La修饰ZSM-5分子筛催化剂用于C4烯烃催化裂解制丙烯

采用不同含量的La对ZSM-5分子筛进行改性，考察其在C₄烯烃催化裂解制丙烯反应中的催化性能。结果发现，少量La的引入不会破坏分子筛催化剂的骨架结构，改性后催化剂活性的变化是由于其表面酸性的改变而引起。分子筛催化剂表面酸量决定其C₄烯烃裂解反应活性，La的加入使催化剂表面酸量减少，从而使烯烃转化率降低。催化剂表面酸强度是影响其产物分布的主要因素，酸性越强，催化剂裂解能力越强，产物丙烯的选择性也就越高。尽可能提高催化剂表面强酸的酸量是C₄烯烃催化裂解制丙烯反应催化剂的研制方向。     

HZSM-5分子筛催化甲醇制低碳烯烃性能的研究进展

综述了改性HZSM-5用于甲醇制取低碳烯烃的研究进展。主要从硅铝比、化学改性、品粒尺寸、引入介孔和高温水热处理五个改性手段对HZSM-5用于MTP反应的影响进行了调研。适量的B酸量是改性HZSM-5用于甲醇制烯烃反应时烯烃选择性的最关键影响因素,适当的孔道修饰能够提高HZSM-5的烯烃选择性。     

C4烷烃在ZSM-5分子筛和Y分子筛上的吸附和扩散研究

采用气相色谱法研究了正丁烷和异丁烷在ZSM-5分子筛和Y分子筛上的扩散性能。烃分子的吸附平衡常数随温度的升高而降低，而扩散系数随温度的升高而增大。研究发现，烃分子的有效分子直径和分子形状是决定其扩散快慢的主要因素，同时分子筛孔道的大小对烃分子的扩散也存在影响，分子筛孔道越大，烃分子的扩散越快。     

稀释气对甲醇在Ca/HZSM-5上制低碳烯烃的影响

使用连续流动固定床反应器,以2%Ca/HZSM-5为催化剂,考察水蒸汽、N₂、H₂和空气等作为稀释气对甲醇制烯烃催化活性稳定性、低碳烯烃选择性以及副产物的影响。低碳烯烃选择性和催化稳定性实验结果表明,水蒸汽较好,N₂、H₂次之,空气较差。水蒸汽条件下,催化活性稳定性大幅提高,甲醇完全转化时间5 000 min以上,丙烯选择性达52.3%。提高水蒸汽分压有利于甲醇制烯烃反应,水蒸汽分压（82.07~89.17） kPa时,催化剂稳定性较好,且低碳烯烃选择性高。实验结果还表明,即使稀释气中含有少量空气,对甲醇制烯烃反应的影响也较大,与空气中的效果接近。对不同稀释气的作用与机理进行了分析。     

氟硅酸铵改性纳米HZSM-5分子筛的表征及催化甲醇制低碳烯烃

对纳米HZSM-5分子筛进行氟硅酸铵改性,系统考察氟硅酸铵浓度、改性温度、改性时间及缓冲剂用量的影响。利用X射线衍射、透射电镜、N_2吸附、X荧光光谱和吡啶吸附-红外光谱技术,对改性前后的纳米HXSM-5分子筛进行表征,并在常压、500℃和甲醇空速6 h^(-1)条件下,采用连续流动微型固定床反应器考察其催化甲醇制低碳烯烃的性能。结果表明,通过调变氟硅酸铵改性条件可以有效调节纳米HZSM-5分子筛的孔结构和酸性等,氟硅酸铵改性纳米HZSM-5分子筛的乙烯、丙烯和丁烯选择性可达65.1%,比未改性的纳米HZSM-5分子筛提高了27.8个百分点。     

催化汽油和C4烃类在LBO-A催化剂上芳构化反应的实验研究

在小型固定流化床实验装置上，单独利用催化裂化提高辛烷值助剂LBO-A为催化剂，分别对催化汽油和C₄烃类进行了催化转化反应的实验研究，考察了反应温度和空速对反应产物分布和组成的影响。实验结果表明，LBO-A单独作为催化剂对催化汽油和C₄烃类具有较强的芳构化性能，同时，所产裂化气体中，丙烯含量远高于普通裂化催化剂。因此，在适宜的反应条件下，可生产高辛烷值的汽油组分，同时，增产丙烯，并且这两种性能随反应温度的升高而增强。     

C4烃催化裂解动力学装置进料方法的研究

研究了液态进料法、气态进料法等不同进料方法对C4烯烃催化裂解动力学研究装置物料平衡的影响。结果表明，气态间接进料法可满足动力学研究的需要，并建立了稳定可靠的动力学研究装置。     

改性HZSM-5对甲醇制烯烃反应性能的影响研究

分别用非金属、碱金属、碱土金属、过渡金属以及稀土金属对HZSM-5催化剂进行改性,考察了改性催化剂对低碳烯烃的选择性影响,并选取改性效果较好的元素组合制备双金属改性催化剂,以进一步提高低碳烯烃的选择性。结果表明,双金属改性催化剂可明显提高C2=～C4=的总烯烃选择性,副产物得到了有效抑制。其中,钾-钙改性后丙烯的选择性最好,从25%提高到42%;钙-铈改性后,乙烯选择性较高,从25%提高到43%;钾-锌和钙-锌改性后,低碳烯烃选择性下降,二甲醚的选择性呈现不断上升趋势,从5%提高到60%左右。改性催化剂对反应过程的影响从一定程度上验证了本文提出的MTO反应网络。     

C4裂解制丙烯ZSM-5分子筛改性技术研究进展

综述了国内、外对ZSM-5分子筛改性的主要方法。指出ZSM-5分子筛由于其特殊的三维孔道结构和孔径尺寸、稳定的骨架结构和大范围可调的硅铝比,具有优异的催化性能,可满足多种反应过程。镧改性可使反应体系以生成丙烯的反应为主,显著提高丙烯收率。磷改性ZSM-5能改善催化裂化催化剂的水热稳定性和活性。SiO₂的修饰抑制了氢转移反应及液体产物中芳烃的生成。氟硅酸铵改性是一种疏通 HZSM-5催化剂孔道和调节其酸性的有效方法。     

C5全组分异构烯烃化过程分析

为了合理利用炼厂C₅馏份中的烷烃与烯烃资源,同时也为了开拓TAMA(甲基叔戊基醚)的生产原料异戊烯(主要是2-甲基-1-丁烯和2-甲基-2-丁烯)的新来源,对石油炼制中生成的C₅馏份进行全组分异构烯烃化处理获取异戊烯已成为近年来众人关注的课题。本文对C₅馏份全组分异构烯烃化处理中必将遇到的正戊烷异构制异戊烷、异戊烷脱氢制异戊烯和正戊烯异构制异戊烯等几个主要过程的催化反应原理、催化剂研究状况及工艺过程开发情况进行了全面的分析与评述。     

HZSM-5分子筛上吸附苯和甲醇的TPSR-MS研究

对不同硅铝比HZSM-5分子筛进行程序升温表面反应-质谱(TPSR-MS)实验和原位程序升温氧化(TPO)。结果表明,苯在HZSM-5分子筛上于60℃下吸附后程序升温脱附的过程中检测到乙烯,硅铝比越低,检测到的乙烯越多,HZSM-5分子筛上的残碳量越大。甲醇在HZSM-5分子筛上于60℃下吸附后程序升温脱附的过程中检测到甲苯,但未检测到苯,硅铝比越低,检测到的甲苯量越大;同时检测到氢气,硅铝比越低,氢气量越小,TPO检测到的残炭量越小。吸附温度越高,甲醇越易转化成甲苯。     

正己烷在HZSM-5分子筛上的催化裂解研究

为筛选反应活性和烯烃选择性相对较高的催化剂用于研究吸热型碳氢燃料的催化裂解,以正己烷的催化裂解作为探针反应,探讨其在不同硅铝物质的量比HZSM-5［n(Si)∶n(Al)=25、36、100］分子筛上催化裂解的反应活性和产物分布。结果表明,正己烷在HZSM-5分子筛上的裂解转化率随温度的升高和分子筛中硅铝物质的量比的减小而增大;裂解产物中乙烯、丙烯和总烯烃的选择性均随裂解温度的升高和分子筛中硅铝物质的量比的增加而增加,在（300~550） ℃,HZSM-5［n（Si)∶n(Al)=36］上的总烯烃收率最高,芳烃含量随分子筛中硅铝物质的量比的增加而减小;基于裂解转化率、烯烃和芳烃收率等因素综合考虑,HZSM-5 n(Si)∶n(Al)=36］分子筛为优选催化剂。     

Conversion of light paraffins for preparing small olefins over ZSM-5 zeolites

The conversion of C₃-C₉ paraffins to small olefins over ZSM-5 zeolite is investigated. The small olefins are primary products and are usually converted into other more stable secondary products such as aromatics on the ZSM-5 zeolites. Thermally treated HZSM-5, K/HZSM-5 and Ba/HZSM-5 catalysts were developed and favourable oxidative conditions were introduced for the conversion process to maximize selective conversion of light paraffins to small olefins at the relatively low temperature of 873 K. The role of K and Ba is to minimize bimolecular hydrogen transfer reactions and enhance the dehydrogenation activity of the catalysts. Meanwhile, the oxygen in the gas phase is effective to improve the olefin selectivity and yield. C₂-C₄ olefin selectivities of 70.4 and 66.8% have been obtained for propane andn-hexane feed-stocks, respectively, at a temperature of 873 K.     

甲醇对噻吩在HZSM-5分子筛上转化反应的影响

在固定床微型反应器中,以HZSM-5（硅铝物质的量比为25）分子筛为催化剂,探讨了甲醇对噻吩催化脱硫转化反应的影响。实验表明,反应温度在350 ℃以上时,噻吩转化率达到51％以上;甲醇与溶剂苯的合适体积比为1∶2;负载于HZSM-5的氧化镧对噻吩的催化转化有较大的促进作用;负载氧化镧质量分数为1.0%时,噻吩的转化率和硫化氢的产率分别达到51.3％和18.1％,与母体HZSM-5分子筛催化剂相比,噻吩的转化率和硫化氢的产率分别提高了36.0％和11.9％;空速以14 h^-1为宜。     

Mg/HZSM-5分子筛催化甲醇与1-丁烯偶合制丙烯

采用水热法合成纳米和微米尺寸的HZSM-5分子筛,并用浸渍法负载Mg对纳米HZSM-5分子筛进行改性,通过XRD、SEM、N_2等温吸附-脱附、NH_3-TPD和TGA对分子筛进行表征,并将其用于甲醇与1-丁烯偶合制丙烯反应,考察分子筛晶粒尺寸、Mg负载量、反应温度、空时和甲醇与1-丁烯物质的量比对催化剂反应性能的影响。结果表明,纳米HZSM-5分子筛具有比表面积大、孔道短和孔口多等特点,表现出较好的活性和稳定性及较强的容碳能力。利用Mg对纳米HZSM-5进行改性,提高了HZSM-5分子筛上原料的转化率和丙烯收率,在反应温度550℃、反应压力0.1 MPa、空时1.6 gcat·(h·mol_(CH_2))~(-1)和甲醇与1-丁烯物质的量比为3的条件下,1%Mg/HZSM-5分子筛催化剂上的丙烯收率最高,达41.8%,比未改性的纳米HZSM-5分子筛催化剂提高9.7个百分点。     

轻汽油在HZSM-5分子筛上催化裂解制丙烯的研究

以催化裂化轻汽油（≤75 ℃）为原料,在小型固定床反应器上,考察了反应温度、反应空速、催化剂不同硅铝物质的量比及载体Al₂O₃含量对轻汽油的催化裂解性能及丙烯选择性的影响。实验结果表明,反应温度和空速对催化裂解的产物分布和丙烯收率有较大的影响,高硅铝比催化剂的丙烯选择性比低硅铝比催化剂好,适量Al₂O₃的添加有助于提高丙烯收率。选择合适的反应条件可以有效提高催化剂的裂化性能并能很好抑制氢转移反应的进行,从而提高丙烯的选择性。在550 ℃、0.2 MPa和空速4 h^－1条件下,高硅铝比n(SiO₂)∶n(Al₂O₃)=200］催化剂的丙烯收率为37.56％,当添加30%的Al₂O₃时,丙烯收率增至38.26%。     

SAPO-34催化剂上C4烯烃催化裂解与甲醇转化制烯烃反应耦合

采用SAPO-34催化剂,在流化床装置上考察了甲醇制烯烃(MTO)副产C4烯烃催化裂解制乙烯和丙烯的反应行为,分析了C4烯烃转化率、产物收率等主要指标随工艺参数的变化规律,对比了C4烯烃催化裂解和MTO反应积炭催化剂的差异,提出了C4烯烃催化裂解适宜的关键工艺条件。C4烯烃催化裂解对比MTO反应需要较高的反应温度和催化剂活性。结果表明,C4烯烃裂解反应过程形成的积炭催化剂仍可用于MTO反应,并且具有较高的甲醇转化率和低碳烯烃选择性,因此可以采用SAPO-34催化剂把两个独立的反应串联耦合在一起。