拌有利于气相晶化。以制备的SAPO-34分子筛为催化剂催化甲醇制低碳烯烃反应结果表明,甲醇转化率达98%以上,乙烯和丙烯的总选择性达80%以上。     

不同晶型SAPO-34分子筛的合成及MTO反应性能评价

采用四种不同的工艺分别合成了立方晶型、纳米级、片晶SAPO-34分子筛以及分子筛微球四种不同晶型的SAPO-34分子筛,并对所合成的分子筛进行SEM和XRD表征,同时将上述四种分子筛分别进行分子筛催化剂的制备及其甲醇制烯烃(MTO)反应性能评价。结果表明,纳米级SAPO-34分子筛的催化剂在MTO反应中表现出较好的反应性能。     

分级晶化合成SAPO-34分子筛及其催化性能的研究

为调控SAPO-34分子筛的粒径,提高其甲醇制低碳烯烃(MTO)的催化性能,采用分级晶化方式将晶化过程分为四级,依次合成并分离出各级SAPO-34分子筛产品。测定各级产品的平均粒度,并进行XRD,SEM,NMR表征以及MTO催化性能评价,结果表明:相比于相同条件下传统方法制备的SAPO-34分子筛,分级晶化产品的总收率较高,平均粒径较小,MTO反应单程寿命较长,乙烯选择性略高;随分级晶化的进行,SAPO-34分子筛的平均粒径逐渐减小,硅取代磷和铝的SMⅢ机理发生的比例逐渐增大,体系中依次出现了Si(1Si,3Al)和Si(2Si,2Al)结构,粒径较小的三级产品与粒径较大的二级产品在甲醇转化率大于99%时单程寿命和双烯收率均相当。     

特殊形貌SAPO-44分子筛催化甲醇转化制低碳烯烃性能研究

SAPO-44分子筛具有与SAPO-34分子筛同样的CHA拓扑结构,在甲醇转化制低碳烯烃(MTO)反应中具有优良的催化性能,但传统SAPO-44分子筛单一的微孔孔道结构限制了反应物和产物分子的扩散,分子筛的传质扩散性能有待进一步提高。通过水热法在合成体系中添加氯化铵制备了特殊形貌的SAPO-44分子筛,采用XRD、SEM、N₂吸/脱附和NH₃-TPD研究了合成体系中氯化铵的添加量对所合成SAPO-44分子筛的晶相结构、形貌、孔结构性质以及酸性质等物理化学性质的影响,并考察了所合成的SAPO-44分子筛在MTO反应中的催化性能。结果表明,氯化铵的添加降低了分子筛晶化体系的pH值;未添加氯化铵合成的SAPO-44分子筛的粒径为14.79μm,形貌为传统立方体,添加氯化铵后合成的SAPO-44分子筛呈新型特殊形貌结构,并且粒径减小。当n(NH₄Cl):n(Al₂O₃)=0.25时合成的SAPO-44分子筛粒径为7.58μm,呈飞碟形结构;当n(NH₄Cl):n(...     

缺陷晶种导向的多级孔SAPO-34分子筛的制备及其在甲醇制烯烃中的应用

为了制备具有更高性能的甲醇制烯烃(MTO)催化剂,实现甲醇向低碳烯烃的高效转化,首先通过对常规SAPO-34分子筛进行后处理制备了具有缺陷位的晶种,并在水热合成体系中,成功制备了具有多级孔结构的SAPO-34分子筛。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、N₂吸/脱附、压汞法以及NH₃程序升温脱附(NH₃-TPD)等表征手段分析了制备的SAPO-34分子筛的晶体结构、形貌、孔道和酸性特征等。将制备的SAPO-34分子筛在固定床反应器上进行了MTO反应的催化性能评价(反应温度为460℃,反应压力为常压,甲醇质量空速为3.0 h^-1,原料为纯甲醇)。结果表明,该多级孔结构SAPO-34分子筛具有大孔、介孔和微孔三级孔道结构。介/大孔的存在：一方面可以使目标产物快速从孔道中扩散出去,减少二次反应发生的机率;另一方面可以使重烃分子更容易扩散至活性位上进行进一步的反应。因此,在MTO反应中,多级孔结构SAPO-34分子筛具有最高的乙烯和丙烯选择性(85.3%)和较低的C₄和C...     

SAPO-34分子筛的合成技术

对SAPO-34分子筛的常用合成方法及其影响因素进行了综述。指出制备SAPO-34分子筛的主要方法有水热合成法、气相晶化法、干胶液相转化法、微波合成法。其中,工业化生产使用最多的仍然是传统的水热合成法。模板剂的选择、原料配比、硅源、铝源、晶化条件均是影响SAPO-34分子筛合成的主要因素。     

不同铝源合成SAPO-34分子筛及其MTO催化性能

分别以拟薄水铝石、氢氧化铝和异丙醇铝为铝源合成了SAPO-34分子筛,考察了不同铝源对其晶化过程及最终产品物化性质的影响。采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、N₂等温吸附-脱附（BET）、X射线荧光光谱(XRF)、NH₃程序升温脱附（NH₃-TPD）手段表征所合成的SAPO-34分子筛,并研究了其在甲醇转化制烯烃（MTO）反应中的催化性能。结果表明,相对于氢氧化铝和异丙醇铝,以拟薄水铝石为铝源合成的SAPO-34分子筛具有较小的粒径、较高的比表面积和适中的酸密度,其催化MTO反应的乙烯丙烯选择性达85.7%,寿命达189 min。     

SAPO-34分子筛晶种辅助合成SSZ-13分子筛

在水热合成体系中,对以SAPO-34作为异质晶种制得纯相SSZ-13分子筛的合成条件进行了考察,并与SSZ-13为晶种的合成产物进行对比研究,同时考察了其甲醇制烯烃(MTO)反应性能。结果表明,适量SAPO-34分子筛的加入可对SSZ-13分子筛的合成起到辅助晶化的作用,有效抑制杂晶并提高产物结晶度,已焙烧或结晶度较低的SAPO-34分子筛的辅助晶化效果更明显。以SAPO-34异质晶种与SSZ-13同质晶种合成的SSZ-13产物相比,具有相似的物化性质、酸性质以及催化性能,由此说明SAPO-34可以替代SSZ-13作为SSZ-13分子筛的合成晶种。     

SAPO-34/SiO_2催化甲醇制烯烃

采用水热法合成了SAPO-34分子筛,并用X射线粉末衍射仪和扫描电子显微镜对SAPO-34分子筛的结构进行了表征,同时探讨了黏合剂种类、甲醇分压、催化剂粒径和硅源等对SAPO-34分子筛催化甲醇制烯烃(MTO)反应性能的影响。实验结果表明,在MTO反应中,三烯(乙烯、丙烯和丁烯)选择性在反应初期存在明显的诱导期;以S iO2为黏合剂合成的SAPO-34/S iO2催化剂不但可缩短MTO反应的诱导期,三烯选择性也较未添加黏合剂或以A l2O3为黏合剂时高1~2个百分点;且当催化剂活性明显下降时,三烯选择性下降的幅度较小。催化剂粒径、甲醇分压及硅源对催化剂的诱导期也有明显的作用。在甲醇分压低于19kPa、催化剂粒径0.25~0.38mm、S iO2为黏合剂、硅酸四乙酯为硅源时,SAPO-34/S iO2催化剂的MTO性能明显提高。     

多级孔SAPO-34分子筛的制备及在MTO反应中的应用研究进展

综述了制备多级孔SAPO-34分子筛的后处理法和直接合成法等方法,对比了不同方法的优缺点,分析了多级孔SAPO-34分子筛催化甲醇制低碳烯烃(MTO)反应的性能及其如分子筛孔径、扩散速率、活性位点数量和酸性强弱等的影响因素。结果表明,多级孔SAPO-34分子筛催化MTO反应性能优异,甲醇转化率近100%、低碳烯烃(C2=~C4=)的选择性达90%左右。原因在于多级孔SAPO-34分子筛将介孔或(和)大孔引入分子筛晶粒中,克服了传统的微孔SAPO-34分子筛孔道尺寸小、易积炭失活的缺点,有效提高了反应物和产物的扩散效率,减少了反应积炭,延长了催化剂的寿命。     

采用混合模板剂制备SAPO-34分子筛及其催化性能表征

以四乙基氯化铵和吗啉为混合模板剂,采用传统水热法成功合成了纯相的SAPO-34分子筛,通过XRD、BET、SEM等手段对样品进行了表征,并研究了其在甲醇转化制烯烃(MTO)反应中表现出的催化性能.结果表明,甲醇转化率达100％,乙烯和丙烯总选择性达80％0以上,值得关注的是,此方法合成的SAPO-34分子筛具有相对较长的催化寿命.本实验合成方法大幅度地降低了模板剂的成本并延长了催化剂的使用寿命,合成的高性能、低成本的SAPO-34分子筛具有一定的工业应用前景.     

SAPO-11分子筛择形催化萘甲基化反应

以SAPO-11分子筛为催化剂,在常压、气相条件下,研究了萘与甲醇烷基化合成2,6-二甲基萘(2,6-DMN)的情况,并与HZSM-5,HB,HUSY分子筛催化剂进行了对比。实验结果表明,SAPO-11分子筛催化剂具有优异的2,6-DMN选择性,在350℃、0.1MPa、萘重时空速0.24h~(-1)、n(萘):n(甲醇):n(1,3,5-三甲苯)=1:5:3.5的条件下,2,6-DMN的选择性和2,6-/2,7-DMN的摩尔比分别达到40.5%和1.96,远远大于热力学平衡值;同时,SAPO-11分子筛催化剂也显示出了较高的活性和稳定性。结合催化剂的比表面积、孔道结构和酸性,对不同分子筛催化剂的反应性能进行了探讨和比较。结果表明,SAPO-11分子筛特殊的孔道结构和相对较弱的酸性,不仅能有效筛分DMN异构体,而且能抑制2,6-DMN发生异构化反应,提高了2,6-DMN的选择性和2,6-/2,7-DMN的摩尔比。     

含N微孔SAPO-34分子筛的制备、表征及催化性能

 采用高温下氨气氮化的方法制备了含N微孔SAPO-34分子筛，采用XRD、BET、NH3-TPD和CO2-TPD等手段对SAPO-34分子筛氮化后的结构和酸碱性进行了表征，结果表明，SAPO-34分子筛经高温氮化后，仍具有良好的结晶度、晶体结构和高比表面积；分子筛表面的酸中心强度和数目都有所降低，并产生了新的碱性中心。首次将含N的SAPO-34分子筛用于甲醇制烯烃（MTO）反应，与未氮化的SAPO-34分子筛相比，低碳烯烃的选择性有明显提高。     

影响SAPO-34分子筛形成和性能因素研究概况

SAPO-34分子筛具有中等强度的酸中心和适宜的孔径结构,有益于甲醇转化生成乙烯、丙烯。SAPO-34分子筛的性能、结构在很大程度上取决于合成工艺及条件、原料等。因此,本文从SAPO-34分子筛配比组成、合成工艺及条件和金属改性等三方面综述了各种因素对SAPO-34分子筛合成、结构和性能影响的研究概况。并针对实际情况对进一步研究SAPO-34分子筛提出一些建议。     

硅磷酸铝分子筛SAPO-34的合成

用水热法合成了SAPO-34分子筛。在Si-P-Al三组份相图上给出了生成SAPO-34的纯相区域。在H_2O和TEAOH为指定浓度的情况下,当P/Al>1时,产物主要为致密相AlPO_4;当P/Al≤1时,合成了一系列不同组成的SAPO-34。P-Al体系中不能产生SAPO-34结构的沸石,但加入ZnO或MgO合成出了ZAPO-34和MAPO-34。HSAPO-34作为甲醇转化制低碳烯烃的催化剂,C_2=-C_4~(?)和C_2~(?)的选择性分别为89％和57—59％,C_2=/C_3=为2.24—2.31,远优于HSAPO-5和HZSM-5。     

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。     

Rice Husk Ash:A New Silicon Source for Preparing SAPO-34 Catalysts Used in the Methanol-to-Olefins Reaction

SAPO-34 molecular sieves were synthesized directly by hydrothermal method with rice husk ash(RHA)used as the silicon source.The crystal structure,composition,surface morphology and acidity of the synthesized products weresieves had a high crystallinity,without any impure phase.Compared with the SAPO-34 prepared by the silica sol,RHA-SAPO-34 had similar acid properties in strength.The methanol to olefins(MTO)experiments showed that the SAPO-34molecular sieve synthesized from RHA exhibited both a good catalytic activity and ethylene selectivity.     

晶种对合成小晶粒SAPO-34分子筛的影响

以较廉价的三乙胺为模板剂,考察晶种的种类、添加环境、添加量及晶粒大小对其辅助合成SAPO-34分子筛的影响,并对晶种诱导机理进行探究。结果表明：含SAPO-5杂晶的晶种会诱导体系产生相同AFI结构的SAPO-5分子筛,但采用磷酸预处理20 h后,可制备出纯净的SAPO-34分子筛;在辅助合成中,晶种硅铝比对合成产品的收率和粒径影响明显,无论添加在酸性还是弱碱性的晶化液中,高投料硅铝比下制备的晶种均更有利于提高产品收率、降低产品平均粒径,其中酸性体系对晶种的部分刻蚀作用可提供更多表面,使晶种的诱导效应更强;在晶种添加量(占晶化液的质量分数)为0～0.5%时,随着高硅铝比晶种添加量的增大,产品收率提高,D(50)降低,且变化尤为明显,当高硅铝比晶种添加量大于1%后,晶种添加量对产品收率和D(50)的影响趋于平缓。此外,晶种辅助合成的小晶粒产品可继续用作晶种起诱导作用,且以之合成产品的收率、平均粒径、元素组成、形貌、孔结构与采用初始大颗粒晶种辅助合成的产品相近,为稳定、连续合成粒径可控的小晶粒分子筛奠定了基础。