沸石分子筛表面酸性表征与研究进展

作为固体酸,沸石分子筛是重要的石油炼制与化工催化剂,表面酸性的数量、类型以及强度等决定其催化性能。表征与研究沸石分子筛表面酸性对于设计和开发高性能沸石分子筛催化剂意义重大。沸石分子筛表面酸性表征方法主要有吸附指示剂滴定法、程序升温脱附法、核磁共振法和红外光谱法等。以沸石分子筛表面酸性表征方法为主线,综述近年来对沸石分子筛表面酸性的表征与研究进展,重点介绍红外光谱法在沸石分子筛表面酸性表征与研究中的应用。指出通过对沸石分子筛表面酸性进行表征,将获得的表面酸性与其相应的催化性能关联,从反应机理理解并建立分子筛表面酸性与催化性能之间的关系将是今后的研究重点。     

富B酸复合材料的制备及其在重油FCC催化剂中的应用

以偏铝酸钠抽提高岭土产生的硅为硅源、偏铝酸钠为铝源、十六烷基三甲基溴化铵为模板剂,利用模板组装原理在高岭土结构中原位构筑了有序介孔硅铝结构单元,制备了富B酸有序介孔硅铝/高岭土复合材料;采用XRD、N_2吸附-脱附和吡啶吸附红外光谱对所制备复合材料进行表征。结果表明,制备复合材料比表面积可达253m~2/g,孔体积可达0.43cm~3/g,具有丰富的表面B酸中心;作为基质材料,所制备复合材料不但显著提高了催化裂化催化剂的重油转化能力,并显著改善了裂化产品的选择性,可使转化率提高3.19百分点,同时使汽油和总液体收率分别提高2.95和2.47百分点,重油和焦炭收率分别下降2.12和0.41百分点。     

氧化钨掺杂SBA-15介孔复合材料的合成

采用一步水热合成法将WO3引入介孔分子筛SBA-15的骨架内,考察了不同反应温度、不同反应溶液酸度和不同TEOS预水解时间对其结构的影响,并利用N2吸附-脱附、XRD、紫外-可见固体漫反射等手段对其进行了表征.结果表明,反应温度和反应溶液酸度对样品比表面积的影响不明显,TEOS预水解时间过长或过短均不利于W进入到骨架结构当中,其最佳预水解时间为30 min.同时,随着反应温度的升高,样品的晶胞参数、晶面间距、孔径、孔容逐渐增大;随着体系酸度的增加,样品的孔容、平均孔径逐渐减小,样品中非骨架W物种则增多.     

表层富硅USY分子筛的制备及其催化性能研究

针对常规“水热超稳”工艺改性的USY分子筛性质和性能上的不足,将常规“二交二焙”的“水热超稳”工艺与原位硅改性方法结合,制备了表层富硅USY分子筛,并将其用于催化裂化（FCC）催化剂的制备;采用X射线衍射、N₂吸附-脱附、NH₃程序升温脱附、扫描电镜等表征手段对所制分子筛进行了表征,并通过ACE装置评价了所制FCC催化剂的性能。结果表明：表层富硅USY分子筛的结晶度、晶胞参数、比表面积、孔体积、表面酸性、微反活性等性质均明显优于常规USY分子筛;与由常规USY分子筛制备的FCC催化剂相比,重油在由表层富硅USY分子筛制备的FCC催化剂上裂化,其转化率提高3.70百分点,汽油收率和液体产物总收率分别提高了2.31百分点和1.32百分点,说明以表层富硅USY分子筛制备的FCC催化剂具有优良的催化性能。     

镁改性FCC催化剂抗镍污染性能和机理

以碱土元素镁为改性元素,采用原位加入方法制备了镁改性流化催化裂化(FCC)催化剂。着重考察并探究了镁改性FCC催化剂对重油催化裂化的抗镍污染性能和反应机理。催化剂理化性质表征结果表明,与常规FCC催化剂相比,镁改性对催化剂的比表面积、孔体积、磨损强度以及堆密度等理化性质没有明显影响。高级催化裂化评价装置(ACE)评价结果表明,相同镍污染条件下,与常规FCC催化剂相比,镁改性FCC催化剂的干气和焦炭产率分别下降了0.38和1.28百分点,而汽油和总液体收率则分别增加了1.38和1.49百分点,显示了优良的抗镍污染性能。抗镍污染机理分析结果表明:镁改性FCC催化剂一方面可以减少催化剂表面酸中心尤其是强酸中心数量,改善催化剂的干气和焦炭选择性,从而提高催化剂的容镍能力;另一方面,高温水热条件下,镁原子能够进入到氧化镍晶格中形成镁 镍固溶体,能够极大地提高氧化镍的还原温度,从而使得镁改性能够显著提高FCC催化剂的钝镍性能。     

FCC废催化剂镁改性催化裂化性能再生研究

提出并证实了高的强酸性位可接近性导致FCC废催化剂失活的机制。基于所提出的失活机制,采用浸渍法对FCC废催化剂进行镁改性再生。对所制备的再生FCC废催化剂进行了表征并考察了其重油催化裂化性能。表征结果表明,与未改性的FCC废催化剂相比,再生FCC废催化剂表面酸强度被一定程度地削弱,而表面总酸量和结构性质参数未出现显著改变。重油催化裂化结果表明,得益于适宜的表面酸性,再生FCC废催化剂的催化裂化反应性能得到极大改善。与未改性的FCC废催化剂相比,再生FCC废催化剂的汽油产率显著增加了3.04个百分点,同时干气、液化气、焦炭和重油产率则分别下降了0.36、0.81、1.28和0.87个百分点,这使得所制备的再生FCC废催化剂可以代替部分新鲜FCC催化剂使用。最后,探讨了再生FCC废催化剂表面酸性改变机理。     

Y型分子筛晶胞参数对其酸性及活性的影响

以NaY型分子筛为原料,采用二交二焙工艺,制备出不同晶胞参数的HY型和LaY型分子筛。借助X射线衍射仪、X射线荧光光谱仪、氨气程序升温脱附仪、吡啶吸附红外光谱仪等手段对二者性质进行了表征;另外,以轻质柴油为原料,对其微反活性进行了评价。结果表明,随着焙烧温度的升高,HY型和LaY型分子筛的晶胞参数、相对结晶度和总酸量逐渐减小,B酸量降低,L酸量则存在最大值。LaY型分子筛的微反活性高于HY型,当二者晶胞参数分别为2.445,2.448 nm时,微反活性均达到最大值,二者分别为70%,71%。     

锌改性催化裂化催化剂的抗铁污染性能

以硫酸锌为锌源,制备了锌改性催化裂化(FCC)催化剂,对锌改性催化剂抗铁污染机理进行了分析,并对其理化性能和反应性能进行了评价。结果表明:高温焙烧条件下,锌与铁能够形成高熔点锌铁尖晶石稳定物种(ZnFe_2O_4);锌改性FCC催化剂与常规FCC催化剂的比表面积、孔体积、微反活性无明显差异,但二者经过铁污染后,锌改性FCC催化剂的比表面积、孔体积和微反活性均明显高于常规FCC催化剂的;相同铁污染条件下,与常规FCC催化剂相比,锌改性FCC催化剂的重油收率降低了0.89个百分点,汽油和总液体收率分别提高了0.61,0.75个百分点。     

利用红外光谱分析催化裂化平衡剂失活的原因

分别以吡啶（Py）、2,6一二叔丁基吡啶（DTBPy）为碱性吸附探针分子,采用红外光谱（IR）对催化裂化（FCC）新鲜催化剂（新鲜剂）及其平衡催化剂（平衡剂）进行了酸性表征,对比分析了平衡剂失活的原因。结果表明:FCC新鲜剂及其平衡剂的Antbyr（DTBPy吸附峰面积）／Apy、（Py吸附峰面积）依次为1．05,1．75;平衡剂表面强酸酸性位的重油大分子可接近性高于新鲜剂,这造成FCC过程中焦炭、干气和液化气产率增加,进而导致平衡剂活性下降,裂化产品选择性变差。