ZSM-5催化剂在多周期MTP反应中的再生行为

采用热重分析探讨了经过多周期MTP反应后的工业ZSM 5催化剂的再生行为,考察了催化剂积炭量、烧炭温度及氧分压对烧炭再生过程的影响。将不同周期催化剂的酸性和孔道结构作为动力学模型预测的重要因素,建立了多周期ZSM 5催化剂的本征烧炭反应动力学模型。结果表明：当再生气流量为70 mL/min时,可排除失活催化剂的外扩散,不同周期失活催化剂的积炭类型较为接近;随着反应 再生周期数的增加,碳级数逐渐变小、氧分压级数逐渐增大,构建的模型能较好地与实验数据拟合,相对误差在5%左右。     

甲醇转化制丙烯(MTP)ZSM-5 催化剂的失活行为研究

 采用IR、TG、低温N₂-吸附等表征手段对用于甲醇制丙烯(MTP)反应的高硅小晶粒ZSM-5 催化剂的结焦和失活过程进行研究，结果表明, ZSM-5催化剂具有良好的水热稳定性；分子筛孔道中的可溶性结焦主要以三甲基苯为主，含量存在一个积累过程，并在48h 达到最大值，随后保持相对稳定；分子筛表面积炭堵塞孔道是导致催化剂失活的主要原因，即积炭量随反应时间延长而持续增加，当其外表面容纳不了更多的积炭时，形成的积炭物质将堵塞沸石孔口，从而使得催化剂在770h后突然失活。     

ZSM-5催化剂在乙醇脱水反应中的失活与再生

在固定床反应器中进行了ZSM-5分子筛催化乙醇脱水生成乙烯反应的积碳失活实验,采用X射线衍射、热重、傅里叶变换红外光谱、低温氮吸附和核磁共振等方法对催化剂进行了表征。结果表明,在乙醇脱水反应中,催化剂表面的积碳导致分子筛微孔堵塞是造成催化剂失活的主要原因,积碳物种主要是带有双键的聚合态化合物(或芳香族化合物)。再生后的催化剂仍具有良好的活性和稳定性,在1000h的反应过程中,乙醇转化率始终在99.5%以上,乙烯收率也保持在98%以上。同时再生过程未改变分子筛中铝的状态。     

水热处理前后ZSM-5分子筛MTP反应催化性能研究

以粗孔硅胶为硅源经水热晶化制备了粒径约400nm~1μm的ZSM-5分子筛,并进行水热处理。采用SEM、XRD、NH3-TPD、N2物理吸附等方法对其结构进行了表征。比较研究了其水蒸气处理前后对甲醇制丙烯(MTP)反应的催化性能。结果表明,水热处理使ZSM-5分子筛酸中心数量减少,酸强度减弱,但孔容和孔径增大,从而使丙烯选择性及催化稳定性提高。     

分子筛重整催化剂Pt/HZSM-5积炭失活研究

以正辛烷为模型化合物,在固定床连续微型反应装置上进行分子筛重整催化剂的积炭失活试验。利用热重-差示扫描量热分析（TG-DSC）、低温氮吸附、X射线衍射（XRD）、氨程序升温脱附（NH3-TPD）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、透射电镜（TEM）等技术,对新鲜剂和失活剂进行表征,研究了积炭量对催化剂物化性质的影响。结果表明：失活Pt/HZSM-5上的积炭主要为纳米管状积炭。积炭主要沉积在孔径小于4 nm的小孔内,造成催化剂比表面积和孔体积下降,平均孔径增大;同时发现ZSM-5的晶系由单斜晶系转变为正交晶系;积炭反应优先发生在强酸中心上,随积炭含量的增加,B酸和L酸中心大幅减少,尤以B酸中心更甚。     

ZSM-5型沸石催化剂的结焦与失活

本文对ZSM-5型沸石催化剂结焦与失活的关系进行了系统的评述.探讨了ZSM-5沸石的酸度和微孔结构对结焦过程的影响.     

不同硅源合成ZSM-5分子筛及其MTP反应催化性能

分别以硅溶胶和粗孔硅胶为硅源合成ZSM-5分子筛样品A和B,用XRD、SEM、XRF、NH3-TPD方法对合成的样品进行了表征,并考察了用盐酸和硝酸铵分别进行离子交换活化对其甲醇制丙烯（MTP）催化反应性能的影响。结果表明,样品A和B粒度分布均匀,粒径在500nm以下,样品B晶粒略小,且酸性较强;样品A以硝酸铵交换可保持催化剂活性,而对于酸性较强的样品B,盐酸交换可提高丙烯选择性,降低烷烃生成量。     

改性HZSM-5催化剂用于MTP反应的研究

考察了不同硅铝比的HZSM-5催化剂和磷、镁或铈改性的HZSM-5催化剂在甲醇制丙烯(MTP)反应中的催化性能。研究了在Mg-HZSM-5和Ce-HZSM-5的催化作用下,反应温度、液时空速、进料组成对MTP反应的影响。确定较佳的反应条件为:温度为380℃～400℃,WHSV在5 h-1左右,纯甲醇进料。在此条件下,Ce-HZSM-5的丙烯产率达55%。     

甲醇制丙烯过程中ZSM-5催化剂的失活行为

采用IR、TG、低温N2-吸附等手段对用于甲醇制丙烯（MTP）反应的高硅小晶粒ZSM-5催化剂的结焦和失活过程进行研究。结果表明，ZSM-5催化剂具有良好的水热稳定性；分子筛孔道中的可溶性结焦物主要以三甲基苯为主，含量存在一个积累过程，并在48h达到最大值，随后保持相对稳定；分子筛表面积炭堵塞孔道是导致催化剂失活的主要原因，即积炭量随反应时间延长而持续增加，当其外表面容纳不了更多的积炭时，形成的积炭物质将堵塞沸石孔口，从而使得催化剂在770h后突然失活。     

甲苯歧化反应中ZSM-5沸石催化剂积碳规律的研究

采用积分反应器研究了甲苯非临氢歧化反应中ZSM-5沸石催化剂的积碳规律,得到了积碳速率与反应时间的关联式,并考察了不同反应参数对积碳的影响。结果表明,随着歧化反应的进行,积碳量逐渐增加,而积碳速率逐渐下降;提高反应温度及使用低硅铝比的沸石催化剂,均导致积碳及失活速率加快;在实验范围内,空速及催化剂颗粒度对积碳过程无显著影响。此外,反应初期催化剂上的少量积碳有利于甲苯歧化反应,但积碳量达到一定程度后,甲苯转化率及二甲苯收率均显著下降。     

纳米晶堆积多级结构ZSM-5分子筛的设计合成及其催化甲醇制丙烯反应性能

采用硅凝胶原位转化自组装的方法,并且没有使用第二模板剂或有机添加剂情况下,成功地水热合成了纳米晶堆积多级结构ZSM-5分子筛。对合成样品进行了N₂吸附-脱附、SEM、TEM和XRD表征,并考察其催化甲醇转化制丙烯(MTP)反应性能。结果表明,多级结构ZSM-5分子筛由50~90 nm的ZSM-5晶体堆积而成,具有丰富的介孔结构;其介孔孔容和外比表面积相对常规ZSM-5分子筛和纳米晶ZSM-5分子筛都有较大的提高,并且结晶度良好。相对于纳米晶ZSM-5分子筛,纳米晶堆积多级结构ZSM-5分子筛由于其结构上的优势,具有更好的扩散性能,能够有效地提高催化寿命及丙烯选择性,在产品分离上也具有极大的优势。     

不同铝源合成ZSM-5分子筛及其MTP催化性能

分别采用偏铝酸钠、硫酸铝、异丙醇铝为铝源合成了ZSM-5分子筛,考察了铝源对ZSM-5分子筛晶化过程及最终产物物理化学性质的影响.用XRD、SEM、XRF、NH3-TPD方法对合成的样品进行了表征,并以甲醇制丙烯(MTP)反应评价其催化性能.结果表明,以偏铝酸钠为铝源合成的ZSM-5分子筛,粒度分布均匀,分散性良好,而且产物硅/铝比与投料硅/铝比基本一致,在MTP反应中具有较高的催化活性和丙烯选择性.而以异丙醇铝为铝源合成的ZSM-5分子筛样品虽然也为纳米级,但由于其酸性较强,在MTP反应中失活较快.     

四乙基氢氧化铵后晶化处理对ZSM-5分子筛结构及其甲醇制丙烯催化性能的影响

采用四乙基氢氧化铵（TEAOH）溶液对以四丙基氢氧化铵（TPAOH）为模板剂合成的高硅ZSM 5分子筛进行“后晶化”处理,制得晶内扩孔的多级孔ZSM 5分子筛。采用X 射线衍射仪（XRD）、N2物理吸附、透射电子显微镜（TEM）、氨气程序升温脱附仪（NH3 TPD）等对母体及改性后的ZSM 5分子筛进行物化性能表征,并采用固定床微反应装置考察其在甲醇制丙烯（MTP）反应中的催化性能。结果表明,TEAOH后晶化处理使高硅ZSM 5分子筛形成晶内介孔,在相对结晶度保留较高的同时,介孔孔容增加超过50%,成为具有微、介孔结构的多级孔分子筛。在反应温度480℃、反应压力01 MPa、甲醇/水质量比1/1、甲醇质量空速45 h-1的条件下,多级孔ZSM 5分子筛的丙烯碳基收率比母体ZSM 5分子筛略有提高,寿命由改性前的25 h增加至100 h。     

磷改性ZSM-5/磷酸铝复合分子筛在甲醇制丙烯反应中的应用

以磷酸二氢铵对ZSM-5/磷酸铝 (ZSM-5/AlPO₄-m) 复合分子筛进行P改性,得到wP-ZSM-5/AlPO₄-m催化剂,采用XRD、N₂吸附-脱附、NH₃-TPD和FT-IR表征其物化性能,并系统地考察了在甲醇制丙烯(MTP)反应中,wP-ZSM-5/AlPO₄-m中P质量分数,反应温度、空速(MHSV)等反应条件对该复合分子筛催化性能的影响。结果表明,P改性可以有效地调节ZSM-5/AlPO₄-m的比表面积及酸性分布,3%P-ZSM-5/AlPO₄-m催化剂中B酸与L酸中心数的最大比达到3.03。当反应温度为500℃、MHSV为1 h-^-1时,3%P-ZSM-5/AlPO₄-m催化剂表现出最佳的MTP活性和稳定性;反应持续73 h,甲醇转化率保持100%,丙烯的单程选择性和产物中丙烯/乙烯摩尔比分别保持在50.0%和5。     

在ZSM－5分子筛上引入Zn、Ga物种对乙烷芳构化的影响

报道了在Ｚｎ、Ｇａ改性的ＺＳＭ－５分子筛上进行乙烷芳构化与乙烯芳构化反应的结果，并考察了反应温度对Ｚｎ－ＺＳＭ－５催化剂乙烷芳构化性能的影响和催化剂Ｇａ－ＺＳＭ－５的焙烧时间对其性能的影响等。试验结果表明：（１）乙烷脱氢活化步骤是乙烷芳构化反应的控制步骤，Ｚｎ、Ｇａ物种对乙烷脱氢活化起着至关重要的作用，并且ｚｎ物种的作用大于Ｇａ物种。Ｚｎ、Ｇａ物种还能促进聚合环化物脱氢向芳烃转化：（２）升高反应温度对乙烷脱氢活化和聚合环化物脱氢有利，同时会使聚合环化物的裂解反应速度增加，因而在乙烷芳构化反应中存在最佳温度；（３）延长焙烧时间，有利于乙烷的活化及乙烯、Ｃ＿３等芳构化中间产物向芳烃的转化。     

In-situ Synthesis of ZSM-5 Zeolite from Metakaolin/Spinel and Its Catalytic Performance on Methanol Conversion

ZSM-5 zeolite was in-situ synthesized from metakaolin or spinel by incorporating additional silica and alumina sources, respectively. The ZSM-5 zeolite was characterized by X-ray diffractometry (XRD), scanning electron microscopy (SEM), Fourier transform infrared (FT-IR) spectroscopy and N2 adsorption measurement. This supported zeolite was tested on the methanol to propylene (MTP) processes. Experimental results showed that the ZSM-5 zeolite exhibited high selectivity for propylene. The yield of propylene on ZSM-5 zeolite made from metakaolin was increased by 17.73%, while that on ZSM-5 zeolite made from spinel was raised by 9.90%, compared to that achieved with the commercial ZSM-5 zeolite. The significant increase in propylene production is probably due to the distinctive morphology of the ZSM-5 zeolite, which possessed a rough external surface covered with sphere-like particles and distribution of small crystals sized at around 400-500 nm. This morphology could help to generate more crystal defects so that more active centers could be exposed to the reaction mixture. In addition, the zeolite product had a gradient pore distribution and many medium Bronsted acid sites, both of which might also contribute to the increased propylene production.     

多级孔ZSM-5性质及其对甲醇制丙烯催化性能的影响

以十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为介孔导向剂水热晶化法合成了介孔孔容可控的多级孔ZSM-5分子筛,并考察了其多级孔性质及表面酸性质对甲醇制丙烯（MTP）反应产物分布的影响。结果表明：CTAB的添加基本没有影响晶体的结晶度及比表面积,但明显减小了晶粒大小;介孔孔容增大,改善了分子扩散能力,抑制了氢转移二次反应,有利于丙烯及低碳烯烃（C2=~C4=）总选择性的提高;而表面酸量增加却促进了氢转移二次反应,引起丙烯及低碳烯烃的选择性降低、烷烃及C5+高碳组分选择性增加,不利于低碳烯烃的生成。     

FeCrAl合金丝网上ZSM-5分子筛膜的制备及其催化性能

采用原位生长法制备了以FeCrAl合金丝网为载体的ZSM-5分子筛膜催化剂,用XRD和SEM表征了催化剂的结构与形貌。以正辛烷气相裂解为探针反应,对分子筛膜的催化活性进行了表征。结果表明,在其余反应条件相同的情况下,采用一步法合成的ZSM-5(C)膜或二步法合成的ZSM-5(M)膜为催化剂,正辛烷的裂解转化率均高于以空白载体为催化剂的,且ZSM-5(C)膜比ZSM-5(M)膜具有更高的催化活性。400℃时,ZSM-5(C)膜和空白载体催化正辛烷裂解的转化率分别为24.2%和2.0%。具有裂解催化活性的ZSM-5分子筛膜在吸热燃料方面有良好的应用前景。