Selective cracking of natural gasoline over HZSM-5 zeolite

This work presents a study on the catalytic cracking of natural gasoline (extracted from natural gas) over HZSM-5 zeolite. A factorial planning was carried out to evaluate the effect of temperature and W/F ratio on the cracking of natural gasoline, analyzing their effects on conversion and product distribution using an analysis based on surface response methodology. The process was optimized focusing on the maximization of the mass fractions and the production of specific products such as ethene, propene and butanes. The results have shown that the maximum selectivity and hourly mass production of ethene is obtained at high temperature (450 °C) and low catalyst weight to flow rate ratio (W/F) (7.2 to 8.2 g_cat h/mol). Maximum selectivity of propene is obtained at 350 °C and 7.0 g_cat h/mol, while the best condition for maximum mass production is found at 421 °C and 5.7 g_cat h/mol. The highest mass production of butanes is favored by high temperature (450 °C) and mid range W/F ratios (12.1 g_cat h/mol), while the highest selectivity is found at low temperature (350 °C).     

轻汽油在HZSM-5分子筛上催化裂解制丙烯的研究

以催化裂化轻汽油（≤75 ℃）为原料,在小型固定床反应器上,考察了反应温度、反应空速、催化剂不同硅铝物质的量比及载体Al₂O₃含量对轻汽油的催化裂解性能及丙烯选择性的影响。实验结果表明,反应温度和空速对催化裂解的产物分布和丙烯收率有较大的影响,高硅铝比催化剂的丙烯选择性比低硅铝比催化剂好,适量Al₂O₃的添加有助于提高丙烯收率。选择合适的反应条件可以有效提高催化剂的裂化性能并能很好抑制氢转移反应的进行,从而提高丙烯的选择性。在550 ℃、0.2 MPa和空速4 h^－1条件下,高硅铝比n(SiO₂)∶n(Al₂O₃)=200］催化剂的丙烯收率为37.56％,当添加30%的Al₂O₃时,丙烯收率增至38.26%。     

正己烷在HZSM-5分子筛上的催化裂解研究

为筛选反应活性和烯烃选择性相对较高的催化剂用于研究吸热型碳氢燃料的催化裂解,以正己烷的催化裂解作为探针反应,探讨其在不同硅铝物质的量比HZSM-5［n(Si)∶n(Al)=25、36、100］分子筛上催化裂解的反应活性和产物分布。结果表明,正己烷在HZSM-5分子筛上的裂解转化率随温度的升高和分子筛中硅铝物质的量比的减小而增大;裂解产物中乙烯、丙烯和总烯烃的选择性均随裂解温度的升高和分子筛中硅铝物质的量比的增加而增加,在（300~550） ℃,HZSM-5［n（Si)∶n(Al)=36］上的总烯烃收率最高,芳烃含量随分子筛中硅铝物质的量比的增加而减小;基于裂解转化率、烯烃和芳烃收率等因素综合考虑,HZSM-5 n(Si)∶n(Al)=36］分子筛为优选催化剂。     

Mo/HZSM-5分子筛催化合成乳酸酯的研究

利用Ｍｏ／ＨＺＳＭ－５分子筛催化剂,合成了六种乳酸酯,考察了催化剂用量、酸醇比、带水剂用量及反应时间等因素对反应的影响。结果表明,在适宜的反应条件下,乳酸酯的产率在８５％以上,且高碳醇的酯产率高于低碳醇的酯产率,正碳醇的酯产率高于仲碳醇的酯产率     

Catalytic conversion of asphaltenes to BTXN using metal-loaded modified HZSM-5

HZSM-5 zeolites with Si/Al ratios of 20, 35, 50 and 65 were prepared by the directing crystallization process of silicalite-1 seeds. The influence of Si/Al ratios on the production of benzene, toluene, xylene and naphthalene(BTXN) originated from asphaltenes catalytic pyrolysis was explored by adopting Py-GC/MS.Modified Z5-50 zeolites were prepared by various metal ions(Ni²⁺, Mo⁶⁺, Fe³⁺, and Co²⁺) with different loading rates(3%(mass), 5%(mass), 7%(mas...     

改性HZSM-5分子筛上苯酚与甲醇的烷基化反应

在反应温度为673K,苯酚与甲醇的摩尔比为1:1,重时空速(WHSV)为0 5h-1的反应条件下,研究了改性HZSM-5分子筛上苯酚与甲醇烷基化反应的反应规律。用酸性氧化物(P2O5),碱性氧化物(MgO),中性氧化物(Sb2O3)对HZSM-5改性都可以提高苯酚甲基化反应产物芳香醚(Anisole+methylAnisole)的选择性,降低甲酚和二甲酚的选择性。随着氧化物负载量的增加,邻-甲酚的选择性增加。适度的氧化物改性可以提高对-甲酚的选择性,改性效果:Sb2o3>P2O5>MgO。     

焙烧温度对HZSM-5分子筛催化1-丁烯齐聚性能的影响

考察焙烧温度对HZSM-5分子筛催化剂结构及1-丁烯齐聚性能的影响,采用XRD、SEM和NH3-TPD对催化剂进行表征。结果表明,升高焙烧温度,对HZSM-5分子筛催化剂的晶相和晶粒尺寸没有影响,催化剂中弱酸与强酸的酸强度和酸量均随焙烧温度的升高逐渐减弱。在催化剂晶粒尺寸一定条件下,催化剂酸性对催化剂的齐聚性能有较大影响,焙烧温度500℃时,C5+收率和C10+选择性最佳。     

改性HZSM-5对甲醇制汽油反应性能的影响

对HZSM-5分子筛改性是提高甲醇制汽油反应催化性能的有效方式,分别用非金属、稀土金属及水热处理对HZSM-5分子筛催化剂进行改性,考察改性方法对HZSM-5分子筛酸性、孔径和比表面积等性质的影响,同时对改性HZSM-5分子筛催化剂催化甲醇制汽油的汽油收率和芳烃含量等指标进行比较。结果表明,经La改性的催化剂可明显提高汽油收率,水热处理的催化剂反应产物汽油中的均四甲苯含量大幅增加。改性催化剂对反应的影响可一定程度验证相关理论。     

在改性HZSM-5和氧气气氛下氧化二苯并噻吩

以氧气为氧化剂,使用14种金属离子改性的HZSM-5为催化剂,对含二苯并噻吩(DBT)的模型硫化物进行氧化脱硫实验,筛选最佳催化剂,并考察了最佳催化剂的金属负载量、催化剂用量、反应温度、氧气流速、反应时间对二苯并噻吩转化率的影响。实验结果表明,经钨原子改性的HZSM-5活性最好。最佳反应条件为:以WO3/HZSM-5(W原子质量分数为8%)为催化剂,反应温度90℃,氧气流速100 mL/min,反应时间5 h时,DBT转化率可达100%。催化剂经离心分离、干燥、煅烧后循环使用5次,活性没有明显下降。     

改性HZSM-5对甲醇制烯烃反应性能的影响研究

分别用非金属、碱金属、碱土金属、过渡金属以及稀土金属对HZSM-5催化剂进行改性,考察了改性催化剂对低碳烯烃的选择性影响,并选取改性效果较好的元素组合制备双金属改性催化剂,以进一步提高低碳烯烃的选择性。结果表明,双金属改性催化剂可明显提高C2=～C4=的总烯烃选择性,副产物得到了有效抑制。其中,钾-钙改性后丙烯的选择性最好,从25%提高到42%;钙-铈改性后,乙烯选择性较高,从25%提高到43%;钾-锌和钙-锌改性后,低碳烯烃选择性下降,二甲醚的选择性呈现不断上升趋势,从5%提高到60%左右。改性催化剂对反应过程的影响从一定程度上验证了本文提出的MTO反应网络。     

MCM-36 zeolites tailored with acidic ionic liquid to regulate adsorption properties of isobutane and 1-butene☆

Adsorption properties of an adsorbent or a catalyst towards adsorbates are crucial in the process of adsorption separation or catalytic reaction. Surface morphology and structure of adsorbents have a significant impact on the adsorption properties. In this study, a novel acidic ionic liquid, 1-butyl-3-(triethoxysilylpropyl)imidazolium hydrogen sulfate(i.e., [BTPIm][HSO_4]), was synthesized and subsequently grafted onto the MCM-36 zeolite for the regulation of its adsorption properties towards isobutane and 1-butene. The resultant [BTPIm][HSO_4]-immobilized MCM-36(i.e., MCM-36-IL) was characterized by FT-IR, XPS, XRD, SEM, TG/DTG and N_2 adsorption–desorption measurement. It was found that the specific surface area, micropore volume and mesopore volume of the MCM-36 support underwent a reduction upon the immobilization of ionic liquid,while the surface density of acid increased from 0.0014 to 0.0035 mmol·m~(-2). The adsorption capacity of isobutane and 1-butene on the MCM-36-IL was determined by a static volumetric method. Results demonstrated that the interaction between isobutane and MCM-36-IL was enhanced and the interaction between 1-butene and MCM-36-IL was reduced. As a result, a tunable adsorption ratio of isobutane/1-butene on MCM-36 was achieved.With the increase in surface density of acid and the tunable adsorption ratio of isobutane and 1-butene on the functionalized MCM-36, the acidic ionic liquid-immobilized zeolites are beneficial to obtain an improved reaction yield and a prolonged catalyst life in the reactions catalyzed by solid acid.     

Mg/HZSM-5分子筛催化甲醇与1-丁烯偶合制丙烯

采用水热法合成纳米和微米尺寸的HZSM-5分子筛,并用浸渍法负载Mg对纳米HZSM-5分子筛进行改性,通过XRD、SEM、N_2等温吸附-脱附、NH_3-TPD和TGA对分子筛进行表征,并将其用于甲醇与1-丁烯偶合制丙烯反应,考察分子筛晶粒尺寸、Mg负载量、反应温度、空时和甲醇与1-丁烯物质的量比对催化剂反应性能的影响。结果表明,纳米HZSM-5分子筛具有比表面积大、孔道短和孔口多等特点,表现出较好的活性和稳定性及较强的容碳能力。利用Mg对纳米HZSM-5进行改性,提高了HZSM-5分子筛上原料的转化率和丙烯收率,在反应温度550℃、反应压力0.1 MPa、空时1.6 gcat·(h·mol_(CH_2))~(-1)和甲醇与1-丁烯物质的量比为3的条件下,1%Mg/HZSM-5分子筛催化剂上的丙烯收率最高,达41.8%,比未改性的纳米HZSM-5分子筛催化剂提高9.7个百分点。     

HZSM-5型分子筛催化乙醇溶液脱水制备乙烯的工艺

以稀乙醇溶液为原料、自制分子筛HZSM-5为催化剂,催化脱水制备乙烯.考察了硅铝比、反应温度、质量空速及乙醇的质量浓度对该反应的影响,得到了较优化的反应工艺条件为:催化剂为HZSM-5(硅铝比30)分子筛,ρ(乙醇)为100~200 g/L,质量空速为2~6 h-1,反应温度为300℃.乙醇的转化率可达99%,乙烯的选择性达99%以上.     

磷镍复合改性HZSM-5催化乙醇脱水制乙烯

在离子交换法制备的Ni改性HZSM-5的基础上,采用等体积浸渍法引入不同含量的H3PO4改性,制备了磷镍复合改性的HZSM-5并用于乙醇脱水制乙烯。采用XRD、N2吸附脱附、PyTPD、27Al MAS NMR等表征手段考察了改性对分子筛的影响。结果显示:P添加后促进了骨架铝的脱离,导致强酸量进一步减少,提高了催化剂的使用寿命。活性评价结果表明,以8%磷酸改性的催化剂催化效果最好。然后考察了反应条件对其催化乙醇脱水制乙烯的影响,得到最适宜反应条件为温度260℃、质量空速1.5 h-1、进料乙醇体积分数为50%。在此条件下进行了稳定性测试,50 h内乙醇转化率大于97%,乙烯选择性高于98%,和仅用镍改性相比稳定性显著提高。     

改性HZSM-5催化胺化异丙醇胺合成1,2-丙二胺

醇的催化胺化是胺类化合物制备的重要发展方向。本文研究了改性HZSM-5催化氨化异丙醇胺制备1,2-丙二胺反应,通过Zn、P对HZSM-5的改性,提高了目标产物选择性,研究了工艺参数对反应的影响,较优的反应条件为：温度320℃,压力3.0MPa,氨∶异丙醇胺=65∶1（摩尔比）,气体空速4300h?1。在优选条件下,异丙醇胺转化率为68.2%,1,2-丙二胺选择性为61.5%,2,6-二甲基哌嗪选择性为7.1%,2,5-二甲基哌嗪选择性为10.2%。     

Catalytic cracking of tricyclo [5.2.1.0] decane over HZSM-5 molecular sieves

The catalytic cracking of a high density hydrocarbon fuel, tricyclo [5.2.1.0^2.6] decane (JP-10) over HZSM-5 molecular sieves with different Si/Al mole ratios of 25, 38, and 50 was investigated at the temperature range from 773 to 873 K. Compared with the thermal cracking and the catalytic cracking over ZSM-5, conversions of JP-10 from the catalytic cracking over HZSM-5 molecular sieves at the same temperature were evidently heightened. The predominant hydrocarbon products from the catalytic cracking, checked at room temperature and atmospheric pressure, were methane, ethane, ethene, propane and propylene in the gaseous phase and benzene, indene, naphthalene and their homologues in the liquid phase. The contents of ethane, propane and propene decrease with increasing Si/Al mole ratio of a catalyst while those of methane and ethene increase simultaneously with the increase of Si/Al mole ratio of HZSM-5. The contents of the main components in the liquid products produced on the catalyst surface at a given temperature also decreased with the increase of Si/Al mole ratio. To keep high yields of alkenes, the HZSM-5 catalyst with high Si/Al mole ratio could be chosen.     

碱土金属改性HZSM-5催化乙醇脱水制乙烯的反应研究

考察了碱土金属镁、钙、钡和锶浸渍改性的固体酸性催化剂HZSM-5分子筛在乙醇脱水制乙烯反应中的催化性能,发现锶改性HZSM-5催化效果最佳,然后在此基础上对反应条件进行了优化实验。结果表明0.5%Sr/HZSM-5的催化性能最好,在220℃、质量空速2.5 h-1、乙醇浓度50%的反应条件下,乙醇的转化率为99.3%,乙烯的选择性高达99.3%。     

HZSM-5分子筛催化合成1,3-苯并二口恶茂烷类化合物

研究了HZSM-5分子筛催化邻苯二酚与环己酮、丁酮、丙酮、丙醛、丁醛、异丁醛、戊醛、异戊醛、正己醛、正辛醛、苯甲醛、二苯甲酮等10余种醛(酮)的缩合反应。考察了反应时间、酚与醛(酮)的配比、HZSM-5分子筛用量等因素对邻苯二酚与醛(酮)反应的影响。结果表明,当n(邻苯二酚)∶n〔醛(酮)〕=1∶1.4,催化剂用量为3.5 g/mol邻苯二酚,反应5 h,选择性一般在99.2%以上,转化率也一般在30%以上,表明,HZSM-5分子筛对邻苯二酚与醛(酮)的反应有较好的催化性能。     

HZSM-5分子筛催化合成新型七元环缩醛（酮）的研究

研究了HZSM-5分子筛催化1,4-丁二醇与环己酮、丁酮、丙酮、丙醛、丁醛、异丁醛、戊醛、异戊醛、正己醛、正辛醛、苯甲醛等10余种醛（酮）的缩合反应。考察了反应时间、醛（酮）与醇的配比、HZSM-5分子筛用量等因素对醛（酮）与醇缩合反应的影响。结果表明,当醛（酮）与1,4-丁二醇摩尔比为1：1．5,催化剂用量为2．5g／mol醛（酮）,反应2h,选择性在97％~E,转化率在90％以上,表明HZSM－5分子筛对醛（酮）与醇的缩合反应有较好的催化性能。     

过渡金属改性HZSM-5催化乙醇脱水制乙烯

分别考察了过渡金属铁、锰和钴改性HZSM-5对乙醇脱水制乙烯的影响,并对催化效果最好的催化剂进行了反应条件的优化.结果表明:Co/HZSM-5的催化性能最好,使用该催化剂在220℃、质量空速2.5 h-1、乙醇体积分数为60%的反应条件下,乙醇的转化率和乙烯的选择性分别高达99.6%和99.3%.