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。     

合成气直接制取低碳烯烃的铁基负载型催化剂的制备与性能

采用浸渍法制备了合成气直接制取低碳烯烃的铁基负载型催化剂,在固定床反应器中考察了载体、助剂、焙烧温度及反应温度与压力、原料气空速对催化性能的影响,并对其进行了表征. 结果表明,焙烧温度对催化剂活性有重要影响,FeK/ZSM-5催化剂经500℃焙烧3 h后具有最佳的催化活性,提高反应压力可明显提高活性,而增加原料气空速活性明显降低;添加助剂K和Mn明显提高了催化剂的低碳烯烃选择性,在H2/CO=2(j)、反应温度380℃、压力1.0 MPa、原料气空速4400 h-1条件下,FeMnK/ZSM-5可将CO转化率从Fe/ZSM-5催化剂的18.7%升至63.8%, C2=~C3=选择性从4.8%升至14.1%.     

ZSM-5分子筛在甲醇转化制烯烃领域应用的研究进

综述了ZSM-5分子筛在甲醇制烯烃反应特别是在甲醇制丙烯反应中的应用。介绍在接近工业反应条件下甲醇在ZSM-5分子筛上生成烯烃的反应机理,在较高反应温度下高碳数烯烃裂解是导致轻烯烃形成的主要反应路径;分析ZSM-5分子筛酸性及粒径对产品选择性及催化剂寿命的影响,由于ZSM-5分子筛酸性较强,直接用于甲醇制烯烃反应时低碳烯烃的选择性不高,而粒径小的ZSM-5分子筛扩散性能好,因而丙烯选择性得到提高。重点介绍小晶粒ZSM-5分子筛的研究进展,指出目前ZSM-5分子筛的研究方向一是对其进行酸性改性,二是制备酸度适中、粒径合适和具有介孔的多级结构ZSM-5分子筛。     

ZSM-5分子筛在甲醇转化制烯烃领域应用的研究进展

综述了ZSM-5分子筛在甲醇制烯烃反应特别是在甲醇制丙烯反应中的应用。介绍在接近工业反应条件下甲醇在ZSM-5分子筛上生成烯烃的反应机理,在较高反应温度下高碳数烯烃裂解是导致轻烯烃形成的主要反应路径;分析ZSM-5分子筛酸性及粒径对产品选择性及催化剂寿命的影响,由于ZSM-5分子筛酸性较强,直接用于甲醇制烯烃反应时低碳烯烃的选择性不高,而粒径小的ZSM-5分子筛扩散性能好,因而丙烯选择性得到提高。重点介绍小晶粒ZSM-5分子筛的研究进展,指出目前ZSM-5分子筛的研究方向一是对其进行酸性改性,二是制备酸度适中、粒径合适和具有介孔的多级结构ZSM-5分子筛。     

介孔结构和助剂Zn对不同晶粒大小ZSM-5催化甲醇制芳烃 反应性能的影响

通过碱处理和添加助剂Zn对微米ZSM-5和纳米ZSM-5进行改性,获得具有不同孔结构和酸性质的催化剂。采用氮气吸附、X射线衍射、透射电镜、氨气程序升温脱附（NH₃-TPD）和热重（TG）技术对不同催化剂进行表征,结合催化性能评价,考察晶粒尺寸、介孔结构和Zn助剂对其催化甲醇制芳烃（MTA）反应性能的影响。结果表明,碱处理引入介孔后,孔体积均增大,总酸量都降低;微米催化剂外表面积显著增加,但纳米催化剂外表面积却有所下降;负载金属Zn后,比表面积、结晶度和总酸量都降低。在P=0.5MPa、T=430℃、WHSV=2h^-1的反应条件下,负载Zn的微米催化剂由于具有较高的酸量,其芳烃与苯、甲苯和二甲苯（BTX）选择性最高,分别为85.11%和66.85%,但是稳定性较差,催化寿命仅为12h。但相较于未改性的纳米ZSM-5原粉来说,碱处理后又负载Zn的催化剂,液烃中芳烃选择性从纳米原粉的65.20%增加到80.82%,BTX选择性从纳米原粉的42.30%提高到49.56%,而在甲醇进样量增加4倍,即WHSV=8h^-1时,催化剂仍显示出较好的稳定性,寿命可达84h。可见,在小晶粒ZSM-5上碱处理扩孔并引入Zn助剂可以有效提高甲醇制芳烃反应性能。     

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。     

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。     

Ag负载量对I-Ag/ZSM-5催化剂物化性质和催化性能的影响

以I2为修饰剂,采用等体积浸渍法成功改性制备了I-Ag/ZSM-5催化剂,考察了不同Ag负载量对催化剂物化性质和MTO反应催化性能的影响。采用XRD、NH3-TPD、XRF等手段对不同Ag负载量I-Ag/ZSM-5催化剂微观结构、表面酸性质及反应前后元素组成等进行分析表征。结果表明,I负载量9%时,不同Ag负载量对I-Ag/ZSM-5催化剂物化性质和MTO反应催化性能影响较大;Ag负载量9%时,Ag与I形成适宜化学吸附,提高了催化剂稳定性,产生了部分较弱中强酸;在常压、反应温度330℃、氮气流速20 m L/min、进料空速为2.4 h-1反应条件下,9%I-9%Ag/ZSM-5催化剂表现出良好催化性能,甲醇转化率和低碳烯烃选择性分别达90.13%和87.44%。     

Ag负载量对I-Ag/ZSM-5催化剂物化性质和催化性能的影响

以I2为修饰剂,采用等体积浸渍法成功改性制备了I-Ag/ZSM-5催化剂,考察了不同Ag负载量对催化剂物化性质和MTO反应催化性能的影响。采用XRD、NH3-TPD、XRF等手段对不同Ag负载量I-Ag/ZSM-5催化剂微观结构、表面酸性质及反应前后元素组成等进行分析表征。结果表明,I负载量9%时,不同Ag负载量对I-Ag/ZSM-5催化剂物化性质和MTO反应催化性能影响较大;Ag负载量9%时,Ag与I形成适宜化学吸附,提高了催化剂稳定性,产生了部分较弱中强酸;在常压、反应温度330℃、氮气流速20 m L/min、进料空速为2.4 h-1反应条件下,9%I-9%Ag/ZSM-5催化剂表现出良好催化性能,甲醇转化率和低碳烯烃选择性分别达90.13%和87.44%。     

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。     

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。     

甲醇制烃反应ZSM-5催化剂微孔孔道控制的最新研究进展

甲醇在ZSM-5分子筛催化作用下，定向转化为低碳烯烃、汽油和芳烃等产品，是现代煤化工的重要技术。虽然ZSM-5结构规整有序，酸性强且水热稳定性好，具备优异的择形催化效应，但其孔结构以微孔为主，反应产物不能快速扩散出微孔，易形成积炭，导致催化剂活性降低而快速失活。缩短微孔孔道促进产物扩散成为甲醇定向转化催化剂研究的关键问题。本文总结了近十年来关于ZSM-5微孔孔道控制的最新研究进展，归纳了通过控制其晶粒尺寸、形貌和介孔结构，调控微孔孔道长度，提升反应分子在微孔内扩散性能的方法，特别分析了上述控制因子的关键调控机制；提出对纳米尺度的ZSM-5进一步精准构筑介孔结构，是获得高稳定性催化剂的重要途径；而在控制孔结构的基础上，优化表面酸性，有望提升甲醇制烃反应的产物选择性。本综述期望为甲醇制烃领域研究提供相关理论基础。     

金属改性ZSM-5分子筛催化剂应用于甲醇制烯烃

甲醇制烯烃是重要的生产低碳烯烃技术,ZSM-5是MTO/MTP中常用的分子筛催化剂之一,目前众多研究者通过金属改性ZSM-5分子筛催化剂以达到提高其催化性能的目的。本文综述了近年来甲醇制烯烃技术中ZSM-5分子筛催化剂的研究应用,对ZSM-5分子筛催化剂基础性研究进行分析,从ZSM-5分子筛催化剂酸性、晶粒粒径和硅铝比之间的相互影响及对催化剂活性的影响进行了分析,总结了甲醇制低碳烯烃反应机理和催化剂积炭与失活及再生的情况。在以上基础上重点探讨了ZSM-5分子筛的金属改性,包括碱土金属、过渡金属、稀土金属、贵金属以及多组分金属改性对催化剂活性、稳定性的影响。最后,对ZSM-5分子筛催化剂用于甲醇制烯烃的发展方向做出了展望,提出以催化剂及催化剂改性的作用机理为出发点,研制出高选择性、高活性及高稳定性的分子筛催化剂仍是甲醇制烯烃技术工业应用的突破点。     

纳米ZSM-5分子筛的合成及其催化转化甲醇性能

通过在常规的分子筛合成水热体系中加入适量NaCl,合成了纳米ZSM-5分子筛,采用XRD、SEM、N₂吸附和NH₃-TPD等方法对其结构进行表征,并评价在甲醇制丙烯反应中的催化性能。结果表明,合成的ZSM-5分子筛分散性良好,粒度分布均一,晶粒大小约为100 nm,与微米级ZSM-5分子筛相比,纳米ZSM-5分子筛催化剂具有更大的比表面积（402.0 m²·g^-1）和孔容（0.41 cm³·g^-1）,在甲醇制丙烯催化反应中表现出更好的催化性能,丙烯选择性远高于微米级ZSM-5分子筛,且表现出很高的活性和稳定性,运行140 h,甲醇转化率仍大于90%。     

碱处理改性对ZSM-5分子筛柴油催化裂化反应性能的影响

在不同温度的NaOH溶液中对ZSM-5分子筛进行处理,并将其应用于轻柴油催化裂化反应以考察其催化性能。结果表明,碱处理能够在不破坏ZSM-5分子筛晶相结构的情况下在晶体内部引入介孔,并且处理温度越高介孔的引入程度越大,但碱处理使得分子筛酸性明显降低。然而与分子筛原样相比,催化裂化反应前800℃的高温水汽处理使得碱处理的ZSM-5的微孔孔容稍许降低、强酸量稍许增强,弱酸量和介孔孔容持续且显著增加,因此碱处理的ZSM-5分子筛用于轻柴油催化裂化反应,在成功引入介孔的同时基本维持了丙烯等低碳烯烃良好的产物选择性和微反活性指数。     

合成气直接制备低碳烯烃的铁基催化剂的改性

在微波条件下,制备了以钾为助剂的Fe/SiO2负载型催化剂.研究了反应温度及钾(K)含量,对铁基催化剂催化合成气直接制备低碳烯烃性能的影响.结果表明,在一定温度范围内,催化剂有较好的稳定性,在280℃下CO转化率、低碳烯烃选择性以及收率较高;280℃下微波辐射法制备的10% Fe-K/SiO:系列催化剂,CO转化率与低...     

C7碳氢化合物在纳米级介孔ZSM-5沸石中的扩散性能

实验选取了碳原子数相同、结构和分子动力学直径不同的正庚烷和甲苯作为探针分子,通过零长柱法(zero-length column,ZLC)考察了纳米级介孔ZSM-5沸石的孔结构对探针分子扩散性能的影响。采用Crank扩散模型计算了有效扩散时间常数,并估算了扩散活化能。实验结果表明,由于甲苯比庚烷分子结构复杂、分子动力学直径大,因此甲苯在ZSM-5样品中的扩散活化能约为庚烷的1.5倍,有效扩散时间常数远小于庚烷。庚烷和甲苯在纳米级介孔ZSM-5沸石中的扩散速率取决于粒径的大小,两者在纳米级介孔ZSM-5中的有效扩散时间常数是微米级纯微孔ZSM-5的两倍,然而两者在微米级纯微孔ZSM-5中的活化能为纳米级介孔ZSM-5中的两倍,说明对于纳米级介孔ZSM-5,微粒粒径减小、扩散路径缩短,对扩散起到了极大的促进作用。     

AB-97型气相烷基化制乙苯催化剂的研制及工业应用

研究了 ZSM-5分子筛的硅铝比、晶粒尺寸和改性方法对催化剂活性和稳定性的影响。实验室中催速老化和1 000 h 的稳定性对比试验结果表明,AB-97型催化剂的活性稳定性和选择性均优于参比催化剂。工业试用的第一个运转周期内两次标定结果,在反应器人口温度389℃,乙烯质量空速1.97～1.99 h~(-1)的条件下,乙烯总转化率99.51%,乙基选择性99.27%以上,且再生性能良好。与进口催化剂相比,AB-97型催化剂具有再生周期长,活性稳定性和选择性好等特点。     

反应温度对汽油催化裂解多产低碳烯烃的影响

利用自制的多产低碳烯烃催化剂在小型固定流化床装置上对催化裂化汽油、焦化汽油和直馏汽油的催化裂解性能进行了实验研究,考察了反应温度对催化裂解产物分布和低碳烃收率的影响.实验结果表明焦化汽油、催化汽油和直馏汽油最佳的催化裂解反应温度分别为580、600℃和680℃,随着反应物活性的降低而显著增加.乙烯的收率随着反应温度的升高呈抛物线增长;烯烃与正构烷烃有协同反应作用,烯烃能够加速正构链烷烃的反应速率;在烯烃存在下,芳烃会生成大量的焦炭;烯烃和链烷烃是生成低碳烯烃的主要来源,是催化裂解的理想组分;最佳催化裂解的反应物为催化汽油或者焦化汽油的轻馏分与直馏汽油的轻馏分的混合物.     

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。