在HZSM-5分子筛催化剂上苯-乙烯烷基化合成乙苯动力学的研究

近年来,有不少关于各种沸石分子筛上苯—乙烯烷基化反应的研究报道,但动力学的研究报道不多。Becker等研究了在氢型丝光沸石上乙苯合成动力学,得到速率方程r=kP_(苯~(0.6))P_(乙烯~(0.6))。我们以本研究室制备的HZSM-5型分子筛作为催化剂进行了苯—乙烯烷基化反应动力学的研究。为有效地排除扩散影响并使催化剂上各点浓度与温度均匀,直接准确测定反应速率,实验系在磁驱动的内循环无梯度反应器中进行,得到了速率方程及动力学参数。     

苯、乙烯和乙苯在HZSM-5及其负载Co,Zn的催化剂上的吸附和脱附行为

用ＴＰＤ和ＴＰＳＲ技术研究了苯，乙烯和乙苯在ＨＺＳＭ－５及其负载Ｃｏ、Ｚｎ的催化剂上的吸附和脱附地为。结果表明，苯的ＴＰＤ峰皆为弥散的单峰。乙烯在ＨＺＳＭ－５及Ｚｎ／ＨＺＳＭ－５催化剂上发生二聚、歧化和芳构化反应，在Ｚｎ／ＨＺＳＭ－５上乙烯的二聚和歧化反应能力减弱，芳构化能力增强。     

在AF-5分子筛催化剂上苯气相烷基化合成乙苯的动力学

苯和乙烯气相合成乙苯的方法自七十年代后期工业化以来,引起了国内外研究者的重视.我们用上海高桥化工厂生产的AF-5分子筛催化剂,研究了该反应的动力学规律. 实验采用积分反应器.反应器为长360mm,内径8mm的不锈钢管,内装外径为3mm的热电偶套管.外部用铜块加热.床层轴向温差小于±1.5℃,温度波动小于±0.5℃.催     

二维HZSM-5纳米片的合成及催化苯与稀乙烯烷基化制乙苯

采用晶种导向的方法, 以四丙基溴化铵为模板剂, 乙胺为矿化剂, 硅溶胶为硅源, 氯化铝为铝源, 60 nm Silicate-1为晶种, 于水热条件下合成了具有不同b轴厚度及硅铝比的二维 HZSM-5纳米片. 采用不同碱源对分子筛进行碱处理, 其中经NaOH处理以及NaOH与四丙基氢氧化铵(TPAOH)联合处理得到了二维多级孔HZSM-5纳米片. 利用X射线衍射(XRD)、 扫描电子显微镜(SEM)、 透射电子显微镜(TEM)、 Ar吸附-脱附、 氨-程序升温脱附(NH₃-TPD)、 X射线荧光光谱(XRF)和X射线光电子能谱(XPS)等手段对催化剂的结构和酸性进行了表征, 考察了硅铝比和b轴厚度对催化苯与稀乙烯烷基化反应的影响. 研究结果表明, 在360 ℃, 1.4 MPa, 苯烯比为6, 乙烯体积分数为15%, 乙烯质量空速(WHSV)为1.5 h^-1的反应条件下, 随着硅铝原子比从80提高至200, 苯的转化率略有下降, 乙基选择性保持在99.2%以上, 但甲苯及二甲苯选择性分别从0.11%和0.09%均下降至0.05%. 将不同b轴厚度的HZSM-5纳米片催化剂在苯烯比为1的条件下进行实验发现, 硅铝比为160的大晶粒HZSM-5催化剂失活严重, 反应50 h时苯的转化率从34.6%下降至8%, 二甲苯选择性达到0.37%; 而b轴厚度为100 nm的二维 HZSM-5纳米片作为催化剂时苯的转化率稳定在44.0%, 乙基选择性为94.8%, 二甲苯选择性下降至0.22%, 并在100 h内保持反应性能不变.     

用HZSM-5沸石催化剂合成丙酸酯的研究

迄今为止,工业上生产羧酸酯主要采用以浓硫酸作催化剂的均相酯化反应法,然而此法存在腐蚀设备、后处理工序复杂等缺点.ZSM-5沸石具有独特的晶体结构和优良的物化性能,是许多有机催化反应的理想催化剂.文献[1]报道了用HZSM-5沸石作催化剂合成乙酸乙酯,我们在常压液-固相酯化反应中用自制的ZSM-5沸石催化合成了一系列丙酸酯,该催化剂具有良好的催化活性、选择性和稳定性.     

苯、乙烯和乙苯在HZSM－5及其负载Co，Zn的催化剂上的吸附和脱附行为

用ＴＰＤ（程序升温脱附）和ＴＰＳＲ（程序升温表面反应）技术研究了苯、乙烯和乙苯在ＨＺＳＭ－５及其负载Ｃｏ、Ｚｎ的催化剂上的吸附和脱附行为．结果表明，苯的ＴＰＤ峰皆为弥散的单峰．乙烯在ＨＺＳＭ－５及Ｚｎ／ＨＺＳＭ－５催化剂上发生二聚、歧化和芳构化反应，在Ｚｎ／ＨＺＳＭ－５上乙烯的二聚和歧化反应能力减弱，芳构化能力增强．苯和乙烯ＴＰＳＲ行为与吸附苯和乙烯的先后顺序有很大关系，主要产物是甲苯、乙苯和苯乙烯等．乙苯在各种催化剂上发生裂解和脱氢反应．结合活性评价结果，对苯和乙烯在催化剂上直接生成苯乙烯的途径进行了探讨．     

FeZSM—5催化剂上乙苯脱氢反应机理研究—瞬态应答法

采用快速动态法制备了具有MFI结构的硅铁沸石分子筛,研究了该分子筛上乙苯脱氢反应的瞬变行为.结合表面吸附态的红外、顺磁结果发现,苯乙烯通过化学活性吸附的乙苯脱氢形成.通过这个模型可满意地解释瞬态曲线和稳态下的动力学行为.     

铜基催化剂上合成甲醇的过渡应答研究II反应机理研究

CO和H_2在铜基催化剂上的加压合成反应中,产物甲醇对于CO和H_2的浓度跃增信号都有初始高值而后下降的应答过程,表明H的解离吸附和表面中间物HCO的生成是总反应中速度慢的两基元步骤。这一研究结果如能得到确认,则可采用周期性反应器,对甲醇合成生产将具有实际意义,应用最优化技术求得了各反应步骤的速度常数,所得结果与定性分析一致。     

铜基催化剂上合成甲醇的过渡应答研究I.H2和CO的吸附行为

用过渡应答方法研究了CO和H_2在Cu-Zn-Al甲醇合成催化剂上的吸附行为。共吸附时出现了能大量吸附CO的活化过程,而H_2的吸附量则因竞争吸附稍有降低。提出了气相CO和吸附态H生成初期表面中间物HCO~*的假设。     

改性HZSM-5催化剂上苯与乙醇烷基化反应的研究

采用离子交换方法,用硫酸铁、硝酸镍、硫酸钛对HZSM-5分子筛进行改性,得到三种不同金属改性的催化剂;通过XRD、ICP、BET、NH3-TPD、Py-IR对催化剂进行了表征,并在连续流动固定床反应装置上进行了活性评价。相同方法改性后钛的负载量最大,酸性变化不大;铁负载量次之,弱酸和中强酸量增加;镍的负载量最少,酸强度降低最多,孔径最小。反应评价结果表明,改性后的催化剂同未改性的相比苯的转化率增加,乙苯选择性略有降低,乙苯产率增加,其中铁、钛改性后的分子筛乙醇利用率增加。综合考虑,铁和钛是比较合适的改性元素。     

一种后过渡金属催化剂催化乙烯低聚动力学研究

设计并合成了一种新型的后过渡金属铁络合物 { [(2 ArNC(Me) ) 2 C5H3N]FeCl2 } (Ar =2 ,4 C6 H4(CH3) 2 ) ,研究了该络合物 甲基铝氧烷 (MAO)催化乙烯低聚 ,讨论了低聚反应温度、Al Fe摩尔比、催化剂浓度、反应压力等对催化剂活性及反应速率的影响 .本催化剂的最大特点是活性高 (在 30℃ ,3 0MPa时活性可达 4 2 6× 10 8goligomer·molFe·h- 1 )、初速度大 ,动力学曲线为衰减型 .     

在Pt/HZSM-5双功能催化剂上FCC汽油加氢异构化反应机理及动力学研究

在活性趋于稳定的Pt/HZSM-5双功能催化剂上，利用连续流动微反一色谱装置，进行了催化裂化汽油加氢异构化反应机理和动力学的研究．在250-330℃，1．0-3．0MPa反应条件下，考察了催化汽油加氢异构化反应产物分布，按单分子反应机理，建立了催化裂化汽油中烯烃加氢异构化反应网络和动力学模型，计算了反应网络中各步的反应速率常数和活化能．结果表明：Pt／HZSM-5双功能催化剂具有较好的加氢和异构活性，在保证辛烷值不下降的条件下，可使催化裂化汽油中烯烃加氢饱和，达到降低汽油烯烃和提高安定性的目的．     

HZSM-5分子筛催化剂在催化苯氧化合成苯酚反应中的积炭和失活行为

 在固定床反应器中进行了HZSM-5分子筛催化剂催化苯氧化生成苯酚时的积炭和失活实验,催化剂经高温水蒸气处理,反应条件为: 9.7%N2O-90.3%N2混合气流速115 ml/min,苯流速6 g/h,反应温度400 ℃. 采用TG,吸附吡啶的IR谱,13C NMR和低温N2吸附法对催化剂进行了表征,并用连续流动吸附法测定催化剂上正己烷和环己烷的吸附量. 结果表明,苯氧化生成苯酚的反应过程中,催化剂表面积炭导致分子筛微孔孔口堵塞是造成催化剂失活的主要原因. 与其他有机物在ZSM-5上的积炭相似,B酸中心是积炭的活性中心. 积炭物种主要为带有烷基的芳烃和多环芳烃,同时含有少量带有羟基的多环芳烃,这可能是由在L酸中心上生成的苯酚进一步氧化、脱氢和聚合形成的.     

合成乙苯ZSM—5催化剂的FT—IR研究

ZSM-5沸石由于具有独特结构,作为新型的择形催化剂广泛应用于石油化工催化反应中.人们普遍认为这些催化反应是由于沸石的酸中心引起的,尤其是B酸中心,因此对此做了较多的研究.我们选用不同反应时间,苯与乙烯气相烷基化合成乙苯ZSM-5催化剂,用吡啶吸附方法研究了ZSM-5催化剂的酸性,结合催化剂活性考察数据,得到了一些有意义的信息.     

甲醇与丙烯在HZSM-5上的吸附及催化机理研究

用红外光谱、氘交换及脉冲催化反应综合考察了甲醇与丙烯在HZSM-5型沸石上的吸附及催化转化。发现甲醇在<120℃下抽空活化的HZSM-5上吸附时,在一些强质子酸中心有甲氧基生成,而室温下甲醇是以分子间氢键缔合成多聚物的形式吸附在HZSM-5表面上。丙烯在该沸石上强质子酸中心吸附时,双键立即被打开,生成正碳离子。丙烯芳构化和烷基化等都属正碳离子机理。最后讨论了甲醇在反应条件下于HZSM-5上催化转化成汽油的反应机理。     

FeZSM-5沸石上乙苯的吸附态及氧化脱氢

ＦｅＺＳＭ－５吸附乙苯前后的ＩＲ，ＸＰＳ，ＥＳＲ及Ｍｏｓｓｂａｕｅｒ谱表明，乙苯分子的侧链和苯环与ＦｅＺＳＭ－５的活性以（以Ｆｅ为中心的结构单元）同时发生配位络合作用，减弱了乙苯分子侧链的α和β位Ｃ－Ｈ键，使其活化，在氧存在下易发生氧化脱氢反应生成苯乙烯，Ｆｅ（Ⅲ）是乙苯氧化脱氢的活性中心，尤其是骨架不饱和配位的Ｆｅ（Ⅲ）对活化乙苯分子起到了关键作用，碱金属平衡阳离子起到了助催化剂的作用，骨架Ｆｅ     

高温水蒸汽处理对HZSM-5分子筛上乙烯、苯烷基化反应性能的影响

本文用色谱法考察了直接法合成并经不同条件高温水蒸汽处理过的HZSM-5分子筛催化剂对乙烯的作用;用微反研究了这些样品用于苯和乙烯烷基化反应的催化性能;考察了这些性能与表面酸性质的关系并对水蒸汽处理条件和烷基化反应条件的选择进行了讨论.     

改性纳米HZSM-5催化剂上噻吩转化反应的研究

采用脉冲微反色谱研究了噻吩在不同方法制备的四种纳米HZSM-5沸石催化剂上的催化转化,并利用色质联用技术对反应产物定性.结果表明,在370℃下,噻吩在各种催化剂上除了脱硫生成硫化氢以外,还生成少量2-甲基噻吩、3-甲基噻吩和苯并噻吩等新的硫化物.噻吩转化率和脱硫率受反应气氛和催化剂酸度影响很大.氢气气氛比氮气气氛有利于提高噻吩转化率和脱硫率.临氢作用的实质是气相中的分子氢被催化剂上的L酸活化向噻吩裂化脱硫反应供氢.通过改性适当降低催化剂上的B酸中心数量和强度,增加L酸的比例,有利于发挥临氢作用.     

混合低碳烃在HZSM-5催化剂上的反应研究

采用正丁胺、1，6己二胺和乙二胺三种不同模板剂以相同的水热合成法合成SiO2／Al2O3摩尔比近似的ZSM-5分子筛，分别以a、b和c表示，所对应的催化剂记为A、B、C．运用XRD、SEM考察a、b、c三个分子筛样品的晶相结构，NH3-TPD法测定其酸性质．结果表明：样品b的平均粒径为最小，只有1．5μm，总酸量最大；样品a的平均粒径居中而强酸量最大；样品c的平均粒径最大，总酸量最小．并对a、b、c三个样品制成的催化剂A、B、C在反应条件为：T=240～280℃、P=2．5MPa、WHSV=1．2h^-1下进行了低碳烃转化反应的活性评价．反应结果显示：B的催化活性最高，A的芳烃选择性高，C的催化活性较差，但芳烃选择性也较高．