磷改性β分子筛对单环环烷烃开环反应性能的影响

通过浸渍法以不同含量磷对Hβ分子筛进行改性,采用XRD,BET,NH_3-TPD,MAS NMR等手段对磷改性β分子筛样品进行表征,以乙基环己烷(ECH)为模型化合物考察其开环反应性能。结果表明:经磷改性后,适量磷的引入稳定了β分子筛骨架铝,明显提高了分子筛的水热稳定性及反应活性;随磷负载量的增加,β分子筛的相对结晶度、酸保留量、比表面积等均呈先增加后减少的趋势;反应活性、丙烯收率也呈先增加后减少的趋势,当w(P_2O_5)/w(Al_2O_3)为1.15时,分子筛的水热稳定性及活性达到最优。     

酸性及孔结构调变对IM-5分子筛催化MTP反应稳定性的影响

分别采用复合酸(氟硅酸、硫酸)、四乙基氢氧化铵(TEAOH)溶液后处理方法对母体IM 5分子筛进行酸性和孔结构调变。通过XRD、N2吸附-脱附、NH3-TPD和 29Si、27Al MAS NMR等手段表征改性IM-5分子筛的物化性能。结果发现,复合酸处理可以增加分子筛硅/铝摩尔比,且增加程度随氟硅酸质量的增加而增加;随着TEAOH处理时间的增加,分子筛的相对结晶度和孔结构参数均有一定程度提升。在反应温度480 ℃、反应压力0.1 MPa、甲醇与水质量比1/1、甲醇质量空速1.5 h-1的条件下,考察了酸性及孔结构调变IM-5分子筛的甲醇制丙烯(MTP)催化性能。结果表明,酸性调变可以将母体IM-5分子筛的寿命由3 h提高到19 h,且随着硅/铝摩尔比增加,丙烯收率不断增加,乙烯收率不断降低。而TEAOH后处理又可以继续将分子筛寿命提高至102 h,随着TEAOH处理时间增加,丙烯收率变化不明显,而乙烯收率不断增加。     

催化裂化过程中改性Beta分子筛多产异丁烯作用的研究

采用有机酸络合脱铝和磷改性的方法对Beta分子筛的孔结构、铝分布、酸性质进行了调变,对改性Beta分子筛的物化性质进行表征,并考察其水热稳定性及催化裂化增产异丁烯催化性能。结果表明:改性后Beta分子筛中非骨架铝减少,孔道通畅,B酸中心数量与L酸中心数量之比提高;水热稳定性提高,经800℃、100%水蒸气老化17h后,其轻油微反活性接近USY分子筛;将以改性Beta分子筛为活性组元的助剂添加到催化裂化催化剂中,可显著提高重油催化裂化过程的异丁烯收率。工业应用结果表明,使用改性Beta分子筛助剂后,液化气收率增加2.68百分点,其中丙烯收率增加1.01百分点,异丁烯收率增加0.54百分点,同时产品分布明显改善。     

酸性及孔结构调变对IM-5分子筛催化MTP反应活性稳定性的影响

分别采用复合酸(氟硅酸、硫酸)、四乙基氢氧化铵(TEAOH)溶液后处理方法对母体IM-5分子筛进行酸性和孔结构调变。通过XRD、N_2吸附-脱附、NH_3-TPD和~(29)Si、~(27)Al MAS NMR等手段表征改性IM-5分子筛的物化性能。结果发现,复合酸处理可以增加分子筛硅/铝摩尔比,且增加程度随氟硅酸质量的增加而增加;随着TEAOH处理时间的增加,分子筛的相对结晶度和孔结构参数均有一定程度提升。在反应温度480℃、反应压力0.1 MPa、甲醇与水质量比1/1、甲醇质量空速1.5 h~(-1)的条件下,考察了酸性及孔结构调变IM-5分子筛的甲醇制丙烯(MTP)催化性能。结果表明,酸性调变可以将母体IM-5分子筛的寿命由3 h提高到19 h,且随着硅/铝摩尔比增加,丙烯收率不断增加,乙烯收率不断降低。而TEAOH后处理又可以继续将分子筛寿命提高至102 h,随着TEAOH处理时间增加,丙烯收率变化不明显,而乙烯收率不断增加。     

不同硅/铝比ZSM-35分子筛对戊烯骨架异构化性能的影响

以市售ZSM-35分子筛为晶种,使用静态晶种法合成了具有不同投料硅/铝比(n(SiO2)/n(Al2O3))的ZSM-35分子筛,通过X射线衍射(XRD)、X射线荧光光谱(XRF)、扫描电镜(SEM)、氨气程序升温脱附(NH3-TPD)、氧气程序升温氧化(O2-TPO)等手段对其进行表征。以炼油醚化副产品C5馏分为原料,研究了不同硅/铝比ZSM-35分子筛催化剂的骨架异构化反应催化性能。结果表明,成功合成出了具有较高相对结晶度且为纳米薄片状堆积结构的ZSM-35分子筛。随着投料硅/铝比从30增加到200,ZSM-35分子筛XRF实测硅/铝比从19.59逐渐增加到60.01,其弱酸和强酸的酸强度都有一定程度的降低,相对酸量也随之降低;同时O2-TPO测定的反应后催化剂上碳燃烧的CO和CO2峰面积也逐渐降低,造成对反应性能的影响。随着投料硅/铝比的增大,ZSM-35分子筛催化正构戊烯异构化转化率和收率都呈现先增加后减少的趋势,其中当投料硅/铝比为100时,转化率和收率均达到最大值。     

甲醇制丙烯反应工艺条件的影响规律研究

以自制的高结晶度ZSM-5分子筛(硅铝摩尔比500)为催化剂,在甲醇制丙烯(MTP)固定床反应评价装置上,考察了水热处理、反应温度、原料甲醇配比(占总原料的质量分数)等工艺条件对甲醇转化率和产物收率的影响规律。结果表明:ZSM-5分子筛经过550℃,10 h的水热处理后,催化活性提高,且随着反应时间的延长,丙烯收率先增加后降低,最高值可达48%; 优选出的MTP反应最佳工艺条件为:反应温度470℃,原料甲醇配比64%,原料液时空速3 h-1,此条件下甲醇转化率稳定在99%以上,丙烯收率则约为47%。     

Zn/Hβ催化剂上乙醇制丙烯

优选硅铝比为25的Hβ分子筛,以不同种类的Zn盐为前体,采用浸渍法对Hβ分子筛进行改性,制备了不同Zn负载量的Zn/Hβ催化剂,并用于乙醇制丙烯反应。考察了Zn负载量、前体Zn盐种类和反应条件对该催化剂上乙醇制丙烯反应性能的影响。应用XRD、TEM、FTIR、N2等温吸附-脱附和NH3-TPD等方法对催化剂进行了表征。实验结果表明,Zn/Hβ催化剂上Zn负载量和前体Zn盐种类影响催化剂的织构性质和酸性,进而影响其活性。在500℃、0.1 MPa、乙醇分压23 kPa、重时空速2.8 h-1的条件下,以ZnCl2为前体、Zn负载量为16%(w)的16%Zn/Hβ-C催化剂上的丙烯收率最高(43.4%),这主要归结于该催化剂具有适宜的酸量、酸分布和孔道结构。     

SAPO-34分子筛上丁烯催化裂解制乙烯和丙烯

以SAPO-34分子筛为催化剂,在固定流化床装置上研究了丁烯裂解的反应规律和结焦规律。实验结果表明,反应温度对丁烯裂解产物分布影响较大,丁烯转化率、乙烯和丙烯收率均随反应温度的升高而增加,乙烯和丙烯总选择性(双烯选择性)随反应温度的升高先增加后降低,适宜的反应温度为580～600℃;延长停留时间可提高丁烯转化率及乙烯和丙烯总收率(双烯收率),但停留时间过长会增加二次反应,降低乙烯、丙烯的选择性,尤其是丙烯;水蒸气对丁烯裂解有一定的促进作用,可使丙烯收率明显增加。与ZSM-5分子筛相比,SAPO-34分子筛的稳定性较差,但双烯选择性较高,在运行初期可获得与ZSM-5分子筛相当的双烯收率。SAPO-34分子筛催化丁烯裂解时,在运行初期及高温下生焦速率快,积碳显著影响SAPO-34分子筛的酸性。     

铵盐改性对β分子筛的酸性及其催化二异丙苯异构化反应性能的影响

考察了三元有机酸铵盐(柠檬酸三铵和柠檬酸氢二铵)和传统的硝酸铵对β分子筛改性的影响,采用X射线粉末衍射、氨吸附-程序升温脱附和吡啶吸附红外光谱技术对催化剂进行表征,并将改性后的催化剂用于二异丙苯的异构化反应。实验结果表明,用柠檬酸三铵对β分子筛进行改性时,由于柠檬酸根与分子筛中的非骨架铝络合,使β分子筛在脱铝的同时保持较高的结晶度,同时增加β分子筛中的强B酸量;在催化二异丙苯异构化反应中,柠檬酸三铵改性的β分子筛催化剂有较高的催化活性和选择性,温度对其影响不大,稳定性较好。     

超细HZSM-5分子筛硅/铝比对其催化甲醇制丙烯反应的影响

 采用XRD、N2吸附-脱附、NH3-TPD和吡啶吸附红外光谱(Py-IR)对3个不同硅铝摩尔比(n(SiO2)/n(Al2O3))的超细HZSM-5分子筛的结构和酸性进行表征,并在连续流动微型固定床反应器上考察它们对甲醇转化制丙烯反应(MTP)的催化性能。结果表明,随着n(SiO2)/n(Al2O3)的增加,超细HZSM-5分子筛的酸强度降低,酸量减少,MTP催化活性稳定性不断提高;丙烯和丁烯的选择性先升高后降低,而甲烷、乙烯和芳烃的选择性先降低后升高。     

ZSM-5分子筛催化1-己烯叠合反应的研究

选取一种无胺法合成的ZSM-5分子筛,对其进行不同条件下的酸处理,得到4种不同硅铝比和孔道结构的分子筛样品。采用X射线衍射、X射线荧光光谱分析、SEM扫描电镜、氮气低温物理吸附、NH3-TPD等技术对分子筛样品的结晶度、元素组成、形貌尺寸、孔结构及酸性分布等物化性质进行表征。在反应压力4.5 MPa,反应温度245 ℃及质量空速0.5 h-1条件下,考察处理后分子筛样品对正己烯叠合反应性能的影响。结果表明:正己烯的转化率随硅铝比的增加逐渐降低;目的产物己烯二聚物收率随硅铝比增加呈现先增加后减小的趋势,在硅铝比为102时,己烯二聚物收率达到最大值;低硅铝比分子筛样品中副产物多、积炭量较大。综合考虑目的产物收率及原料的利用率,硅铝比为102的ZSM-5分子筛最适合用于生产喷气燃料组分。     

长链阳离子表面活性剂对ZSM-5结构及其甲醇制烯烃反应性能的影响

 分别以硅酸钠和硫酸铝为硅源和铝源,乙二胺为模板剂,采用水热晶化法在外加长链阳离子表面活性剂（十六烷基三甲基溴化铵）的环境中合成微孔ZSM-5分子筛;采用XRD、FT-IR、SEM、N2低温物理吸附等技术对合成的分子筛进行表征;采用甲醇制烯烃反应测试其催化性能。结果表明,合成的ZSM-5分子筛具有一种由小晶粒堆砌成六棱形ZSM-5大晶粒的独特形貌,堆砌后晶粒平均尺寸为1 μm,晶粒表面粗糙;合成的ZSM-5分子筛还具有比表面积大、B酸酸度高的特点;表面活性剂的加入能够提高ZSM-5分子筛的稳定性,有效抑制氢转移反应,并能显著提高乙烯和丙烯收率,其中丙烯收率增加21.39百分点,乙烯收率增加4.52百分点,增产丙烯效果最为明显。     

不同硅铝比HZSM-5分子筛催化剂甲醇制丙烯反应性能研究

以水玻璃为硅源,硫酸铝为铝源,四丙基溴化铵为模板剂,采用粉末X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、NH_3-程序升温脱附(TPD)等分析方法对不同硅铝比(摩尔比,下同)的HZSM-5分子筛催化剂进行表征,并在固定床微型反应评价装置上,考察了硅铝比对甲醇转化制丙烯反应性能的影响。结果表明,随着硅铝比的增加,HZSM-5分子筛催化剂的容炭能力增强,失活速率减慢,甲醇转化率以及丙烯选择性也均有所增加。在常压、甲醇质量空速为9.60 h~(-1),温度为450℃的最佳反应条件下,甲醇在全硅HZSM-5分子筛催化剂上近似完全转化,丙烯收率可达14.53%(质量分数),具有最佳的抗积炭失活性能。     

Zr/HZSM-5催化苯与合成气烷基化反应及工艺条件的研究

使用不同硅铝比的HZSM-5分子筛制备了系列的双功能复合催化剂Zr/HZSM-5,采用X射线衍射(XRD)、氨气程序升温脱附(NH3-TPD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)和N2物理吸附等技术对催化剂进行了表征,并在固定床反应器中考察了HZSM-5分子筛硅铝比和反应条件对催化剂在苯与合成气烷基化制芳烃反应中的催化性能的影响。结果表明:随着硅铝比的增加,分子筛总酸量和强酸量均减少,反应过程中苯的转化率和对二甲苯的选择性均呈现先升高后降低的趋势,当硅铝比为200时,催化效果最好;随着反应温度的升高,苯的转化率先升高后降低,CO的转化率先下降后上升,对二甲苯的选择性保持下降的趋势;反应温度控制在350～400℃之间最为合适;随着苯的空速增加,苯的转化率、对二甲苯的选择性均先上升后下降,CO的转化率略微上升,苯的质量空速控制在1h-1时催化效果最佳。     

华东理工大和上海石化院合作研究ZSM-5催化甲醇制丙烯反应产物的影响

华东理工大学化学与制药学院和中国石化上海石油化工研究院，研究在以ZSM-5为催化剂的甲醇制丙烯工艺（MTP）中乙烯选择性下降的原因。他们采用红外光谱、X射线衍射、扫描电子显微镜、电感耦合等离子体焰炬（ICP）元素分析、氮低温吸附和吡啶红外等表征手段对合成的不同硅铝比ZSM-5催化剂进行了表征，并在微分反应器中考察了沸石硅铝比对甲醇制丙烯反应中丙烯收率和丙烯-乙烯质量比（P/E）的影响。结果表明，随着硅铝比增加，丙烯收率先升后降而乙烯收率则持续下降。机理分析表明，丙烯的稳定性低于乙烯是导致产物丙烯收率随催化剂酸性降低先升后降而乙烯收率连续下降的原因，是影响P／E比的关键因素。     

多级孔ZSM-5催化裂解甲醇制丙烯(MTP)工艺副产烃增产丙烯研究

采用水热晶化法合成了不同硅铝比的氢型多级孔ZSM-5分子筛,对合成的样品进行了XRD、SEM、N_2吸脱附、NH3-TPD、Py-FTIR等表征,考察了反应条件、催化剂酸性质和孔结构对催化裂解煤基甲醇制丙烯(MTP)工艺副产混合烃增产丙烯性能的影响。结果表明,合成的样品具有多级孔结构,介孔孔容0.35 cm3/g左右;随着硅铝比升高,总酸量和酸强度降低,但B/L比增加;最佳工艺条件:反应温度600℃,水油比10;随着硅铝比增加,丙烯选择性明显增加,多级孔ZSM-5与微孔ZSM-5相比也具有较高的丙烯选择性。在多级孔H-150催化剂上,原料转化率达到86%,丙烯选择性达到51%,P/E达到2.7。     

用于二甲苯异构化的HZSM-5分子筛改性研究

采用碱性试剂和含氟试剂对二甲苯异构化专用HZSM-5分子筛进行液相改性,结合多项表征手段及脱乙基型二甲苯异构化反应评价,对改性的效果进行评估。结果表明：改性对分子筛形貌产生了修饰作用,碱改性增加了表面粗糙度,氟化铵改性使晶体表面出现纳米级的微晶团簇;碱改性通过脱硅作用降低了分子筛的硅铝比,增加了酸量,氟化铵改性对硅铝脱除没有选择性,但酸量明显减少;碱改性提高了异构化催化活性及二甲苯收率,对催化剂性能改善的效果优于氟化铵改性。     

费-托合成轻质油催化裂解多产丙烯

采用LPI-2型催化剂,在小型固定流化床装置上考察了反应温度、催化剂与原料油的质量比(剂油比)、重时空速等工艺条件对费-托合成轻质油催化裂解反应性能的影响。实验结果表明,反应温度、剂油比和重时空速等条件对费-托合成轻质油催化裂解生产汽油和丙烯具有一定的影响。反应温度从400℃升至700℃时,汽油收率下降,丙烯收率增大,丙烯选择性呈先增大后降低的趋势;剂油比从4增至12时,丙烯收率及其选择性先增大后降低,汽油收率降低;重时空速从4.5 h-1增至15.0h-1,丙烯收率及其选择性先增大后降低,汽油收率逐渐增大。适宜的工艺条件为:550℃、剂油比8、重时空速5.6 h-1,在此条件下汽油收率为47.44%、丙烯收率为20.23%、丙烯选择性为53.79%,汽油的辛烷值为91。     

不同硅/铝比La/ZSM-5分子筛对催化裂化轻汽油异构化/芳构化性能的影响

分别以硅/铝摩尔比为40、200、300、400的ZSM-5分子筛为载体,以金属镧为活性组分,制备一系列催化裂化(FCC)轻汽油异构化/芳构化催化剂,通过X射线衍射(XRD)、N2吸附-脱附、²⁷Al MAS NMR、氨气程序升温脱附(NH₃-TPD)、吡啶红外吸附(Py-FTIR)、扫描电镜(SEM)等手段对其进行表征。以FCC轻汽油为原料,研究了La/ZSM-5分子筛硅/铝摩尔比变化对异构化/芳构化反应性能的影响。结果表明：随着ZSM-5硅/铝摩尔比的增加,其酸强度逐渐降低,B酸与L酸酸量比值减小,芳烃产率呈现先增加后减少的趋势;当硅/铝摩尔比为200时,Brønsted(B)酸与Lewis(L)酸酸量比值最低,FCC轻汽油异构化/芳构化性能最高;在反应温度380 ℃、压力1.0 MPa、氢/油体积比100和体积空速1.0 h^-1的条件下,La/ZSM-5 200分子筛催化剂作用下异构化/芳构化产品与反应原料相比,烯烃体积分数降低32.81百分点,异构烷烃体积分数增加18.24百分点,芳烃体积分数增加到5.97%,辛烷值降低5.38个单位,达成以芳构/异构反应为主的大幅度降烯烃的目标,为京Ⅵ(B)汽油标准的实施提供了技术支持。     

复合分子筛催化剂在正十六烷临氢异构化反应中协同作用的研究

选用SAPO-11分子筛和不同硅铝比的β分子筛,制备了一系列单一分子筛和复合分子筛催化剂。以正十六烷为模型化合物,对催化剂的异构化反应活性和选择性进行对比。结果表明,将硅铝比为700的β分子筛与SAPO-11复合后,复合分子筛催化剂的多支链异构烃收率明显增加,并且随着反应温度的升高,异构烃收率仍可以保持在较高的水平。BET,XRD,NH3-TPD及吡啶吸附的红外光谱表征结果表明,复合分子筛中两分子筛酸性的相对强弱影响协同作用的发挥。