Ga/ZSM-5催化剂上乙醇芳构化研究

采用Na2CO3水溶液处理法制备了多级孔ZSM-5分子筛,采用BET、NH3-TPD、SEM、XRD等手段进行了表征,研究了碱处理前后ZSM-5分子筛孔结构、表面酸性、形貌和晶相的变化。采用浸渍法制备了碱处理ZSM-5分子筛负载金属镓的Ga/ZSM-5催化剂。结果表明,碱处理后ZSM-5分子筛形成了较多介孔,ZSM-5分子筛的比表面积、孔容和孔径均有增加。比表面积由338 m2/g增大到364 m2/g,平均孔径由处理前的1.92 nm增大到37.94 nm。碱处理后ZSM-5分子筛的形貌和晶相变化不大,酸强度与酸量有所下降。在固定床反应器中进行了乙醇芳构化性能评价。在400℃、0.5 MPa、1.0 h-1的条件下,乙醇转化率接近100%,芳烃收率达到74.25%。     

碱处理改性对ZSM-5分子筛柴油催化裂化反应性能的影响

在不同温度的NaOH溶液中对ZSM-5分子筛进行处理,并将其应用于轻柴油催化裂化反应以考察其催化性能。结果表明,碱处理能够在不破坏ZSM-5分子筛晶相结构的情况下在晶体内部引入介孔,并且处理温度越高介孔的引入程度越大,但碱处理使得分子筛酸性明显降低。然而与分子筛原样相比,催化裂化反应前800℃的高温水汽处理使得碱处理的ZSM-5的微孔孔容稍许降低、强酸量稍许增强,弱酸量和介孔孔容持续且显著增加,因此碱处理的ZSM-5分子筛用于轻柴油催化裂化反应,在成功引入介孔的同时基本维持了丙烯等低碳烯烃良好的产物选择性和微反活性指数。     

ZSM-5凝胶体系硅铝比对SAPO-34/ZSM-5复合分子筛结构性质的影响

采用微波水热包覆法制备SAPO-34/ZSM-5复合分子筛。考察了ZSM-5凝胶体系硅铝摩尔比对复合分子筛微观结构和物化性质的影响,采用XRD、SEM、BET、NH_3-TPD等手段对合成的复合分子筛微观结构、形貌、孔结构及表面酸性质等进行分析表征。结果表明,ZSM-5凝胶体系硅铝比对复合分子筛样品晶相组成影响较小,但对样品比表面积、孔结构参数及表面酸性质影响较大。硅铝比为150时,SAPO-34/ZSM-5复合分子筛具有包裹状特殊晶体结构及多级孔(微孔孔容0.21 cm³/g、介孔孔容0.09 cm3/g、介孔孔容0.09 cm³/g)和弱酸中心(0.209 mmol/g)独特物化性质。     

以柠檬酸为成孔剂制备微孔-介孔ZSM-5分子筛的研究

采用NaOH溶液对ZSM-5分子筛进行不同时间预处理,再以柠檬酸为成孔剂,在水热条件下合成了微孔-介孔ZSM-5分子筛,考察碱处理时间对分子筛内部孔道结构的影响。同时测试了分子筛在苯酚叔丁基化反应中的催化活性。结果表明,ZSM-5分子筛经1 mol/L的NaOH溶液处理1 h后加入柠檬酸搅拌2 h,于100℃条件下晶化24 h所形成的微孔-介孔ZSM-5分子筛具有良好的微孔和介孔复合结构。在苯酚叔丁基化反应中表现出良好的催化性能,在反应温度为145℃时,苯酚的转化率为85. 6%,2,4-二叔丁基苯酚的选择性为60. 2%。     

ZSM-5凝胶体系硅铝比对SAPO-34/ZSM-5复合分子筛结构性质的影响

采用微波水热包覆法制备SAPO-34/ZSM-5复合分子筛。考察了ZSM-5凝胶体系硅铝摩尔比对复合分子筛微观结构和物化性质的影响,采用XRD、SEM、BET、NH_3-TPD等手段对合成的复合分子筛微观结构、形貌、孔结构及表面酸性质等进行分析表征。结果表明,ZSM-5凝胶体系硅铝比对复合分子筛样品晶相组成影响较小,但对样品比表面积、孔结构参数及表面酸性质影响较大。硅铝比为150时,SAPO-34/ZSM-5复合分子筛具有包裹状特殊晶体结构及多级孔(微孔孔容0.21 cm~3/g、介孔孔容0.09 cm~3/g)和弱酸中心(0.209 mmol/g)独特物化性质。     

碱处理改性对Zn/HZSM-5分子筛催化剂性能的影响

以不同浓度的NaOH溶液对HZSM-5分子筛进行碱处理改性后所得多级孔ZSM-5分子筛作为活性组分制备甲醇制芳烃催化剂,采用XRD、SEM、NH3-TPD和N2吸-脱附等手段对催化剂进行了表征,分别考察了碱处理改性对分子筛催化剂骨架结构、酸性质、孔结构以及催化性能的影响.结果表明,通过合适浓度的NaOH碱溶液处理后,HZSM-5分子筛在保持微孔骨架结构的同时,可以调变其晶内介孔孔道结构分布以及酸性质.随着NaOH碱溶液浓度升高,HZSM-5分子筛的酸量、介孔孔容、介孔表面积都增加、孔容分布变宽,催化剂的活性和稳定性等催化性能得以改善.HZSM-5分子筛碱处理改性适宜的NaOH溶液浓度为0.4 mol/L,改性后的催化剂芳烃收率由25.07％增加到32.22％,使用寿命由8d增加到16d,但NaOH溶液浓度超过0.6 mol/L后会严重破坏HZSM-5分子筛骨架结构,催化活性下降较快.     

ZSM-5/SAPO-34复合分子筛的制备与甲醇芳构化性能研究

采用Na OH溶液处理法制备了介孔ZSM-5分子筛。采用包埋法合成了ZSM-5/SAPO-34复合介孔分子筛,并采用X射线衍射图谱(XRD)、电子扫描电镜(SEM)、氮吸附进行分析,在固定床反应器中进行了甲醇芳构化反应。研究结果表明,ZSM-5/SAPO-34复合分子筛孔径呈微孔和介孔多级孔分布,孔径和孔容均高于ZSM-5分子筛。当ZSM-5与SAPO-34分子筛的质量比为1∶2时,ZSM-5/SAPO-34复合分子筛具有较好的芳构化活性。在反应温度为475℃、反应压力0.5 MPa、空速(LHSV)1.2 h-1条件下,BTX(苯、甲苯和二甲苯)的收率可达30.8%。     

多级孔MFI分子筛合成及催化性能研究

采用水热合成法,以四丙基氢氧化铵为微孔模板剂、十六烷基三甲基溴化铵为介孔结构导向剂合成了多级孔ZSM-5分子筛,又进一步对合成出的ZSM-5分子筛进行后处理改性。结果表明,经过后处理的多级孔ZSM-5分子筛使芳烃收率进一步提高,其中负载Zn的多级孔ZSM-5分子筛的催化性能最好。     

多级孔MFI分子筛合成及催化性能研究

采用水热合成法,以四丙基氢氧化铵为微孔模板剂、十六烷基三甲基溴化铵为介孔结构导向剂合成了多级孔ZSM-5分子筛,又进一步对合成出的ZSM-5分子筛进行后处理改性。结果表明,经过后处理的多级孔ZSM-5分子筛使芳烃收率进一步提高,其中负载Zn的多级孔ZSM-5分子筛的催化性能最好。     

超重力技术制备多级孔ZSM-5分子筛

尝试采用加盐晶种法,以撞击流-旋转填料床为反应器,制备出多级孔ZSM-5分子筛,考察了转速、硅胶流量、含晶种的铝源混合物流量和循环时间对产物的粒度分布及介孔结构的影响,并针对晶化时间、晶粒形貌、结构性能三方面与传统水热合成法进行对比。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)以及N2吸附脱附对产物的形貌及结构性能进行表征。研究结果表明,超重力技术制备多级孔ZSM-5分子筛的最佳工艺条件为:转速1200r/min,硅胶流量30m L/min,含晶种的铝源混合液流量20L/h;应用超重力技术相比于传统水热合成法制备出的多级孔ZSM-5分子筛拥有更多的介孔数量,形貌较好无杂相,粒度分布更均一,且所需晶化时间显著降低;微观混合效率对多级孔ZSM-5分子筛的形成有一定影响。本文为改善多级孔ZSM-5分子筛的工业化生产提供了一条新思路。     

自模板法制多级孔ZSM-5及其在MTA反应中的应用

以改良的Stober方法制得的介孔硅球为硅源兼硬模板剂,合成硅铝摩尔比为30的多级孔ZSM-5分子筛。采用XRD、FESEM、N_2吸附-脱附、NH_3-TPD等手段对合成的样品进行表征,研究晶化温度、晶化时间、晶化方法对分子筛形貌和结构性能的影响,并将其应用于甲醇制芳烃(Methonal to Aromatics,MTA)反应。结果表明,以介孔硅球作为硅源兼硬模板剂,在110℃条件下晶化72 h能够得到结晶度较高的ZSM-5分子筛,该分子筛含有丰富的介孔及大孔,比表面积高达529 m~2/g,且在MTA反应中表现出比较好的催化稳定性。     

ZSM-5/MCM-41复合分子筛的微波合成及催化性能

用微孔沸石硅源法微波合成ZSM-5/MCM-41复合分子筛,采用XRD、BET和NH₃-TPD技术对合成分子筛进行表征。结果表明,复合分子筛具有类MCM-41 的典型六方介孔结构,同时具有中孔和微孔结构,复合分子筛的总酸量介于HMCM-41酸量与HZSM-5酸量之间。利用脉冲微反装置考察合成分子筛的邻二甲苯异构化催化性能。结果表明,ZSM-5/MCM-41复合分子筛具有高于同硅铝比的MCM-41、ZSM-5和ZSM-5/MCM-41的机械混合物的催化活性。     

ZSM-5分子筛扩散受限问题研究进展

ZSM-5分子筛作为工业上应用较广泛的催化剂之一，一直是研究的热点。但传统的ZSM-5分子筛存在晶粒大、扩散困难和活性位点可及性差的问题，限制了在大分子催化方面的应用。对近年来通过调节凝胶化学因素和合成条件因素来改善分子筛扩散困难问题的方法和机理进行综述，并指出利用长链季铵盐作为结构导向剂能够合成具有自柱撑形貌的ZSM-5分子筛，具有良好的晶间介孔连通性，但其制备过程繁琐，成本昂贵。尿素和晶种等添加剂的引入以及二段晶化法的成功应用使得合成的成本降低，改善了晶间介孔，使得ZSM-5分子筛具有更好的扩散性能。     

ZSM-5分子筛碱处理的研究进展

ZSM-5分子筛由于其具有稳定的水热性、规整的孔结构、适宜的酸性分布,已经被广泛应用在石油化工领域。最近新兴的碱改性后处理办法是选择性的从分子筛骨架上脱去硅原子,从而在分子筛孔道体系中引入介孔和大孔,通过控制碱改性的条件,保护ZSM-5分子筛原先特有的微孔体系不被完全破坏,从而形成一个具有介微孔孔道梯级分布的ZSM-5分子筛。     

晶种法制备多级孔ZSM-5分子筛的研究

以铝酸钠为铝源、硅溶胶为硅源、Silicalite-1(S-1)为晶种,引入碳酸铵作为助剂,采用晶种法制备多级孔纳米ZSM-5团簇分子筛,考察了碳酸铵加入量、晶种加入量、水硅比和晶化温度对多级孔ZSM-5分子筛物性的影响。X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和N₂吸附-脱附表征结果表明：碳酸铵的加入降低了体系pH,减缓了分子筛成核速率,显著降低了ZSM-5分子筛的相对结晶度;当S-1加入量为5%～7%(质量分数)时,能够提高ZSM-5分子筛的比表面积和孔容;此外,水硅比对ZSM-5分子筛形貌影响显著,当水硅比为45时,能够合成出介孔分布更为集中的多级孔ZSM-5分子筛。由于多级孔纳米结构提高了活性位点与反应物的可接近性,同时降低了反应产物在孔道中停留时间,因此与分子筛ZSM-5-180相比,该分子筛在偏三甲苯与甲醇烷基化反应中表现出优异的稳定性及均四甲苯选择性。     

ZSM-5–SBA-15复合分子筛的制备

采用后合成法合成了ZSM-5–SBA-15微介孔复合分子筛,考察了m(ZSM-5)/m(SBA-15)、晶化时间、盐酸量、焙烧温度对烷基化催化性能的影响。在m(ZSM-5)/m(SBA-15)=0.2,晶化时间为18 h,盐酸量为20 m L,焙烧温度为550℃条件下,合成的复合分子筛催化剂的甲醇转化率为94.93%,对二甲苯选择性为45.46%。惰性SBA-15介孔分子筛抑制了ZSM-5外表面酸性,提高了对二甲苯的选择性。     

多级孔ZSM-5分子筛的加氢脱硫性能

以四头聚季铵盐为模板合成的多级孔ZSM-5分子筛为载体、Pd为金属组分制备新型介孔分子筛基Pd催化剂,考察其对4,6-二甲基二苯并噻吩的加氢脱硫活性,并与其他催化剂进行对比。结果表明,与常规ZSM-5分子筛基Pd催化剂和γ-Al2O3基Pd催化剂相比,以多级孔ZSM-5分子筛为载体制备的Pd催化剂表现出更高的加氢脱硫活性。该催化剂同时具有介孔和B酸中心,为4,6-二甲基二苯并噻吩的异构化和脱硫反应提供了更多的活性中心,使其能够发生甲基异构化反应,生成3,6-二甲基二苯并噻吩后进行氢解脱硫。     

ZSM-11分子筛的碱处理及其正十二烷催化裂解性能

研究了碱处理对ZSM-11分子筛的微观结构、酸性质和催化裂解性能的影响。采用不同浓度的氢氧化钠对ZSM-11分子筛进行碱处理,得到了级孔ZSM-11分子筛。用XRD,SEM,TEM, NH₃-TPD,N₂低温吸附-脱附等手段对碱处理后的分子筛进行了表征。以正十二烷为模型燃料,在550 ℃、4 MPa的条件下评价了分子筛的催化裂解性能。结果表明,碱处理导致HZSM-11分子筛晶粒内形成介孔、比表面积和酸量增加。碱处理的ZSM-11分子筛表现出较高的催化裂解活性。其中,用浓度为0.1 mol/L的氢氧化钠溶液处理的HZSM-11分子筛,催化活性最高。与未处理的HZSM-11分子筛相比,正十二烷的平均转化率提高了约58%。     

模板法调控多级孔ZSM-5催化褐煤挥发分制备轻质芳烃的研究

在相同的水热合成条件下,以氧化炭黑为硬模板和十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为软模板,经一步结晶法分别制得了一系列以晶内介孔为主和以无定形介孔为主的多级孔ZSM-5分子筛。通过采用次氯酸钠、双氧水和硝酸来氧化改性商业炭黑,以增加其亲水性及分散性,进而促进了ZSM-5在晶化过程中分子筛前体与炭粒之间的相互作用。重点阐述了不同碳源和CTAB对合成的多级孔ZSM-5物化结构特性的影响,并将该催化剂用于褐煤热解挥发分催化重整制备轻质芳烃的反应中。结果表明,成功构筑的孔径均一的微-介孔梯度的ZSM-5在催化重整褐煤热解挥发分提质过程中有效地解决了催化剂的扩散传质问题,抑制了催化剂失活。引入硝酸氧化改性炭黑晶化合成的ZSM-5分子筛在褐煤热解挥发分的催化重整反应中表现出了很好的催化性能,其中轻质芳烃含量达到27.0 mg/g,选择性为81.7%。此外,在氢气气氛下,该催化剂能够有效降低积炭的碳含量。     

ZSM-5分子筛改性及其柴油加氢降凝性能的研究

采用水热处理及酸处理对ZSM-5分子筛进行了改性,并采用X射线衍射、N2吸附脱附、氨气程序升温脱附等方法研究了改性工艺条件对ZSM-5分子筛晶型结构、比表面积、孔结构、酸强度和酸量等性质的影响规律,并对改性ZSM-5分子筛为主要酸性组分的柴油加氢降凝催化剂性能进行了研究,柴油产品凝点-38℃,十六烷值48.3,是优质的-35号低凝柴油调和组分。