多级孔沸石分子筛的制备及其催化应用研究进展

多级孔沸石分子筛在保留了微孔沸石优异的催化活性与择形性的同时,能够从本质上大幅提升沸石分子筛的传质与扩散效率,改善催化剂因积炭问题失活较快的弊端。本文介绍了当前阶段多级孔沸石分子筛的研究现状,主要基于孔径大小的差异,重点综述了微孔-介孔、微孔-大孔以及微孔-介孔-大孔三类具有多级孔道结构的沸石分子筛在制备及催化应用方面的最新研究进展,综合分析了各种制备方法在性能、成本、可操作性及应用上的利弊关系,并且指出,设计并可控地制备出具有多级孔道结构且在三维空间高度贯通的多级孔沸石分子筛材料以最大限度地提高催化效率,将会是未来多级孔沸石分子筛领域的研究重点。     

Beta分子筛加氢裂化催化剂的催化性能

以改性的Beta分子筛为酸性组元,W、Ni为活性金属组分,采用等体积浸渍法制备加氢裂化催化剂。在中压条件下对制备的加氢裂化催化剂进行活性评价,考察反应温度、反应压力及空速对催化性能的影响,结果表明,在反应温度376℃、反应压力10 MPa和空速1.0 h-1条件下,催化剂活性及选择性达到最佳。     

分子筛催化剂上二异丙苯异构化反应

通过筛选5种不同的催化剂，最终确定β沸石分子筛对二异丙苯异构化反应有良好的催化性能。考察了反应温度和空速对异构化反应转化率及选择性的影响，结果表明，170 ℃、3.5 MPa、空速2 h^－1下，β沸石上对二异丙苯的转化率45%，间二异丙苯的选择性69%。对催化剂的稳定性进行了考察，结果表明，在二异丙苯异构化反应中该催化剂表现出良好的稳定性。     

多级孔道沸石用于甲醇制丙烯反应研究进展

综述了多级孔道沸石结构、性能及制备方法的最新研究进展。多级孔道沸石因为介孔的引入强化了分子在孔道内的扩散,提高了目标产物的收率和选择性,在催化反应领域具有非常大的应用潜力。针对ZSM-5和SAPO-34两种不同的分子筛体系,介绍了多级孔道沸石制备的后处理法与模板法,指出控制后处理脱硅脱铝的程度以及探寻合适且廉价的模板剂是发展多级孔道材料的关键技术。最后对多级孔道沸石在甲醇制丙烯反应中的应用前景作了展望,得出保证分子筛合理的微孔/介孔比例、分布及催化剂合适的强度,是该材料应用于甲醇制丙烯反应的关键。     

多级孔道ZSM-5分子筛的合成及其催化应用

多级孔道ZSM-5分子筛具有微孔沸石分子筛良好的择形催化性能和介孔材料优异的传质扩散性能,在催化领域显示出良好的应用前景。本文综述了近年来多级孔道ZSM-5分子筛的研究进展,重点介绍了多级孔道ZSM-5分子筛的不同合成方法,包括后处理法、硬模板法和软模板法等,同时介绍了不同方法得到的多级孔道ZSM-5分子筛在催化反应中的应用,分析表明多级孔道ZSM-5分子筛以其良好的扩散性能和适宜的酸性提高了反应转化率和目标产物选择性。最后对多级孔道ZSM-5分子筛的发展方向进行了展望,指出研发简单、经济和环保的新合成路线是多级孔道ZSM-5分子筛发展中的重大挑战,深入研究多级孔道分子筛中介孔的形成机理和开发具有多级孔道整体式催化剂以及负载型多级孔道ZSM-5分子筛是今后的研究重点。     

H-Y/β双微孔沸石分子筛催化果糖脱水生成5-羟甲基糠醛的研究

研究了以H-Y/β双微孔沸石分子筛为催化剂,果糖脱水转化为5-羟甲基糠醛(HMF)的反应,考察不同催化剂、溶剂、助剂用量、反应温度和反应时间,以确定H-Y/Beta双微孔沸石分子筛催化剂催化果糖脱水转化为HMF的最佳反应条件。研究发现,以1 g果糖为原料,最佳反应条件为:催化剂0.05 g、溶剂二甲基亚砜(DMSO)30 mL、助剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)0.03 g、反应温度160℃、反应时间1.5 h,利用紫外分光光度法测定产物,并计算其产率为64.6%。     

剑麻纤维素合成多级孔SAPO-11分子筛及其临氢异构化性能

用酸碱处理的剑麻纤维素作为模板剂,采用一步水热法合成多级孔SAPO-11分子筛。对合成分子筛的形貌、孔结构和酸类型进行表征;以正十二烷作为原料,考察Pt负载量为0.5%(质量分数)的SAPO-11分子筛的异构化反应性能。结果表明:利用酸碱处理后的剑麻纤维素合成的多级孔SAPO-11分子筛具有较大的BET比表面积,分子筛中有明显的介孔产生,分子筛孔道内B酸和L酸的比值增加,在正十二烷的临氢异构化反应中表现出更为优异的催化性能。在反应温度为320℃,反应空速为2.0 h-1,反应压力为2 MPa,氢与油体积比为200:1条件下正十二烷转化率为95.36%时,异构烃收率为69.36%。     

剑麻纤维素合成多级孔SAPO-11分子筛及其临氢异构化性能EI北大核心CSCD

用酸碱处理的剑麻纤维素作为模板剂,采用一步水热法合成多级孔SAPO-11分子筛。对合成分子筛的形貌、孔结构和酸类型进行表征;以正十二烷作为原料,考察Pt负载量为0.5%（质量分数）的SAPO-11分子筛的异构化反应性能。结果表明：利用酸碱处理后的剑麻纤维素合成的多级孔SAPO-11分子筛具有较大的BET比表面积,分子筛中有明显的介孔产生,分子筛孔道内B酸和L酸的比值增加,在正十二烷的临氢异构化反应中表现出更为优异的催化性能。在反应温度为320℃,反应空速为2.0 h^-1,反应压力为2 MPa,氢与油体积比为200：1条件下正十二烷转化率为95.36%时,异构烃收率为69.36%。     

硼掺杂Y分子筛的合成、改性及烯烃脱除性能研究

采用水热合成法制备了硼掺杂Y分子筛（B-Y分子筛）,并对其进行铵交换和水热处理,得到了改性B-Y分子筛（B-USY分子筛）。利用多种表征技术对B-Y分子筛及B-USY分子筛的组成、孔道结构、酸性质进行了表征,并将改性后的B-USY分子筛应用于重整生成油脱烯烃反应。结果表明：引入硼以后,Y分子筛的晶胞参数减小、相对结晶度降低、骨架稳定性下降;硼的引入促使改性过程中脱铝深度增加,并且形成连通介孔。相比于未掺杂硼的Y分子筛改性后的USY分子筛,B-USY分子筛具有丰富的连通介孔和良好的孔道扩散性能,并且保留了更多弱的B酸位点。以重整C₇⁺芳烃为原料,在反应温度为170 ℃、反应压力为1.2 MPa、空速（LHSV）为10 h^-1条件下,B-USY分子筛催化剂的单程寿命较USY分子筛催化剂提升30%。     

混合分子筛对催化甲苯和三甲苯烷基转移性能的影响

以甲苯和三甲苯混合物为模型原料,研究了ZSM-5分子筛和12元环孔道丝光沸石及MAPO-36分子筛催化剂上的芳烃转化及烷基转移反应行为。在此基础上,对比了12元环孔道分子筛与ZSM-5混合分子筛催化剂的反应性能,尤其是MAPO-36分子筛在混合ZSM-5前后的性能变化。通过综合分析表征结果,并关联其在催化芳烃转化中的反应数据,发现ZSM-5与MAPO-36混合分子筛催化剂具有的孔道结构与酸性分布更利于烷基转移反应活性的最大限度发挥,反应温度可降20℃,氢耗降低,尾气量减少。     

N-对甲苯基丙烯酰胺和乙醇在多孔硅铝沸石上的高效迈克尔加成反应研究

以不同类型的酸性多孔沸石分子筛(ZSM-5、Beta、USY和MOR)为催化剂,在没有强碱添加剂的条件下实现N-对甲苯基丙烯酰胺和乙醇的迈克尔加成反应。利用X射线衍射、N_2-物理吸附和NH_3-程序升温脱附技术对沸石催化剂进行表征,并考察了不同类型的多孔沸石对反应活性和选择性的影响。结果表明,酸性多孔Beta沸石分子筛具有更好的催化活性。     

USY分子筛上苯与多仲丁苯烷基转移反应

在微型固定床反应器上研究USY分子筛对苯与多仲丁苯烷基转移反应的催化性能,考察反应温度、原料配比和空速等工艺条件对反应的影响。采用NH₃-TPD、吡啶IR吸附和N2吸附-脱附等手段对USY分子筛酸性质和孔结构进行表征。结果表明,USY分子筛在烷基转移反应中具有较好的催化性能,二仲丁苯转化率为87.7%,三仲丁苯转化率为19.3%,仲丁苯选择性为91.38%,与USY分子筛的多级孔道和较多B酸位有关。多仲丁苯转化率和仲丁苯选择性随反应温度的提高而增大,原料中苯的增加可提高仲丁苯选择性,空速对二仲丁苯转化率影响较小,但对仲丁苯选择性和三仲丁苯转化率影响显著。USY分子筛上反应较适宜的工艺条件为：反应温度240 ℃,反应压力3 MPa,苯与二仲丁苯物质的量比16,二仲丁苯空速1.4 h^-1。     

酸性沸石分子筛催化油酸异构化反应的研究

以酸性沸石分子筛催化油酸异构化制备支链油酸(ubc FA),并对产物加氢,得到C18饱和的支链脂肪酸(sbc FA)。采用气相色谱(GC)、气质联用(GC-MS)及核磁共振(NMR)技术对反应产物进行表征。研究了不同类型的酸性沸石分子筛对催化油酸异构化反应的活性差异,筛选出了对反应具有高活性高选择性的催化剂,最佳反应条件为:酸性丝光沸石分子筛6%(基于油酸质量),反应初压0.4 MPa,反应温度270℃,反应时间4 h。该反应条件下,油酸的转化率达98%,sbc FA的选择性达82%。     

酸性沸石分子筛催化油酸异构化反应的研究

以酸性沸石分子筛催化油酸异构化制备支链油酸(ubc FA),并对产物加氢,得到C18饱和的支链脂肪酸(sbc FA)。采用气相色谱(GC)、气质联用(GC-MS)及核磁共振(NMR)技术对反应产物进行表征。研究了不同类型的酸性沸石分子筛对催化油酸异构化反应的活性差异,筛选出了对反应具有高活性高选择性的催化剂,最佳反应条件为:酸性丝光沸石分子筛6%(基于油酸质量),反应初压0.4 MPa,反应温度270℃,反应时间4 h。该反应条件下,油酸的转化率达98%,sbc FA的选择性达82%。     

异构化反应改善小桐梓油生物柴油的低温流动性

以小桐梓油生物柴油为原料,在固定床连续反应器中,以Hβ型分子筛为催化剂,采用异构化反应改善生物柴油的低温流动性。考察了反应温度、质量空速、助剂(水)加入量等不同条件对生物柴油低温流动性的影响。实验结果表明,催化剂选用硅铝比为25的Hβ分子筛的情况下,反应温度为250℃、质量空速为1.0 h-1、助剂加入量为1.2%为最佳反应条件,小桐梓油生物柴油在最佳反应条件下进行异构化反应,凝点从1℃降低到-5℃,降幅为6℃。对生物柴油和异构化产物进行了色谱、质谱、核磁共振等表征,结果发现,低温流动性改善的原因是生物柴油的主要成分油酸甲酯、亚油酸甲酯发生了异构化反应,产生了带支链的异构体。     

多级孔道ZSM-5分子筛催化正庚烷裂解制烯烃性能

石脑油裂解制烯烃分子筛催化剂的性能同时受到酸性和扩散性质的影响,调变二者可以提升催化剂稳定性和烯烃选择性。采用溶剂挥发自组装方法制备了Si/Al物质的量比分别为30和50的多级孔道ZSM-5分子筛,经P和La修饰后,以正庚烷裂解作为探针反应,考察了多级孔道分子筛的催化性能,并与普通微孔分子筛进行了比较。结果表明：在正庚烷裂解制烯烃反应中,制得的纳米组装多级孔结构分子筛表现出更高的催化稳定性,双烯收率和丙烯选择性更高。Si/Al比的提高以及分子筛的多级孔道结构,有利于单分子裂解反应的发生,也有利于抑制氢转移等副反应的发生,从而降低了烯烃的损失。     

对二甲苯生产装置异构化反应工艺条件优化研究

介绍了中国石油辽阳石化分公司25万t/a对二甲苯装置异构化反应工艺流程。采用PAI-01乙苯转化型异构化催化剂代替原I-300乙苯脱烷基型催化剂,简单介绍了催化剂的组成、性能及异构化反应机理。考察了反应温度、反应压力、催化剂质量空速(WHSV)和氢烃摩尔比等工艺条件对PAI-01异构化催化剂性能的影响,对异构化反应工艺条件进行了优化。在催化剂质量空速4.0~4.5h-1、进料中乙苯质量分数10.5%~13.5%、氢烃摩尔比4.0~5.0的工艺条件下,综合考虑对二甲苯的平衡浓度、乙苯转化率和C_8芳烃损失3个方面的结果,提出催化剂运行中期比较适宜的工艺条件是反应温度376℃、反应压力1.26 MPa。     

水热晶化法合成Beta沸石分子筛的研究

Beta沸石分子筛是一种具有三维十二元环孔结构的高硅沸石分子筛,具有独特的催化性能,在石油炼制及精细化工中有着广泛的应用。本文以四乙基溴化铵(TEABr)和四乙基氢氧化铵(TEAOH)为模板剂,以硅溶胶或硅胶粉末为硅源,以铝酸钠为铝源通过水热晶化法合成了Beta分子筛,并通过XRD等手段对合成样品进行表征。同时详细考察了模板剂浓度、晶化温度、晶化时间等因素对Beta分子筛晶化过程的影响,得到了合成Beta分子筛的最佳合成条件。     

ZSM-5分子筛在MTP反应中的催化性能

合成了3种不同晶粒尺寸的ZSM-5分子筛,并制得MTP催化剂,对ZSM-5分子筛催化剂在MTP反应中的性能进行系统研究。采用XRD、SEM、N2物理吸附和TGA等对ZSM-5分子筛催化剂进行表征,发现小晶粒的ZSM-5分子筛具有良好的抗积炭性能,在MTP反应中具有较高的稳定性。采用小晶粒分子筛制成的催化剂,考察反应工艺条件对催化剂催化性能的影响,结果表明,丙烯选择性随反应温度和空速提高而增加,降低反应压力和提高水醇质量比也有利于提高丙烯选择性,为调整MTP工艺的产物分布和优化反应工艺条件提供了技术依据。     

甲胺择形催化剂研究

制备了甲醇胺化用稀土及硅改性丝光沸石催化剂，在温度330-350℃，2.0MPa条件下研究了丝光沸石分子筛硅铅比，粘结剂，反应温度和空速对催化剂在甲胺反应中择形性能的影响，结果显示，催化剂的制备和使用过程对催化剂择形性能有显著影响。