多级孔MFI分子筛合成及催化性能研究

采用水热合成法,以四丙基氢氧化铵为微孔模板剂、十六烷基三甲基溴化铵为介孔结构导向剂合成了多级孔ZSM-5分子筛,又进一步对合成出的ZSM-5分子筛进行后处理改性。结果表明,经过后处理的多级孔ZSM-5分子筛使芳烃收率进一步提高,其中负载Zn的多级孔ZSM-5分子筛的催化性能最好。     

多级孔MFI分子筛合成及催化性能研究

采用水热合成法,以四丙基氢氧化铵为微孔模板剂、十六烷基三甲基溴化铵为介孔结构导向剂合成了多级孔ZSM-5分子筛,又进一步对合成出的ZSM-5分子筛进行后处理改性。结果表明,经过后处理的多级孔ZSM-5分子筛使芳烃收率进一步提高,其中负载Zn的多级孔ZSM-5分子筛的催化性能最好。     

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。     

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。     

纳米HZSM-5分子筛的金属改性及在甲醇制芳烃中的应用研究

通过浸渍法向ZSM-5分子筛中引入Zn,Ga,La,Ce,Sn等金属元素,对催化剂进行单金属和双金属负载,并对它在甲醇制芳烃反应中的影响进行了研究。研究表明,在对ZSM-5分子筛进行单金属改性时,金属Zn改性的催化剂活性优于Ga改性催化剂,Zn的最佳的负载为1.0%~3.0%;对ZSM-5分子筛进行双金属联合改性时,Zn与M元素间形成了协同作用,而所考察的催化剂中最优的为2%Zn/0.6%Ce/HZSM-5催化剂,其C5+烃类和芳烃收率分别为59.09%和42.08%;经金属改性的催化剂酸性减弱,但稳定性有所提高。     

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.     

甲醇制芳烃反应中ZSM-5催化剂改性技术

芳烃是种重要的化工原料,在众多领域得到广泛应用。随着甲醇生产技术的成熟,甲醇制芳烃工艺已经成为现阶段非石油路线合成轻质芳烃的重要途径。目前,甲醇制芳烃工艺中常用的催化剂为ZSM-5分子筛,但仍需对分子筛进行合适的后处理改性操作如调变分子筛酸性、活性中心位点和孔道结构等,以提高芳烃收率及特定产品的选择性。综述了甲醇制芳烃反应中ZSM-5分子筛催化剂负载法、碱处理法、酸处理法和水热处理法等改性技术研究进展,以期达到工业化要求,最终实现甲醇制芳烃工艺的工业化发展。     

甲醇制芳烃催化剂开发进展

综述了国内外甲醇制芳烃催化剂开发进展、工业化进程。重点介绍了ZSM-5分子筛及其改性,甲醇制芳烃反应历程与催化剂失活问题,以及国内外不同甲醇制芳烃技术路线催化剂的开发情况,指出提高成型催化剂的催化性能、水热稳定性、抗结焦性、磨损或压碎强度是甲醇制芳烃工业化催化剂的开发方向。     

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。     

Bimetallic PtSn nanoparticles confined in hierarchical ZSM-5 for propane dehydrogenation

A series of PtSn/hierarchical ZSM-5 catalysts were developed for propane dehydrogenation,in which the PtSn bimetallic particles are confined in the mesopores of hierarchical ZSM-5 zeolite.The synthesis of PtSn/hierarchical ZSM-5 catalysts was achieved via the loading of Pt and Sn species onto the hierarchical ZSM-5 catalysts that are obtained through a desilication of conventional ZSM-5.The PtSn/hierarchical ZSM-5 catalysts were fully characterized by XRD,N2 adsorption,STEM,XPS,and CO-IR techniques,which reveals that highly dispersed PtSn bimetallic nanoparticles are enclosed into mesopores of hierarchical ZSM-5.The catalytic performance of PtSn/hierarchical ZSM-5 is greatly affected by the concentrations of alkali solution in the desilication process and Sn/Pt ratios in PtSn bimetallic particles.The PtSn1.00/ZSM-5(0.8) catalyst shows the highest efficiency in propane dehydrogenation,which gives an initial con-version of 46％ and selectivity of 98％ at 570 ℃.The high efficiency in these PtSn/hierarchical ZSM-5 cat-alysts for propane dehydrogenation is mainly ascribed to the confinement of PtSn particles in the mesopores of hierarchical ZSM-5 zeolite.     

Pt/TiO2/ZSM-5催化剂的制备及其催化转化正丁烷

采用溶胶-凝胶法和等体积浸渍法,分别对ZSM-5分子筛进行TiO₂改性和Pt负载,获得了具有脱氢-裂解双功能的Pt/TiO₂/ZSM-5催化剂,采用XRD、N₂吸附-脱附、TEM、XPS和NH₃-TPD对样品的晶体结构,孔结构、形貌、活性金属价态和酸性质等进行了表征,并研究了正丁烷在此催化剂上催化转化制备低碳烯烃的反应规律。研究结果表明,TiO₂的引入,一方面使得改性后的ZSM-5分子筛获得了额外的酸性中心,特别是强酸性位含量的增加,有助于促进正丁烷的活化;另一方面Pt与TiO₂之间存在“金属-载体”强相互作用（SMSI）,在H₂还原气氛下,Pt能够促进TiO₂的还原,生成Ti³⁺物种,而Ti³⁺的存在增加了Pt周围的电荷密度,降低了Pt对低碳烯烃（C₂⁼～C₃⁼）的吸附能力,抑制了深度脱氢和生焦反应,从而提高双功能催化剂对烯烃的选择性。当H₂还原温度为450℃时,Pt/10TiO₂/ZSM-5催化剂在625℃下的正丁烷转化率为76.1%,低碳烯烃（C₂⁼～C₃⁼）收率为50.9%,分别比Pt/ZSM-5催化剂提高了16.7%和12.6%。     

无黏结剂Zn/ZSM-11催化剂的异丁烷和二甲醚芳构化催化性能

采用常规浸渍法制备系列Zn/ZSM-11催化剂,对其进行N2吸附-脱附和Py-IR表征,并用于催化异丁烷和二甲醚芳构化反应。结果表明,氧化铝成型Zn/ZSM-11催化剂(Cat-A)的BET比表面积和孔体积最大,无黏结剂Zn/ZSM-11分子筛催化剂(Cat-C)的最小;氧化硅成型Zn/ZSM-11催化剂(Cat-B)的微孔体积与Cat-C的差别不明显。催化剂的B酸量及B酸/L酸顺序为:Cat-ACat-BCat-C。与Cat-A和Cat-B相比,Cat-C上异丁烷转化率和产物中芳烃收率最高。     

多级孔ZSM-5分子筛的制备及其催化甲醇芳构化反应性能

采用晶种法,在合成体系中引入十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）制备了具有多级孔道的ZSM-5分子筛。采用XRD、SEM、NH₃-TPD、XRF和氮气吸附等多种技术对其进行了表征,并考察了不同CTAB添加量对该分子筛结构、酸性及其在甲醇芳构化反应中催化性能的影响。结果表明,CTAB的添加显著影响分子筛的形貌、孔结构及分子筛的酸性,进而决定其在甲醇制芳烃反应中的稳定性和芳构化选择性。分子筛增加的介孔性提高了大分子化合物的扩散,进而提高了催化剂寿命。CTAB的添加抑制了铝源进入骨架进行配位,增加CTAB的用量导致Si/Al比提高,进而导致分子筛酸性下降以及芳烃选择性下降。     

全结晶ZSM-5分子筛催化剂研究及工业应用

制备了全结晶ZSM-5分子筛催化剂,采用XRD、SEM、N2物理吸附-脱附及NH3-TPD等对催化剂进行表征,并考察其用于碳四烯烃催化裂解制丙烯(OCC)反应的催化性能。结果表明,制备的全结晶ZSM-5分子筛催化剂比常规成型的催化剂具有更高的结晶度、更大的比表面积、更丰富的孔结构以及更多的活性中心。高空速有利于反应的进行,提高压力对反应不利,升高温度有利于提高产物丙烯收率。在实验室研究的基础上,将全结晶ZSM-5分子筛催化剂用于OCC工业装置,取得良好的应用效果。     

磷改性ZSM-5分子筛在甲醇制芳烃反应中催化性能的固体核磁研究

甲醇制芳烃反应在化工领域具有重要的现实意义，ZSM-5分子筛是这一反应的优良催化剂，磷改性是提高ZSM-5分子筛催化性能的常见方法。利用固体核磁共振技术对改性催化剂进行1H、27Al和31P表征，结合催化考评结果，推测或论证影响催化活性的因素，对反应条件的优化提出有益的帮助和支持。     

Promoting Xylene Production in Benzene Methylation using Hierarchically Porous ZSM-5 Derived from a Modified Dry-gel Route

Methylation of benzene is an alternative low-cost route to produce xylenes, but selectivity to xylene remains low over conventional zeolitic catalysts. In this work, a combined dry-gel-conversion and s...     

纳米ZSM-5在高硅铝比料液中的再生长机制及其甲醇制芳烃性能

芳烃选择性低是ZSM-5催化甲醇制芳烃反应的难点问题,调变ZSM-5酸性质是提升选择性的重要方法。本研究将SiO₂/Al₂O₃为50的纳米ZSM-5分别置于硅铝比为50、110、220、440和660的料液中继续水热生长,优化其表面酸性,以提高轻质芳烃选择性。采用X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、X射线荧光光谱（XRF）、吡啶红外（Py-IR）、氨气程序升温脱附（NH₃-TPD）等手段分析所得ZSM-5形貌、织构和酸性质,研究其水热再生长规律。发现生长过程中原粉部分溶解,包围在其表面的料液先形成小晶粒,经逐步堆积完成对原粉的包覆,最终形成孔道贯通性良好的单晶。在较低硅铝比料液中样品粒径分布不均匀,然而随着料液硅铝比的增加,包覆趋向均匀且表面呈现凸起结构。二次生长显著改变了表面酸性质及芳构化性能,在硅铝比为220的料液中生长后总酸量增加到194.9μmol/g,高于原粉的169.7μmol/g。值得注意的是,催化剂表面的强酸占比由原粉的37%显著增加至53%,B/L值也由原粉的0.56增加至3.19。该酸性的变化在促进甲醇芳构化的同时,还能强化芳烃的脱烷基化而提高BTX选择性,使总芳烃选择性和BTX选择性分别由16.1%和8.2%提高到23.8%和13.5%。     

Mn基脱硝催化剂抗水抗硫改性的模拟与实验研究

为考察ZSM-5分子筛作载体和Ce掺杂对催化剂低温脱硝活性及抗水抗硫性的影响,通过分子动力学模拟和实验研究的手段研究了载体类型、掺杂Ce对催化剂性能的影响。分子动力学模拟发现,ZSM-5分子筛作载体较γ-Al₂O₃明显抑制H₂O在其表面的吸附,在活性组分中添加Ce既抑制H₂O在其表面的吸附,又减轻SO₂对催化剂的毒化作用。实验研究发现,Mn-Fe-Ce/ZSM-5催化剂性能更优,Ce的添加对提高催化剂的低温脱硝活性和抗水抗硫性能具有明显的积极作用,ZSM-5分子筛作为载体也对提高催化剂抗水性能起到重要作用。通过SEM、XRD、BET、TG-DTG等表征手段和BaCl₂鼓泡实验对Mn-Fe-Ce/ZSM-5催化剂抗硫性提高的原因分析发现,添加Ce使催化剂储氧释氧能力提高,将烟气中的SO₂氧化为SO₃并被烟气携带,避免了SO₂与催化剂活性组分的反应,则催化剂表面的活性组分不被破坏,保证了催化剂的催化反应性能。