正戊烷与甲醇制芳烃工艺条件的优化

以负载ZnO的ZSM-5为催化剂,利用固定床微型反应装置系统地考察了反应温度、反应空速、投料摩尔比对甲醇与正戊烷共芳构化反应的影响.结果表明:与单独芳构化相比,正戊烷与甲醇共芳构化可提高芳烃的选择性,抑制干气的生成;随着甲醇与正戊烷摩尔比的增大,正戊烷的转化率下降;正戊烷与甲醇在ZSM-5分子筛上进行芳构化反应的适宜反...     

Zn/ZSM-5催化剂在甲醇制芳烃(MTA)反应中的失活与再生

在固定床反应器中进行Zn/ZSM-5分子筛催化甲醇转化制芳烃反应的积炭失活实验,采用X射线衍射,傅里叶变换红外光谱,N_2吸附-脱附,氨气程序升温脱附,热重等方法对新鲜及失活催化剂进行了表征。结果表明,在甲醇制芳烃反应中,催化剂的失活主要是由于催化剂表面积炭导致的微孔堵塞引起的,据分析结果推测积炭物种主要是芳香族化合物或带有双键的聚合态化合物。失活催化剂经再生后,催化剂平均孔径增大,稳定性增强,在312h的反应过程中,甲醇转化率始终保持99.8%以上,但芳烃的收率及选择性下降。     

改性HZSM-5分子筛催化正戊烷与甲醇共芳构化反应

采用浸渍法对HZSM-5分子筛进行改性,得到不同金属离子改性的分子筛,并且借助X射线衍射法和吡啶吸附红外光谱法对催化剂性质进行了表征。在固定床微反装置中,以正戊烷与甲醇为共芳构化反应原料,评价了改性HZSM-5分子筛催化剂的反应性能。结果表明:由Zn,Ag,Ni离子改性的催化剂相对结晶度依次为89.30%,88.96%,91.32%;当金属离子负载质量分数为2%时,采用Zn离子改性HZSM-5分子筛(SiO_2/Al_2O_3,摩尔比,38)催化剂,在反应温度为475℃,原料烃质量空速为2.0 h~(-1)及常压条件下,甲醇和正戊烷转化率分别约为100%,92.76%;当甲醇/正戊烷(摩尔比)为1∶1时,正戊烷转化率降至87.89%;甲醇的加入可抑制干气生成;共芳构化反应中存在协同作用,提高了芳烃选择性。在正戊烷与甲醇共芳构化反应中,当金属离子负载质量分数为2%时,与Zn离子改性催化剂相比,Ni或Ag离子改性的正戊烷转化率提高了约10个百分点。     

双金属改性ZSM-5/L复合分子筛的制备及其催化芳构化反应性能

采用分级改性的方法制备Zn-ZSM-5/Pt-L核壳型双金属催化剂,通过改变金属负载量的组配方式对催化剂表面酸性进行调控,利用X射线衍射(XRD)、氮气吸附脱附、氨气程序升温脱附(NH3-TPD)、吡啶吸附-原位傅里叶变换红外光谱(Py-FTIR)等手段进行表征,并以正戊烷为原料对催化剂的轻烃芳构化性能进行评价。结果表明,在复合分子筛核壳结构的基础上,分级引入双金属的改性方式有效地调控了催化剂表面的酸分布以及L/B酸比例,使双金属催化剂更好地发挥L酸和B酸的协同催化作用,当Zn和Pt负载量分别为1.0%和0.6%时所表现出的催化性能最优,其正戊烷芳构化反应的转化率为99.1%、芳烃选择性达到47.2%。     

工业装置渣油加氢失活催化剂孔结构研究

将渣油加氢失活催化剂进行甲苯抽提处理掉可溶油分后,采用碳硫分析、X射线荧光分析以及N₂吸附脱附对催化剂进行表征。结果表明：沿物流方向,失活剂的孔容和比表面积均呈现先增加后减小的趋势,再生剂的孔容和比表面积则呈现了逐渐增加的趋势;金属沉积造成的不可逆失活影响越来越小;失活剂的N₂吸附-脱附曲线回滞环范围增加,孔径尺寸变小。保护剂、保护-脱金属过渡剂、脱金属剂在失活后孔结构损坏程度较大,主要是由于金属沉积量大,再生后也不能恢复;而脱金属-脱硫过渡剂、脱硫剂、脱残炭剂在失活后孔结构损坏程度较小,积炭是其失活的主要原因,并且再生后孔结构可以恢复。最后归纳了催化剂的3种失活模式,对渣油加氢催化剂孔道结构的设计提出了建议。     

直馏汽油芳构化改质催化剂失活原因分析和工业失活催化剂的再生

对直馏汽油芳构化改质催化剂失活的因素分别进行了试验研究，结果表明：原料油中的氮化物、原料油含有的水溶性碱类物质及反应过程中催化剂的结焦是导致直馏汽油芳构化改质催化剂失活的主要因素。因此，对直馏汽油芳构化的原料油，要求其中氮化物质量分数不得超过5．0μg／g，且不得含有水溶性碱类物质。对水溶性碱类物质中毒的直馏汽油芳构化催化剂，可以通过化学法脱碱、补充活性金属及活化处理等措施使其再生恢复活性。     

蜡油加氢处理催化剂失活原因分析及再生性能考察

对某炼油厂蜡油加氢装置中反应器上床层出现明显失活现象的催化剂进行了失活原因分析和再生性能考察。分别对甲苯抽提后的失活催化剂及再生处理后的催化剂，采用X射线荧光光谱、N₂吸附-脱附和X射线光电子能谱等手段进行检测。结果表明：失活催化剂的比表面积和孔体积明显降低，再生催化剂的孔体积明显恢复，而比表面积未恢复；失活催化剂上积炭较少，在再生过程中易分解，因而不会导致催化剂孔结构性质发生较大变化；催化剂表面沉积含P，Fe，Si元素的无机物，堵塞催化剂孔道或沉积在催化剂孔道是其失活的主要原因。相比于新鲜催化剂，失活催化剂基本无催化活性，而再生催化剂虽表现出一定的初活性，但活性急剧下降，因而催化剂的失活为永久性失活。     

低碳烃芳构化催化剂的再生

采用热分析技术对失活的ZSM-5分子筛催化剂进行烧炭再生,考察了烧炭再生温度范围、再生O_2体积分数及烧炭温度对烧炭再生过程的影响,对失活催化剂的表观烧炭活化能进行分析,并利用XRD、Py-IR和N2吸附-脱附等手段对再生前后催化剂及新鲜催化剂进行表征。实验结果表明,失活ZSM-5分子筛催化剂较适宜的烧炭再生工艺条件为:烧炭温度550℃、O_2体积分数10%~20%。反应120 min后的ZSM-5分子筛催化剂的烧炭动力学过程近似符合一级反应,其表观烧炭活化能为139.5 kJ/mol。表征结果显示,催化剂再生后物相与新鲜催化剂基本一致,比表面积恢复到新鲜催化剂的88.4%,总B酸和L酸量分别恢复到新鲜催化剂的81.7%和93.3%。     

酸性及酸量对甲醇制丙烯催化剂性能影响及再生工艺研究

考察了积炭焙烧及离子交换前后酸性和酸量的变化对失活MTP催化剂催化性能的影响,同时对失活催化剂进行了离子交换再生工艺研究。除了MTP催化剂表面积炭堵塞分子筛内孔通道入口导致催化剂失活,积炭覆盖催化剂部分酸性位以及工艺蒸汽中Na＋扩散至催化剂表面,部分取代H质子的位置,从而使催化剂酸性下降也是导致MTP催化剂失活的原因。积炭失活可通过焙烧恢复活性,而催化剂碱金属中毒只能通过离子交换恢复催化剂酸性的手段得以再生。采用焙烧脱炭和离子交换去除碱金属毒物的再生方法,失活催化剂MTP反应性能得以基本恢复,反应470h后,甲醇转化率保持在99％以上,丙烯选择性可达46％。     

碳二加氢失活Pd-Ag催化剂的表征

以实验室部分失活和工厂永久失活的碳二加氢Pd-Ag催化剂为试样,采用GC-MS、N_2吸附-脱附、TEM、TG、ICP、CO化学吸附等手段对催化剂试样失活前后的结构和组成进行表征,并利用固定床等温反应器对催化剂催化乙炔选择性加氢的性能进行评价。实验结果表明,催化剂在反应中会发生由于绿油生成导致的暂时性失活现象,反应初期失活速率较快,10 h后反应失活速率减慢;快速失活阶段生成的绿油碳链长度短、烯烃含量高,易积累于催化剂的微小孔道中;慢速失活阶段绿油碳链长度和累积量逐渐增加,堵塞催化剂的孔道,并增加扩散阻力,使得催化剂暂时性失活。永久失活催化剂中有明显的Pd颗粒烧结和Ag流失,这可能是催化剂永久性失活的主要原因。     

不同金属改性对ZSM-5分子筛催化正戊烷甲醇共芳构化反应性能的影响

通过浸渍法对ZSM-5分子筛进行改性,得到不同金属、不同负载量改性的分子筛,采用XRD和Py-IR方法对催化剂进行表征。在固定床微型反应装置上,系统探究了不同金属改性对ZSM-5分子筛催化正戊烷和甲醇共芳构化反应性能的影响。结果表明：Zn,Ag,Ni,Cu改性ZSM-5分子筛均能提高共芳构化反应的芳烃选择性,Ni、Ag改性ZSM-5分子筛表现出更优的芳构化效果,在最优金属负载量下,共芳构化反应中正戊烷和甲醇转化率保持在100%,芳烃选择性高达37.69%;Zn,Ag,Ni,Cu改性ZSM-5分子筛均有新的L酸位形成,B酸量减少,L酸量增加,促进了脱氢反应,反应过程中有更多的烯烃中间体转化为芳烃,提高了芳烃选择性;不同金属改性ZSM-5分子筛,产物芳烃组成中有不同组分含量的提高。     

偏三甲苯甲醇烷基化制备均四甲苯的工艺研究

研究了偏三甲苯与甲醇在HZSM-5催化剂上烷基化制均四甲苯的反应工艺。采用管式等温反应器考察了温度、压力、空速和原料配比等对反应的影响以及催化剂寿命和再生催化剂的性能,采用热天平研究了催化剂积碳情况。获得了适宜的反应条件:压力0.80 MPa,温度350℃,n(甲醇):n(偏三甲苯)=1.5～2.0,偏三甲苯空速0.8～0.9 h~(-1)。结果表明,积碳是催化剂活性衰减的主要原因,再生催化剂能够达到新鲜催化剂性能,工业生产宜采用反应-消碳工艺。     

Zn改性KL分子筛的正戊烷探针反应研究

通过浸渍法制备一系列负载Zn的Zn/KL分子筛,采用XRD、FT-IR等方法对Zn/KL分子筛进行表征。在微反固定床上以正戊烷的异构化和芳构化为探针反应,分别考察Zn负载量（w,下同）为0.5%,1.0%,3.0%的Zn/KL分子筛的催化性能。结果表明,在反应温度为460 ℃、常压、体积空速1.5 h-1的条件下,Zn负载量为0.5%的Zn/KL分子筛的催化性能最好,异构化率为86.72%,芳构化率为12.19%。Zn负载量为0.5%的KL分子筛（0.5%Zn/KL）与Pt/KL及Pt/Al2O3的比较结果表明,0.5%Zn/KL的异构化性能最好,但芳构化性能弱于其它二者。     

轻烃与甲醇耦合芳构化研究

在反应温度400 ℃、反应压力0.50 MPa（N₂气氛）、质量空速1.0 h^-1、轻烃/甲醇质量比1∶1的条件下,研究了重整拔头油、芳烃抽余油（简称抽余油）和重整戊烷油（简称戊烷油）3种轻烃原料与甲醇耦合芳构化的反应规律。结果表明：3种轻烃原料分别与甲醇发生耦合芳构化反应,反应72 h,甲醇转化率为100%;戊烷油中异戊烷含量最高,当戊烷油与甲醇耦合芳构化反应时,芳烃收率为26.30%～35.13%;重整拔头油中异戊烷含量最低,当重整拔头油与甲醇耦合芳构化反应时,芳烃收率为24.81%～34.56%;反应过程中通过异构化、芳构化、环化和氢转移等方式生成了芳烃,大量的正构烷烃发生了反应;抽余油与甲醇耦合反应时,正戊烷转化率为97.19%,正己烷转化率为94.26%,芳烃质量分数明显升高,由原料中的1.56%提高至产物中的39.44%。     

烷烃芳构化Pt/KL催化剂失活与再生的研究

分析表征了失活催化剂的比表面积、孔体积、晶相、积炭量和Pt晶粒粒度,并与新鲜催化剂进行了比较。结果表明,积炭堵塞L分子筛孔道和Pt晶粒聚集长大是催化剂失活的主要原因。同时考察了烧炭温度对催化剂再生性能的影响。结果表明,烧炭可以有效恢复催化剂的比表面积、孔体积和反应性能,并且低温烧炭可减缓Pt晶粒的烧结,有利于催化剂的再生,适宜的烧炭温度为370℃。     

水对3Si-5P-3Mg-ZSM-5催化剂催化甲苯甲醇烷基化反应性能的影响

复合改性3Si-5P-3Mg-ZSM-5催化剂用于甲苯甲醇烷基化制备对二甲苯（PX）,在进料过程中引入一定比例的水蒸气,考察水蒸气用量对催化剂反应活性、PX选择性和稳定性的影响,采用X射线衍射、N₂吸附-脱附、NH₃程序升温脱附、吡啶吸附红外光谱等表征手段对3Si-5P-3Mg-ZSM-5催化剂的新剂和7次再生剂进行分析。结果表明,在甲苯甲醇烷基化反应过程中,适量通水可提高该反应的甲苯转化率、PX选择性和催化剂抗积炭性能,这是由于水的通入降低了催化剂表面和微孔内强酸中心数量,抑制了二甲苯异构化和积炭前体生成的速率;在n（H2O）/n(甲苯和甲醇)为10∶1、反应时间为50 h的条件下,甲苯转化率可维持在23%左右,PX选择性可达74%。对3Si-5P-3Mg-ZSM-5催化剂的再生剂反应性能评价表明,积炭是导致催化剂活性下降的主要原因,通水并未对催化剂的骨架结构和活性组分有严重破坏作用,且反复再生后的催化剂反应性能均可恢复到新鲜催化剂的水平。。     

Ni-La/AC甲醇气相羰基化催化剂失活行为的研究

采用等容浸渍法制备了Ni-La/AC双金属催化剂,在连续流动固定床反应装置中,于260℃、1.5 MPa、CO/CH3OH/CH3I摩尔比20/19/17、.5 g-cath.mol-1条件下考察了催化剂的稳定性,并通过BET、XRD、TPR和ICP等技术手段对甲醇气相羰基化反应失活前后Ni-La/AC催化剂进行了表征,考察了催化剂在反应过程中的结构变化和失活行为。结果表明:La组分的引入促进了Ni在催化剂表面的分散,提高了反应的初活性。但是在长时间运转条件下,羰基化活性中心Ni晶粒发生聚集,成为积碳的活性中心,堵塞了部分催化剂微孔,使得催化剂比表面积减小导致催化剂失活。失活催化剂再生后,比表面积有所回升,但Ni晶粒明显增大,反应过程中失活速率加快。此外,活性金属镍的流失以及Ni、La在催化剂上分布的变化也是催化剂失活的原因之一。     

正戊烷芳构化生成丙烷反应路径及其工艺条件

选取3种不同硅/铝摩尔比的HZSM-5分子筛为正戊烷芳构化反应的催化剂,并对硅/铝摩尔比为90的分子筛进行锌改性制备改性催化剂,对几种催化剂进行吡啶-红外表征和NH3程序升温脱附表征,考察了正戊烷在各催化剂上的芳构化反应性能。结果表明：正戊烷主要在催化剂表面B酸中心上发生质子化裂解和氢转移反应生成丙烷,锌改性HZSM-5催化剂表面B酸量减少,不利于提高丙烷收率;在温度为420 ℃、进料质量空速为0.5 h-1、反应压力为0.5 MPa的条件下,正戊烷在硅/铝摩尔比为30的HZSM-5催化剂上反应可以得到57.57%的丙烷和11.95%的芳烃收率。     

直馏汽油芳构化改质催化剂结焦失活规律研究

利用等温固定床反应器研究了直馏汽油芳构化改质催化剂的结焦失活规律.试验考察了结焦量对催化剂物理性质、酸性质、活性的影响,研究了反应温度、反应时间对催化剂结焦量的影响.结果表明:随着结焦量的增加,催化剂的孔体积、比表面积、强弱酸量都有不同程度的减少,说明催化剂结焦不仅堵塞催化剂孔道,而且覆盖催化剂的部分酸中心,从而导致催化剂失活.随反应时间的延长,催化剂结焦量趋于饱和,此后,少量增加的结焦即能引起催化剂性能的显著降低.反应温度的提高能使催化剂的结焦速率迅速增加.