特殊形貌SAPO-44分子筛催化甲醇转化制低碳烯烃性能研究

SAPO-44分子筛具有与SAPO-34分子筛同样的CHA拓扑结构,在甲醇转化制低碳烯烃(MTO)反应中具有优良的催化性能,但传统SAPO-44分子筛单一的微孔孔道结构限制了反应物和产物分子的扩散,分子筛的传质扩散性能有待进一步提高。通过水热法在合成体系中添加氯化铵制备了特殊形貌的SAPO-44分子筛,采用XRD、SEM、N₂吸/脱附和NH₃-TPD研究了合成体系中氯化铵的添加量对所合成SAPO-44分子筛的晶相结构、形貌、孔结构性质以及酸性质等物理化学性质的影响,并考察了所合成的SAPO-44分子筛在MTO反应中的催化性能。结果表明,氯化铵的添加降低了分子筛晶化体系的pH值;未添加氯化铵合成的SAPO-44分子筛的粒径为14.79μm,形貌为传统立方体,添加氯化铵后合成的SAPO-44分子筛呈新型特殊形貌结构,并且粒径减小。当n(NH₄Cl):n(Al₂O₃)=0.25时合成的SAPO-44分子筛粒径为7.58μm,呈飞碟形结构;当n(NH₄Cl):n(...     

甲醇制烯烃SAPO-34分子筛基催化剂

综述了甲醇制烯烃的反应机理,常用SAPO-34分子筛基催化剂的结构、性能、合成及改性方法,以及目前工业的应用现状。提出了合成甲醇制烯烃催化剂所需要的原料、催化剂的成型技术、制备强度更高的催化剂等是目前催化剂开发的主要问题,以及今后研究的方向。     

液相晶化法合成SAPO-34分子筛及其催化甲醇制低碳烯烃反应

分别以磷酸、拟薄水铝石和硅溶胶为磷源、铝源和硅源,吗啡啉和四乙基氢氧化铵为模板剂,采用液相晶化法合成了SAPO-34分子筛。通过X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、扫描电子显微镜、BET等方法对合成的SAPO-34分子筛进行了表征,并对其甲醇制低碳烯烃(MTO)反应的催化性能进行了考察。实验结果表明,采用液相晶化法制备的SAPO-34分子筛的比表面积大于400m2/g、平均晶粒度为2μm、结晶度较好;以制备的SAPO-34分子筛为催化剂进行MTO反应,在n(甲醇):n(水)=1:1、反应温度440℃、重时空速4.8h-1的条件下,甲醇转化率在98%以上,乙烯和丙烯的总选择性达85%。     

SAPO-34分子筛催化氯甲烷制取低碳烯烃的性能

采用水热合成法制备了SAPO-34分子筛,并采用XRD,SEM,NH3-TPD等方法对其物理化学性质进行了表征。利用不锈钢固定床积分反应器,考察了反应温度、重时空速、N2与氯甲烷的体积比对催化氯甲烷制取低碳烯烃反应的影响。表征结果显示,SAPO-34分子筛均为三维立方晶体,晶粒大小较均一,约为1~2μm。实验结果表明,SAPO-34分子筛催化氯甲烷的反应属于非稳态快速失活的反应过程,当重时空速从0.95 h-1增至3.78 h-1时,氯甲烷转化率明显下降;升高反应温度,乙烯选择性逐渐增加,丙烯选择性略有降低;当反应温度为500℃时,随反应时间的延长,甲烷选择性逐渐达到50%左右,成为主要产物。SAPO-34分子筛再生后,初始乙烯选择性明显增加,初始丙烯选择性略有降低,最终乙烯和丙烯的选择性分别保持在40%和35%左右。     

SAPO-34/SiO_2催化甲醇制烯烃

采用水热法合成了SAPO-34分子筛,并用X射线粉末衍射仪和扫描电子显微镜对SAPO-34分子筛的结构进行了表征,同时探讨了黏合剂种类、甲醇分压、催化剂粒径和硅源等对SAPO-34分子筛催化甲醇制烯烃(MTO)反应性能的影响。实验结果表明,在MTO反应中,三烯(乙烯、丙烯和丁烯)选择性在反应初期存在明显的诱导期;以S iO2为黏合剂合成的SAPO-34/S iO2催化剂不但可缩短MTO反应的诱导期,三烯选择性也较未添加黏合剂或以A l2O3为黏合剂时高1~2个百分点;且当催化剂活性明显下降时,三烯选择性下降的幅度较小。催化剂粒径、甲醇分压及硅源对催化剂的诱导期也有明显的作用。在甲醇分压低于19kPa、催化剂粒径0.25~0.38mm、S iO2为黏合剂、硅酸四乙酯为硅源时,SAPO-34/S iO2催化剂的MTO性能明显提高。     

ZSM-5/SAPO-34复合分子筛的合成及甲醇制烯烃催化性能

将预处理的ZSM-5分子筛加入到SAPO-34分子筛的合成混合物中,合成了ZSM-5/SAPO-34双微孔复合分子筛。采用XRD、SEM、FT-IR、NH3-TPD对其结构及物化性能进行了表征,并以甲醇制烯烃(MTO)反应对其催化性能进行了评价。结果表明,以该复合分子筛为催化剂时,甲醇转化率可以长时间维持近100%水平,其催化稳定性远远高于SAPO-34分子筛;与ZSM-5分子筛和相应的机械混合样品相比,具有更高的乙烯、丙烯选择性。因此,ZSM-5/SAPO-34复合分子筛有可能是一种适宜的MTO反应催化剂。     

不同模板剂合成SAPO-11分子筛及其甲醇制烯烃催化性能

分别采用不同模板剂二正丙胺(DPA)、二异丙胺(DIPA)、二正丙胺和二异丙胺的混合物(DPA+DIPA)以及二乙胺(DEA)合成SAPO-11分子筛,并用XRD、SEM、低温氮物理吸附和NH3-TPD等手段进行了表征。在固定床反应装置上考察了合成的SAPO-11在甲醇转化制烯烃反应中的催化性能。结果表明,不同模板剂能形成同一种SAPO-11分子筛,但晶形、酸性等均有差异,且模板剂种类不同对分子筛的催化转化性能有重要影响。     

SAPO-34催化甲醇制烯烃反应积炭机理及改性研究进展

SAPO 34分子筛被认为是最有应用前景的甲醇制烯烃（MTO）反应催化剂。目前影响SAPO 34分子筛工业化应用的主要问题是易积炭失活,单程寿命极短。SAPO 34催化MTO反应过程中积炭主要来源于活性中间体的转化和烯烃的二次反应,且反应温度对积炭反应具有重要影响。现有的SAPO 34分子筛改性调变以延长寿命的手段主要从其表面酸性质和结构性质入手,但效果不明显,主要原因是SAPO 34特有的拓扑结构没有改变,积炭前驱体的扩散限制没有得到显著缓解。基于积炭形成机理以及目前延长SAPO 34反应寿命的主要改性手段,笔者针对SAPO 34反应寿命延长效果不明显的瓶颈问题,提出了制备具有微介孔结构的金属氧化物/分子筛复合结构催化剂的新思路,同时通过适当降低反应温度,以进一步抑制积炭生成,延长催化剂寿命。     

甲醇制低碳烯烃分子筛催化剂研究进展

MTO(甲醇制烯烃)和MTP(甲醇制丙烯)是两个重要的轻烯烃生产新工艺。总结用于MTP、MTO的催化剂的研究进展,着重介绍了ZSM-5和SAPO-34两种分子筛催化剂的改进。     

甲醇制烯烃反应过程中SAPO-34分子筛催化剂的积碳行为研究

在固定床积分反应器内考察了甲醇制烯烃反应过程中SAPO-34分子筛催化剂(以下简称催化剂)上积碳的生成规律,实验结果表明,随着反应温度的升高,催化剂积碳量呈指数规律增长,反应初始阶段的积碳生成速率很快,随后趋于平缓;用水作稀释剂,可以有效地减缓催化剂的积碳速率;催化剂床层内呈现明显的积碳分布,床层入口处的积碳量(质量分数)平均为9.56%,而出口处的积碳量仅为3.20%,符合平行失活机理。积碳催化剂的傅里叶变换红外光谱和热重分析结果表明,反应温度不同,积碳的组成也不同,较低反应温度下生成的积碳主要以脂肪烃为主,而在较高的反应温度下,积碳中多环芳烃的比例增大。     

多级结构SAPO-34分子筛的制备及其催化反应性能

以干凝胶法为基础,通过改变凝胶脱水方式制备了纳米颗粒堆积的多级结构SAPO-34分子筛,采用XRD、SEM、物理吸附仪、O_2-DTA以及激光粒度仪等对其进行表征,并开展MTO催化反应性能研究。结果表明,多级结构的SAPO-34分子筛颗粒尺寸较大,由片状结构堆叠而成,片状结构则由80～150nm之间小颗粒聚集而组成,总比表面积和介孔孔容分别为702m~2/g和0.44mL/g,介孔平均孔径达到19.5nm;与水热合成法以及常规干凝胶法制备的SAPO-34分子筛相比,含多级结构的SAPO-34分子筛具有更好的扩散性能,在其催化MTO反应进行至200min后,甲醇转化率仍可达到96.8%,双烯烃(乙烯+丙烯)选择性达到83.48%,表现出较好的抗积炭能力和反应性能。     

球型SAPO-34分子筛的合成及其MTO性能考察

利用变温陈化法合成球型SAPO-34分子筛,对其进行了XRD和SEM表征,并考察了其在甲醇制烯烃(MTO)反应中的催化性能。结果表明:合成的分子筛颗粒的平均大小为10μm,是由数个平均晶粒大小约为600nm的SAPO-34晶体聚集而成;在最佳反应条件催化剂装量0.5g、反应温度450～500℃、水醇质量比1、甲醇空速0.1mL/(g/min)下,该催化剂的甲醇的转化率可达95%,且乙烯+丙烯的选择性可达76%。     

硅溶胶原料对SAPO-34分子筛及其对MTO反应性能的影响

采用常规水热合成法,以三乙胺-二乙胺作为混合模板剂,在相同的物料配比下,考察了硅溶胶原料变化对SAPO-34分子筛物化性能及其对甲醇制烯烃催化性能的影响。研究发现,硅溶胶原料不同导致所合成SAPO-34分子筛的物性和催化性能有所差异,低浓度硅溶胶合成的分子筛中硅含量高,弱酸和强酸中心较多;分子筛活性有所不同;乙烯选择性有差异,而丙烯选择性差异不大;丙烷、丁烷选择性高低与分子筛酸密度变化规律一致,其可能是通过丙烯、丁烯氢转移反应生成;而乙烷选择性高低与与分子筛酸性变化规律不一致,可能是乙烷的生成并不是按照氢转移反应进行,而是按照烷基苯侧链裂解路径进行。     

Synthesis of hierarchical SAPO-34 and its enhanced catalytic performance in methanol to propylene conversion process

ABSTRACT

Hierarchical SAPO-34 molecular sieve was synthesized hydrothermally in the presence of different concentrations of n-propylamine (NPA) as the mesoporous generating agent. It has been found that the mesoporous structure and morphology of the hierarchical SAPO-34 was depended to the amount of NPA used. The catalytic activity of the synthesized materials for methanol to propylene conversion were evaluated. A high selectivity for propylene (44.5%) compared to a conventional microporous SAPO-34 (28.7%) was observed with propylene to ethylene (P/E) ratio (3.6) which was attributed to the less total acidic sites measured by NH3-TPD and the optimal combination of mesoporous and microporous reaction paths. The synthesized hierarchical SAPO-34 catalysts were characterized by XRD, FE-SEM, BET, NH₃-TPD and TGA techniques.     

不同硅铝比SAPO-44分子筛合成及甲醇制烯烃催化性能研究

以环己胺为模板剂,合成了不同硅铝比的SAPO-44分子筛,分别采用XRD、SEM、NH3-TPD等表征手段对所合成的样品进行了表征,并在固定床上考察了样品的甲醇制烯烃催化性能。结果表明,随着硅铝比的增加,样品的相对结晶度有所增加,表面酸性有增强的趋势,分子筛晶体出现一些非立方晶体物种;同时,初始烯烃选择性随着硅铝比的增加而降低,反应产物中的丙烯/乙烯质量比则呈现升高的趋势。     

SAPO-34分子筛的合成及影响因素研究进展

低碳烯烃是十分重要的工业化工原料,尤其是乙烯和丙烯,市场需求量越来越大,而SAPO-34分子筛是甲醇制烯烃工艺发展的决策性因素.介绍了SAPO-34分子筛的合成方法和影响因素,通过调变SAPO-34分子筛的组成、模板剂、合成条件等因素可制备出符合工业要求的催化剂.对SAPO-34分子筛的发展方向进行了展望,高性能低污染...     

甲醇制烯烃催化剂SAPO-34合成方法的研究进展

SAPO-34分子筛因其特殊的菱形沸石(CHA)8元环孔道结构,以及其物理化学性质在MTO中对乙烯、丙烯具有很高的选择性。而合成方法、原料、工艺等诸多条件因素都影响着SAPO-34分子筛的孔道结构特征、比表面积大小、结晶程度和反应性能。本文综述了水热合成法、声波化学法、液相晶化法、气相转移法及微波辐射法的合成特点及对分子筛结构、晶相等方面的影响。目前,分子筛在工业生产中易出现积炭、再生性能差且寿命短等问题,因而在合成研究中,综合各种方法优缺点,开发研究出一种简单易行、性能稳定且成本低廉的合成工艺是分子筛研究的重点方向。