正丁烷在HZSM-5分子筛上的高温裂解反应

利用X射线衍射法、NH3-程序升温脱附法、傅里叶变换红外光谱法等技术对不同Si O2/Al2O3(简称硅铝比,摩尔比,下同)的HZSM-5分子筛进行了表征,并且在微反评价装置上对分子筛催化正丁烷高温裂解活性进行了评价。结果表明:当硅铝比分别为38,200,470(依次命名为试样1~试样3)时,随着硅铝比的增加,分子筛BET比表面积增大,强酸性位的强度降低。当裂解温度由823 K升高至873 K时,各试样的转化率均提高,转化率由高到低依次为试样1、试样2、试样3。随着反应温度的升高,甲烷、乙烷、乙烯和丙烯的选择性显著提高;甲烷和乙烷的选择性始终高于乙烯和丙烯。     

二甲苯异构化反应在HZSM-5及Pt/HZSM-5上积炭行为的研究

用程序升温氧化技术研究了二甲苯异构化反应在HZSM-5和pt/HZSM-5上的积炭行为。结果表明,该反应在HZSM-5上的开始阶段,其积炭量随反应时间线性增加,积炭速率为1.33×10~(-5)g/gcat·min;该反应在Pt/HZSM-5上的积炭量与反应时间呈线性关系,其积炭速率为2.48×10~(-6)g/gcat·min,表明金属Pt的存在抑制了积炭的生成。还对积炭前后催化剂的酸性质及其催化性能进行了研究和关联,得到了有益的信息。     

烷烃裂解反应的最佳收率

本文用极小值原则研究了乙烷裂解制取乙烯的最佳收率。所得的非线性两点边界值问题,用梯度法在电子计算机上求解,给出管式反应器的最佳温度分布。乙烯收率的计算结果表明,对于一定停留时间的反应器,用最佳温度分布比用最佳定温乙烯收率高。指出了提高乙烯收率的途径。     

乙酸与正丁醇在HZSM-5上的酯化反应

用HZSM-5沸石催化剂,在固定床反应器内,对正丁醇与乙酸的酯化反应进行了研究。在正丁醇过量的情况下,对不同催化剂的催化性能和反应条件包括醇/酸摩尔比、反应温度、反应时间及液体空速(LHSV)进行了考察。     

单一正构烷烃在ZSM-5分子筛上低温催化裂解

研究了固定床反应器中单一正己烷、正辛烷和正十二烷在不同硅铝比ZSM-5分子筛上低温蒸汽裂解.结果表明(1)ZSM-5分子筛的B酸和L酸的比值随其硅铝比的增加而增加.但ZSM-5分子筛对正构烷烃的裂解活性却随硅铝比增至一定程度后反而下降;(2)ZSM-5分子筛对正十二烷裂解活性降低的现象,仅用ZSM-5分子筛酸性难以解释;(3)在本实验的ZSM-5催化裂解条件下,检测不到原料正构烷烃的α-碳断裂现象,表明甲烷的生成不来自原料烷烃的α-碳断裂.     

Ni/HZSM-5上裂解汽油选择加氢裂化的研究

在连续流动固定床装置上,探讨了非贵金属Ni/HZSM-5催化剂对裂解汽油选择加氢裂化反应的特征,考察了镍含量、温度、压力、空速及氢烃体积比等参数的影响。随镍含量的增加,裂解汽油中C6+非芳烃转化率先增加后减小,镍含量为2.1%左右较为适宜。工艺条件中温度和压力的影响较大,空速次之,氢烃体积比最小。在380 ℃、3.0 MPa、质量空速1.245 h-1、氢烃体积比1 000的条件下,以镍含量为2.1%的Ni/HZSM-5为催化剂,65 h内裂解汽油中C6+非芳烃组分转化率保持在95%以上,而芳烃转化率仅有13%; 加氢裂化产物中,C2+正构烷烃达80.96%,其中丙烷60.71%,而甲烷和异构烷烃较少。这表明非贵金属Ni/HZSM-5催化剂可高选择性地裂化C6+非芳烃,适用于裂解汽油加氢裂化制备芳烃联产低碳烷烃。     

级孔HZSM-5分子筛上超临界正十二烷催化裂解

以四丙基氢氧化铵(TPAOH)和四丁基氢氧化铵为碱源,在十六烷基三甲基溴化铵存在下,通过脱硅和再晶化合成了级孔HZSM-5分子筛。采用XRD、TEM、N2吸附-脱附、原位Py-IR和NH3-TPD等方法表征了分子筛的结构和酸性,在500℃、4 MPa下考察了级孔HZSM-5分子筛涂层上超临界正十二烷催化裂解的性能。实验结果表明,用TPAOH脱硅得到的级孔HZSM-5分子筛具有较大的外比表面积、微孔体积及酸量,其活性较未处理的HZSM-5原粉提高了76%,失活速率下降了61%。再晶化后,试样表面被MCM-41和HZSM-5碎片包裹,活性反而下降。表明TPAOH可缓和脱硅过程,保护分子筛的微孔结构;开放的介孔结构和中等的强酸量,有利于改善级孔HZSM-5分子筛的催化裂解性能。     

丁硫醚在HZSM-5分子筛上的催化转化反应研究

在固定床微型反应器中,探讨了丁硫醚在HZSM-5分子筛作用下的催化转化反应规律。丁硫醚比较容易发生转化,在350℃可大部分发生裂解,主要生成硫化氢(含量达90%以上)气体,在裂解时也可环化生成四氢噻吩。通过浸渍法引入稀土Ce离子使HZSM-5分子筛对丁硫醚的裂解活性得到提高,裂解产物四氢噻吩的量也有增大趋势,CeO2负载量达到1.5%时,丁硫醚的转化率为较高值96.9%,硫化氢的产率也为较高值72.4%。甲醇与溶剂的体积比为0.33时,丁硫醚的转化率达到100%,而H2S的产率也达到最大值91.2%。探讨了丁硫醚的反应历程,认为烷基硫醚类化合物裂解过程中的裂解关键步骤为碳硫键的断裂生成类硫醇物种。     

Cu-Ce/HZSM-5催化剂上的乙醇芳构化反应

以浸渍法制备了Ce/HZSM-5、Cu/HZSM-5、Cu-Ce/HZSM-5系列催化剂,采用XRD、氮气物理吸附和氨气程序升温脱附方法对其进行了表征,并考察了其催化乙醇芳构化性能。结果表明,Ce和Cu的负载降低了HZSM-5分子筛的比表面积,但分子筛保持原有的骨架结构,且强酸量减少、中强酸量和弱酸量增多;先浸渍Ce再浸渍Cu,Ce和Cu的负载量分别为1.2%和5%的HZSM-5催化剂具有最佳的乙醇芳构化催化性能,在反应温度350℃、质量空速1.0h-1条件下,芳烃收率可达67.6%。     

分子筛在直链烷烃净化中的应用

生产与环保的发展均需使用高纯度的直链烷烃，市场对廉价面高效的直链烷烃净化工艺有着迫切的需求。介绍了分子筛对芳烃的吸附脱除机理以及近年来分子芳技术的发展状况。讨论了净化工艺中应注意的几个问题。     

HZSM-5分子筛上异丁硫醇催化转化反应

探讨了在固定床微型反应器中，异丁硫醇在HZSM-5分子筛催化剂上的催化反应的规律。结果表明，在较低温度(300℃)下，异丁硫醇可以裂解生成H2S。当反应体系中加入甲醇后，改变了硫醇裂解生成H2S的反应途径，产物中出现甲硫醇和甲硫醚；乙醇的加入，使H2S的产率略有升高，但过多的乙醇含量会占据较多的催化剂活性位而使H2S产率又有所降低。催化剂的酸性对硫醇转化反应具有较大影响，酸性越强，硫醇的转化越彻底。硫醇在固体酸催化剂上的转化反应是按照正碳离子机理进行的，首先氢正离子进攻硫醇硫原子并脱去H2S，添加甲醇后，氢正离子进攻甲醇氧原子脱水形成甲基正离子，甲基正离子进攻硫醇硫原子并完成反应。     

直链低碳烷烃芳构化研究进展

直链低碳烷烃（ＬＰＧ）在Ｇａ、Ｚｎ修饰ＺＳＭ－５分了筛上能够很好地转变成芳香烃产物苯、甲苯、二甲苯（ＢＴＸ）,本文探讨了该反应的热力学及Ｇａ、Ｚｎ组分在催化剂中的作用。并介绍了近期烷烃芳构化的进展。     

不同HZSM-5催化剂上苯与乙醇的烷基化反应

 以正丁胺为模板剂、水玻璃为硅源、硫酸铝为铝源,采用水热晶化法合成出酸性和晶粒大小不同的ZSM-5分子筛,通过XRD、BET、SEM、NH3-TPD和Py-IR方法对催化剂进行了表征,并在连续流动固定床反应器上对其进行了苯与乙醇烷基化反应性能评价。结果表明,ZSM-5催化剂的酸性质是影响苯与乙醇烷基化反应中苯转化率和乙苯选择性的重要因素,晶粒大小在一定程度上对乙苯的选择性有影响。酸性弱、酸量少的小晶粒ZSM-5分子筛乙苯选择性和苯的转化率能同时达到最优。考察了操作条件对催化性能较好的小晶粒HZSM-5分子筛上苯与乙醇烷基化反应苯的转化率和乙苯选择性的影响,得到该催化剂的最佳反应条件：反应温度380 ℃,苯/醇摩尔比3 ~ 5,质量空速3 ~ 5 h-1。     

烷烃裂解反应的化学热力学和动力学研究

一、化学热力学研究裂解反应是石油化学中的重要反应,是石油化学工业中由石油烃生产乙烯等的主要途径。研究裂解反应的规律,对发展石油化工有很大的意义。Schmidt 对烷烃裂解反应进行了热力学研究,提出了一个比较各烃的热力学稳定性的     

硅铝比对HZSM-5分子筛催化正丁烷裂解反应性能的影响研究

利用原位红外光谱法对不同硅铝比的HZSM-5分子筛催化剂进行表征,并在微反评价装置上对不同硅铝比分子筛催化正丁烷高温裂解活性进行评价,揭示了HZSM-5分子筛“硅铝比-活性位性质-催化性能”三者之间的关系。结果表明,硅铝比［n（SiO2）/n（Al2O3）］分别为38和200的HZSM-5分子筛表面活性位类型、数目和强度均存在巨大差异。HZSM-5-38分子筛表面存在较多的强酸性的硅铝桥键羟基和非骨架铝羟基,而HZSM-5-200分子筛表面仅存在少量的弱酸性或不具酸性的微孔内邻位孤立硅羟基和外表面孤立硅羟基。HZSM-5-200分子筛表现出更高的低碳烯烃收率,因而较低的酸密度和酸强度有利于多产烯烃。     

在镧改性HZSM-5分子筛上甲醇对噻吩转化反应的影响

探讨了在HZSM-5（硅铝摩尔比为25）分子筛催化剂上，甲醇对噻吩在固定床微型反应器中的催化脱硫转化反应规律的影响。结果表明，反应温度只有在350℃以上时，噻吩才有较大的转化率；适宜量的甲醇对噻吩的催化转化有较大的促进作用；在甲醇与溶剂苯的体积比为0．5，质量空速为14h，反应温度为350℃，剂油比为0．5时，对于1．0％La-HZSM-5分子筛催化剂，噻吩的转化率和硫化氢的产率分别达到了51．3％、18．1％，比未加甲醇时分别提高了19．8和10．0个百分点；在相同的反应条件下，对于HZSM-5分子筛催化剂，噻吩的转化率和硫化氢的产率分别达到了15．3％、6．2％，比未加甲醇时分别提高了1．1和4．0个百分点。     

水蒸汽处理的HZSM-5沸石的酸性质及其对正构烷烃的裂解性能的研究

用NH_3-TPD、IR技术和以正已烷、正十六烷为探针反应,研究了水蒸汽处理对HZSM-5催化剂酸性质及其倦化性能的影响,发现水蒸汽处理有效地脱除了能使正己烷裂解的活性中心,并发现通过水蒸汽处理,将酸中心数控制在1.60—1.00×10~(10)个/g范围内的HZSM-5催化剂均可作为石油脱腊催化剂。Mg、Fe改性后,将加深催化剂上长链烷烃的裂解程度。     

轻烃在HZSM-5催化剂上芳构化的研究进展

综述了轻烃芳构化催化剂的研究进展,分析比较了各种改性HZSM-5催化剂的特点,讨论了HZSM-5催化剂失活的原因。认为对纳米HZSM-5分子筛进行改性将是轻烃芳构化催化剂今后发展的趋势。     

Zn/HZSM-5催化剂上甲醇制芳烃反应条件研究

研究了在2%Zn/HZSM-5上甲醇制芳烃反应过程,考察了温度、质量空速、甲醇分压和水醇比对甲醇制芳烃反应的影响。结果表明,工艺条件对该反应的影响较大;低温下芳烃及BTX(苯、甲苯、二甲苯)选择性低,高温下,芳烃收率低;最佳的反应温度范围为400℃~420℃。甲醇空速对MTA反应影响也较大,低空速,影响进料的连续性,高空速,芳烃的收率及选择性降低,较佳的空速范围为0.7h~(-1)~1.0h(-1);甲醇分压增大,芳烃的收率变化较小,而催化剂的寿命受到影响,所以该反应低压即可满足需求;水醇比较小时,对MTA反应影响不大,但加入过多的水,芳烃的收率和选择性都会降低,当原料中水醇比不高于5/95时,芳烃的收率较高。