水热碱蚀与碱溶滤联合处理制备介孔丝光沸石

以硅酸钠溶胶和铝酸钠为硅、铝源,采用水热合成和离子交换法制备了质子型丝光沸石(H-MOR)。研究水热碱蚀与碱溶滤联合处理对H-MOR改性样品的介孔结构、晶体形貌、组成及酸性质的影响。结果表明:用初始浸渍液对H-MOR进行水热碱蚀,H-MOR骨架脱硅选择性高,晶体含有均一的筛状介孔;水热碱蚀与一次碱溶滤处理的样品具有尺度分布较窄的槽形介孔,沸石骨架硅铝比降低而介孔率增加;再度进行碱溶滤处理,沸石的最可几介孔尺寸和累计介孔体积进一步增大,而残留抽出物(无定形SiO2–Al2O3)的硅铝比为生成介孔丝光沸石晶相的5倍以上。联合碱处理的丝光沸石样品具有骨架脱硅选择性和介孔率高、介孔分布(4.4~5.7nm)可控的特性,其结晶度、固有微孔结构和酸性质退化程度较低。     

碱改性介-微孔HZSM-5分子筛催化乙醇脱水制乙烯性能

对两种不同硅铝比的HZSM-5分子筛进行碱处理,制备介-微孔复合HZSM-5分子筛,研究乙醇脱水制乙烯的催化性能,并考察碱溶液浓度和处理温度对HZSM-5分子筛孔结构和表面酸性的影响。结果表明,适宜的碱处理条件有利于分子筛发生骨架脱硅和脱铝,从而形成介孔。碱处理对硅铝比低的HZSM-5分子筛酸性质影响明显,而硅铝比高的HZSM-5分子筛在碱处理过程中酸性质变化不明显,更易发生脱硅和脱铝而形成更多介孔。碱改性介-微孔HZSM-5分子筛催化剂使乙醇脱水制乙烯催化性能得到改善,尤其低温催化活性提高,这主要归功于碱处理中介孔的形成和表面酸性的调变。     

红辉沸石的孔结构调控及其调湿性能

采用酸浸、碱浸及碱浸-水热联合工艺对红辉沸石进行孔结构调控,并对处理前后样品的孔结构特性、成份组成、微观形貌及调湿性能进行了系统分析。结果表明:酸浸有利于增加红辉沸石中微孔及2～10 nm的小尺寸介孔数量,而碱浸有利于增加红辉沸石中2～50nm的介孔数量;碱浸-水热联合工艺可实现以较低碱浓度对红辉沸石孔结构调控;微孔的增加有利于提升红辉沸石的吸湿性能,而10～50 nm中大尺寸介孔及大孔的增加有利于提升红辉沸石的放湿性能;在相对湿度33%～75%的环境下,碱浸样品的吸放湿均衡性优于酸浸样品,经3.0 mol/L盐酸酸浸、5.0 mol/L氢氧化钠碱浸、0.6 mol/L氢氧化钠水热碱浸后样品的12 h调湿量分别可达4.44%、5.41%、3.72%,相比未处理红辉沸石分别增加4.62倍、5.84倍、3.71倍。     

丝光沸石硅铝比对骨架脱硅衍生介孔结构的影响

用水热合成和铵交换法制备系列氢型丝光沸石(H-MOR),通过水热碱蚀与碱溶滤联合处理对H-MOR样品进行选择性脱硅和介孔改性.研究H-MOR骨架Si/Al比对改性沸石的介孔结构、酸性和水热稳定性的影响.N2吸附结果表明,碱处理沸石的介孔率随H-MOR硅铝比减少而增加;典型样品(n(Si) /n(Al) 9.43)具有附加介孔结构,介孔体积可达0.082 cm3/g,最可几孔径为4.6 nm;SEM观察显示,改性沸石的介孔结构源于脱硅产生的结构缺陷,晶内介孔呈无序分布;ICP和EDX分析证实,联合碱处理促进H-MOR晶体选择性脱硅(脱硅率均大于93.1％);水热稳定性和NH3-TPD数据表明,介孔改性丝光沸石较好地保持了前体的结晶性和水热稳定性,其酸性与对应H-MOR沸石相匹配.骨架硅铝比影响改性MOR沸石的介孔率,但与沸石脱硅率无相关性.     

丝光沸石骨架脱硅与介孔改性研究

采用碱溶和酸洗过程对合成的MOR沸石进行骨架脱硅与介孔改性。结果表明,碱溶-酸洗联合处理促进 MOR 骨架选择性脱硅和晶内介孔的形成;脱硅沸石的相对结晶度和产率随介孔率的增加呈下降趋势。辅以酸洗可调整碱处理沸石的硅铝比,改进其酸强度分布和介孔率。     

丙烯醛二甲缩醛/氨合成3-甲基吡啶:HZSM-5基催化剂的影响

以HZSM-5基材料作为催化剂,侧重考察活性组分(包括ZnO、La_2O_3、PbO和KF)负载HZSM-5、后处理HZSM-5方式以及碱或碱-酸处理HZSM-5制备条件(如HZSM-5中Si/Al摩尔比)对丙烯醛二甲缩醛/氨合成吡啶和3-甲基吡啶的影响。采用氮气低温物理吸附和程序升温氨脱附(NH_3-TPD)手段对催化剂进行表征。结果表明,采用浸渍法负载不同组分,ZnO/HZSM-5表现出最好的催化活性;采用不同后处理法(如高温水蒸气、碱处理等),以碱-酸连续处理法最具有优势;碱处理条件对吡啶和3-甲基吡啶总收率有着不同的影响。结合表征结果,揭示出介孔孔容的增加和强酸性位浓度的降低对本反应有着促进作用。     

丙烯醛二甲缩醛/氨合成3-甲基吡啶:HZSM-5基催化剂的影响

以HZSM-5基材料作为催化剂,侧重考察活性组分(包括ZnO、La_2O_3、PbO和KF)负载HZSM-5、后处理HZSM-5方式以及碱或碱-酸处理HZSM-5制备条件(如HZSM-5中Si/Al摩尔比)对丙烯醛二甲缩醛/氨合成吡啶和3-甲基吡啶的影响。采用氮气低温物理吸附和程序升温氨脱附(NH_3-TPD)手段对催化剂进行表征。结果表明,采用浸渍法负载不同组分,ZnO/HZSM-5表现出最好的催化活性;采用不同后处理法(如高温水蒸气、碱处理等),以碱-酸连续处理法最具有优势;碱处理条件对吡啶和3-甲基吡啶总收率有着不同的影响。结合表征结果,揭示出介孔孔容的增加和强酸性位浓度的降低对本反应有着促进作用。     

多级孔ZSM-5分子筛的制备及其丙烷脱氢制丙烯的催化性能

采用不同浓度的四乙基氢氧化铵(TEAOH)溶液处理HZSM-5分子筛,并通过XRD、XRF、H2化学吸附、吡啶红外吸附(FT-IR)和N2低温物理吸附对样品进行表征分析,考察有机碱溶液对载体和催化剂物化性能的影响。表征结果显示,低浓度的TEAOH溶液处理HZSM-5后形成介孔-微孔多级孔道结构,介孔容积和外比表面积明显增加,进而提高催化剂表面Pt金属裸露度;高浓度有机碱处理则能够明显增加分子筛表面酸性,同时引起催化剂表面Pt分散度下降。采用有机碱处理后的载体上制备了Pt-Sn-Na/HZSM-5催化剂,并在固定床反应器上考察了丙烷脱氢制丙烯的催化活性。结果表明,随着有机碱溶液的增加,丙烷初始转化率逐渐增加,丙烯选择性则逐渐下降,稳定性呈现出先增加后减少的趋势。以20 mol·L-1有机碱溶液处理HZSM-5分子筛为载体制备的催化剂用于丙烷脱氢活性评价显示,反应120 h后丙烷化率为34.93%,丙烯选择为98.67%,该催化剂脱氢活性和稳定性较佳。     

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.     

碱处理对X沸石孔结构影响的研究

研究了X型沸石经碱溶液处理后介孔的形成,考察了碱溶液浓度、碱处理温度和时间对形成介孔的影响.并采用ICP、N2吸附-脱附、SEM、XRD等进行表征.结果表明:碱处理抽提沸石骨架上的硅使处理后样品硅铝比发生变化,从而改变了X型沸石的性能;浓度为0.05 mol·L-1的NaOH溶液70℃下处理30 min是形成介孔的最佳条件,在此条件下形成介孔孔容为0.24 cm3·g-1,孔径分布为2.3～8 nm的介孔,比表面积从处理前的352.69 m2·g-1升高到443.11 m2·g-1.而碱处理温度低于70 ℃,沸石骨架上硅不易抽提;碱溶液浓度高于0.05 mol·L-1或碱处理时间长于30 min,X型沸石则易形成大孔.样品经亚甲基蓝吸附测试,证实X型沸石碱处理后确实形成了一定量的介孔.     

ZSM-5/EU-1共生分子筛的可控合成及催化裂解性能

采用双模板剂两步晶化法设计合成了ZSM-5/EU-1共生分子筛,通过调整预晶化过程,实现了两种分子筛的共生和晶相比例的可控调变。研究两段凝胶组成的影响发现,第一段凝胶组成,尤其是模板剂浓度对所得共生样品晶相比例具有较大影响。与机械混合和纯相样品相比,ZSM-5/EU-1共生分子筛表现出最大的BET表面积和孔体积尤其是外表面积和介孔体积。而且EU-1相含量为39%的ZSM-5/EU-1共生分子筛在正己烷催化裂解制低碳烯烃反应中表现出比机械混合样品和ZSM-5分子筛更高的反应活性稳定性和低碳烯烃选择性,尤其是丙烯选择性。在反应120 min时,该共生分子筛上低碳烯烃选择性比相同EU-1相含量机械混合样品和ZSM-5分子筛均高出约10.7个百分点,丙烯选择性分别高出8.5和9.1个百分点,P/E比分别高出0.42和0.46。     

磷改性ZSM-5沸石的催化裂化性能

用磷改性ZSM-5沸石,并将其制备成催化剂。初步考察了其物化性能的变化,并在固定床重油微反装置上考察了其催化裂化反应特性。研究发现,磷能显著改善ZSM-5沸石的活性、稳定性和选择性。ZSM-5沸石上不同的磷含量和其与不同的Y型分子筛配伍对催化裂化反应有着显著的影响。合理调配催化裂化催化剂的活性组分,适当控制其氢转移能力和烷基化能力,对增产丙烯有着积极的意义。     

不同结构分子筛的甲醇制丙烯催化性能

在常压、空速为1.5 h^-1、反应温度为450℃条件下,考察了4种具有不同拓扑结构的分子筛(SAPO-34、ZSM-48、ZSM-5和beta)在甲醇转化制丙烯(MTP)反应中的催化性能,并对催化剂的积炭失活行为进行了研究。结果表明,从8元环到12元环,分子筛孔口尺寸越小,低碳烯烃(乙烯+丙烯)选择性越高,积炭失活速率也越快。孔道尺寸越大,丙烯/乙烯(P/E)比越高,但产物分布向C₄以上组分偏移,丙烯选择性降低。10元环分子筛具有较高的丙烯选择性,但催化剂的积炭失活速率随孔道体系的不同有很大差异。一维直通孔道的ZSM-48容易积炭失活,而具有三维交叉孔结构的ZSM-5表现出了优异的抗积炭失活性能。不同结构分子筛在MTP反应中催化性能的差异主要归因于分子筛的过渡态择形和产物择形作用的不同。     

Exploring suitable ZSM-5/MCM-41 zeolites for catalytic cracking of n-dodecane: Effect of initial particle size and Si/Al ratio

In this study, various ZSM-5/MCM-41 micro/mesoporous zeolite composites have been prepared by alkalidesilication and surfactant-directed recrystallization of ZSM-5. The effects of particle size and Si/Al ratio of initial ZSM-5 zeolites on the structure and catalytic performance of ZSM-5/MCM-41 composites are studied. The results of XRD, TEM N₂-adsorption-desorption, NH₃-TPD and in situ FT-IR revealed that ordered hexagonal MCM-41 mesopores with 3-4 nm pore size were formed around ZSM-5 crystals, and the specific surface area and mesopore volume of composites increased with increasing the Si/Al ratio of initial ZSM-5. Catalytic cracking of n-dodecane (550 ℃, 4 MPa) showed that the ZSM-5/MCM-41 composites obtained from the high Si/Al ratio and nano-sized initial ZSM-5 zeolites exhibited superior catalytic performance, with the improvement higher than 87% in the catalytic activities and 21% in the deactivation rate compared with untreated zeolites. This could be ascribed to their suitable pore structure, which enhanced the diffusion of reactant molecules in pores of catalysts.     

用于MTP反应ZSM-5分子筛的磷改性研究

将P改性用于甲醇制丙烯(MTP)反应ZSM-5分子筛的改性研究,以提高丙烯选择性和分子筛活性稳定性。采用XRD、SEM和NH_3-TPD表征催化剂物化性能。对不同硅铝比ZSM-5分子筛P改性研究发现,3种不同硅铝物质的量比(50、150和300)ZSM-5分子筛进行P改性时,在n(P)∶n(Al)=0.5~0.7时,ZSM-5分子筛改性后丙烯选择性和寿命得到提升。研究分子筛晶粒尺寸与P负载量关系时发现,随着分子筛晶粒尺寸的增大,位于分子筛表面的P含量逐渐增加,并且分子筛晶粒越小,最佳的P负载量越小。     

Preparation,scale-up and application of meso-ZSM-5 zeolite by sequential desilication–dealumination

Meso-ZSM-5 zeolites with unique catalytic cracking properties have been prepared from commercial ZSM-5 using sequential desilication–dealumination strategy. Desilication and dealumination conditions, including concentration, temperature, dissolution time and liquid–solid ratio were systematically studied and optimized. Characterization results revealed that mesoporosity can be effectively introduced into commercial ZSM-5 crystals by desilication. The introduction of mesopores enables the well interconnectivity of micropores. Concomitant dealumination by removing Al-rich debris from desilicated samples shows superiority in micro- and mesopore network, remedying the limitation of desilication. The removal of the debris preserves intrinsic microporosity and improves the acid site accessibility in zeolites. Based on optimized parameters of porosity tuning tests at 0.25 L scale, the preparation route was scaled up to a pilot scale (50 L). In the heavy oil catalytic cracking test, compared with P-ZSM-5-contained catalyst, A-ZSM-5-contained and ACP-ZSM-5-contained FCC catalyst display increased heavy oil conversion (from 67.68 to 68.25 and 68.33 wt%, respectively), improved light olefin yield including propylene (from 5.67 to 5.87 and 6.11 wt%, respectively) and promoted yields of both gasoline and diesel.     

双金属改性ZSM-5-USY复合分子筛催化裂解正己烷制备低碳烯烃

为了获得催化裂解制备低碳烯烃的高效催化剂,以等体积浸渍法制备了系列单金属(Ce, Y, Zr, Mn, Cu)及双金属(Zr-Ce, Mn-Ce, Y-Ce, Cu-Ce)改性ZSM-5-USY复合分子筛催化剂,通过XRD, NH3-TPD, BET等方法表征了其物理化学性质,并将所制备催化剂用于催化裂解正己烷。结果表明,催化剂的弱酸量越多,正己烷转化率及C2~C4烯烃选择性越高,Zr-Ce共改性分子筛的催化活性较优。水蒸气处理对Zr-Ce/ZSM-5-USY催化剂的酸性及催化裂解产物分布有较大影响,经水蒸气处理的催化剂性能更稳定,可将裂解产物中低碳烯烃的选择性由20.02% (催化剂未经水蒸气处理)提高到57.55% (催化剂经水蒸气处理4 h)。研究了0.25% Zr-0.5% Ce/ZSM-5-USY催化体系的裂解反应动力学,正己烷裂解为一级反应,裂解活化能为88.93 kJ/mol。     

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%。     

高岭土附晶ZSM-5分子筛的合成及对正丁烷催化裂解性能

以高岭土微球为基体,在水热体系中成功地附晶生长了ZSM-5分子筛,并采用XRD、SEM、NH3-TPD和BET等测试手段对催化剂进行表征,考察高岭土附晶ZSM-5分子筛和对比催化剂在固定床微反装置上催化裂解正丁烷性能.结果表明,实验合成的高岭土附晶ZSM-5分子筛催化剂在正丁烷的催化裂解中具有更高的乙烯选择性,乙烯选择...     

正己烷催化裂解制低碳烯烃：ZSM-5分子筛催化剂酸性的影响

在小型固定床装置上,以ZSM-5分子筛为催化剂,研究不同硅铝物质的量比对合成的ZSM-5分子筛织构性能以及酸性对正己烷催化裂解性能的影响。采用XRD、SEM、N₂吸附-脱附和NH_3-TPD等方法对不同硅铝物质的量比的ZSM-5分子筛进行表征,结果表明,硅铝物质的量比的改变对ZSM-5分子筛的形貌和结构没有影响;随着硅铝物质的量比的增加,分子筛的酸量减少,酸强度减弱,正己烷催化裂解活性逐渐降低。同时,随着酸量减少和酸强度减弱,高硅ZSM-5分子筛上氢转移反应得到明显抑制,丙烯选择性提高。