甲醇制烯烃催化剂SAPO-34分子筛的改性研究进展

甲醇制烯烃（MTO）被认为是最有希望以煤或天然气为原料替代石油制取烯烃的技术路线。具有CHA结构的SAPO-34分子筛是MTO反应生产乙烯和丙烯最理想的催化剂,但在甲醇转化过程中,芳香烃类中间体受到SAPO-34分子筛八元环微孔结构的限制,使催化剂孔道堵塞并覆盖其酸性位点,造成催化剂积炭失活。为了提高SAPO-34分子筛催化剂的寿命和低碳烯烃的选择性,改善传质并延缓焦炭的沉积至关重要。从构建多级孔结构、减小晶粒尺寸及调控分子筛酸性3个方面出发,总结了SAPO-34分子筛在MTO反应中的研究进展,并对今后催化剂的粒度、孔尺寸、酸性质等方向的改进及发展进行了展望。     

草酸溶液处理对SAPO-34分子筛物性和催化性能的影响

用XRD、SEM、N₂物理吸附、XRF、ICP-AES以及NH₃-TPD、FT-IR、固体NMR和固定床甲醇制烯烃技术（MTO）反应评价等表征手段,研究了草酸溶液处理对SAPO-34分子筛的改性作用。结果表明,用草酸溶液对SAPO-34分子筛进行后处理可以通过刻蚀骨架在晶体中产生大孔,调变孔道结构,改善微孔扩散性能;选择性地降低分子筛的骨架硅含量,从而降低分子筛的酸强度和酸中心密度。将改性前后的分子筛应用于MTO反应中。评价结果表明,适度的酸处理能够在保证分子筛收率和乙烯、丙烯选择性的前提下,明显提高催化剂的单程寿命。草酸溶液处理是一种值得研究的SAPO-34分子筛后处理改性方法和MTO催化剂制备手段。     

金属改性SAPO-34分子筛研究概况

金属改性SAPO-34可以有效提高MTO反应中乙烯和丙烯的选择性,而这种选择性的提高主要得益于金属改性后的SAPO-34具有适宜的酸强度、酸中心及孔径大小。从金属种类、金属用量和金属添加方式3个方面综述了金属改性SAPO-34分子筛研究概况,同时针对实际情况对金属改性SAPO-34分子筛研究提出一些建议。     

SAPO-34和HZSM-5机械混合分子筛在甲醇制丙烯反应中的应用

采用机械复合的方法制备不同比例SAPO-34和HZSM-5的混合分子筛。利用XRD、SEM、FT-IR、BET和NH3-TPD等手段对样品进行物性和酸性表征,并考察各分子筛催化剂在甲醇制烯烃(MTO)反应中的催化性能。结果表明,部分小颗粒的HZSM-5粘连附着于大颗粒的SAPO-34表面上; SAPO-34和HZSM-5机械混合可以调节催化剂的酸性和微介孔结构;机械混合分子筛在MTO反应中有较高的催化剂寿命和丙烯选择性;在MSZ-90%混合分子筛上,当反应20 h时,丙烯的选择性高达48. 9%,丙烯/乙烯比为4. 0。     

SAPO-34分子筛晶粒大小和形貌的影响因素及其控制研究进展

SAPO-34分子筛被认为是甲醇催化转化制低碳烯烃(MTO)最适用的催化剂。然而,传统的SAPO-34分子筛催化剂极易发生积碳失活,寿命较短。研究表明,小晶粒SAPO-34分子筛可以有效地提高催化剂使用性能。文章介绍了小晶粒SAPO-34分子筛具有的特性以及晶粒大小和形貌的影响因素及其控制,进一步分析了催化剂晶粒大小和形貌对MTO反应的影响,并提出改善MTO催化剂使用性能的建议。     

稀土改性SAPO-34分子筛的制备及其在CO2加氢合成低碳烯烃中的催化性能

采用水热合成法分别制备了氧化钇、氧化镧和氧化铈改性SAPO-34分子筛(M-SAPO-34,M=Y、La、Ce),用XRD、SEM、FTIR、BET、NH3-TPD和TG进行了表征,结果表明,稀土金属成功地引入到了分子筛骨架中,改性后的催化剂比表面积增大,粒径减小,孔径和酸性强度均有所改变。将CuO-ZnO-ZrO_2与稀土改性的SAPO-34分子筛按质量比1∶1机械混合制备了复合催化剂CuO-ZnO-ZrO_2/M-SAPO-34,用于催化二氧化碳加氢合成低碳烯烃,在反应温度为400℃、压强为3.0 MPa、碳氢摩尔比为1∶3、空速(SV)为1 800 m L/(gcat·h)、复合催化剂用量为1.0 g时,CuO-ZnO-ZrO_2/La-SAPO-34显示了良好的催化活性,二氧化碳的单程转化率为49.7%,低碳烯烃的选择性和产率分别为54.5%和27.1%。     

Mn改性SAPO-34分子筛及其MTO催化性能研究

采用浸渍法向SAPO-34分子筛引入Mn助剂对其进行改性,借助X射线衍射(XRD)、NH3程序升温脱附(NH3-TPD)、红外光谱(FT-IR)和程序升温氧化(TPO)等对改性前后的分子筛进行表征。结果表明,Mn助剂的引入对SAPO-34分子筛的晶体结构影响较小,对分子筛的表面酸性影响较大。与改性前相比,改性后的分子筛具有较好的稳定性。最后,将Mn改性前后的分子筛用于MTO反应。结果表明,Mn改性的SAPO-34分子筛具有更高的烯烃选择性。     

甲醇制烯烃(MTO)用SAPO-34分子筛催化剂研究新进展

由于孔径较小、酸性适中、水热稳定性较强,SAPO-34分子筛被认为是甲醇制烯烃(MTO)工艺的最佳催化剂而受到广泛关注。合成SAPO-34分子筛的影响因素有模板剂、原料、硅铝比,反应条件等。本文综述了SAPO-34分子筛改性方面的研究进展,并对未来高性能SAPO-34分子筛的发展进行了展望。     

HZSM-22添加量对SAPO-17/HZSM-22复合分子筛的合成及MTO性能的影响

在SAPO-17分子筛的合成母液中加入工业级HZSM-22分子筛,采用水热法制备了一系列不同HZSM-22质量分数的SAPO-17/HZSM-22复合分子筛。利用XRD、SEM、FT-IR、NH3-TPD等手段对复合分子筛的微观结构和酸性进行表征,并考察其在甲醇制烯烃(MTO)反应中的催化性能。结果表明,HZSM-22的质量分数对复合分子筛的物化性质和MTO性能均具有较大影响。当添加质量占混合凝胶总质量的1/10时,SAPO-17/HZSM-22复合分子筛结晶度最高,形成部分粘连结构,且在MTO反应中复合分子筛催化剂的寿命较长,反应进行11 h时,其低碳烯烃选择性仍可保持在75%左右,丙烯/乙烯的比值为1.19。     

碱金属改性对SAPO-34分子筛催化性能的影响

通过等体积浸渍法,制备得到碱金属(Li、Na、K、Rb、Cs)改性的SAPO-34催化剂。并在常压连续固定床反应器上评价了各催化剂的甲醇制低碳烯烃(MTO)的性能,同时对催化剂进行了XRD、FT-IR、NH₃-TPD等表征分析。结果表明,碱金属负载量为2%时,除Cs离子改性的催化剂低碳烯烃的选择性和寿命有所降低外,其他碱金属离子改性的SAPO-34催化剂低碳烯烃的选择性和寿命都有了明显的提高,尤其是Li离子改性的催化剂乙烯+丙烯的选择性达77%左右,寿命相对延长了2.5倍;将该催化剂再生3次后乙烯、丙烯的选择性几乎保持不变。     

用于催化MTO的SAPO-34分子筛改性的研究进展

SAPO-34分子筛是甲醇制烯烃过程中一种性能非常良好的催化剂,但是SAPO-34对催化甲醇的效果欠佳,所以要对其适当的改性。本文着重介绍了SAPO-34的金属改性,同时也介绍了水蒸汽处理,高温氮化处理和酸处理对SAPO-34分子筛的性能的影响,经过改性后,其低碳烯烃的选择性和寿命得到了提高。分析表明,抑制副产物丙烷和长链烷烃的产生是提高烯烃选择性的主要办法。     

SAPO-34分子筛催化剂制备及发展现状

乙烯和丙烯作为重要的化工原料,在经济发展中的需求量越来越大。在石油资源越来越匮乏的今天,甲醇制烯烃作为一种可以代替常规石油路线生产低碳烯烃的新工艺受到广泛关注。SAPO-34分子筛因为高甲醇转化率和优良烯烃选择性成为当前甲醇制烯烃工艺催化剂的研究重点。合成SAPO-34分子筛的影响因素有模板剂、合成原料和反应条件等。通过调节分子筛粒径尺寸、酸性、金属改性可以实现分子筛的性能优化。介绍了SAPO-34分子筛催化剂常用的制备方法和一些分子筛催化剂改进的专利。使用一定时间后催化剂由于积炭而失活,再生工艺目前主要采用烧焦再生。2011年,神华煤制烯烃示范工程进入工业化运行,近年陆续有多套甲醇制烯烃装置投产和在建,煤制烯烃正在改变中国聚烯烃市场格局。     

利用聚乙烯亚胺对SAPO-34分子筛进行改性

以阳离子聚合物聚乙烯亚胺(PEI)为介孔模板剂对SAPO-34分子筛进行改性,考察了一定晶化温度和晶化时间下PEI分子量对SAPO-34分子筛孔结构以及比表面积的影响。结果表明,PEI的引入会导致SAPO-34分子筛结晶度下降;随着PEI分子量增加,表面积略有下降,孔体积基本不变,孔径逐渐增大。对制备的介孔SAPO-34分子筛的MTO反应性能进行测试,结果表明,与未加入PEI的分子筛相比,利用PEI改性的分子筛在MTO中丙烯选择性明显提高,烯烃总选择性上升,并且随着PEI分子量增加,烯烃总选择性也随之提高。     

甲醇制烯烃用ZSM-5分子筛的研究进展

综述了甲醇制烯烃用ZSM-5分子筛催化剂的研究进展,包括甲醇制低碳烯烃的合成机理、ZSM-5分子筛的结构与酸性对合成低碳烯烃性能的影响以及分子筛的改性。重点探讨了ZSM-5分子筛的改性（如水热处理改性、磷改性、氟改性、硼改性、金属离子改性及其他化学改性）对催化剂表面酸性和孔径、低碳烯烃选择性和催化剂稳定性的影响,指出分子筛孔径/表面酸性的调控和MTO/MTP反应机理的研究是甲醇制低碳烯烃催化剂研究的发展方向。     

合成SAPO-34分子筛的研究进展及应用

SAPO-34因在甲醇制烯烃(MTO)的反应中对于小分子烯烃具有高选择性和稳定性而被广泛研究。主要介绍了合成过程中的影响因素如模板剂、晶化温度等对分子筛性能的改变,综述了金属改性研究、SAPO-34的水热稳定性等性能以及在制备小分子烯烃的用途,展望了SAPO-34的发展趋势。     

贯通介孔SAPO-34分子筛的合成及应用

为得到扩散性能优异的多级孔SAPO-34分子筛,采用软硬模板相结合的方法,在分子筛前驱液中引入改性的纳米碳管,成功制备了SAPO-34分子筛,采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和物理吸附等手段方法对合成的分子筛进行了表征,结果发现该材料晶粒中含有大量的介孔,且介孔相互贯通。用制得的介孔SAPO-34分子筛催化甲醇转化制低碳烯烃(MTO)的反应,结果显示该贯通介孔SAPO-34分子筛无论是在甲醇的转化率上,还是在乙烯和丙烯的收率上,相对于传统SAPO-34分子筛,都表现出较高的的反应活性和稳定性。     

SAPO-34分子筛的合成技术及其改性的研究进展

对SAPO-34分子筛的合成方法进行了综述,介绍了目前应用最为广泛的几种合成方法,讨论了其优缺点。综述了SAPO-34分子筛的金属改性,不同的活性金属可以改变分子筛的酸性、粒径大小以及孔径,同时对分子筛的性能产生巨大的影响。在MOT工艺的应用中,金属改性后的SAPO-34分子筛可以提高对甲醇的转化率、对低碳烯烃的选择性,表现出广阔的应用前景。     

用于催化甲醇制烯烃的SAPO-34分子筛合成的研究进展

介绍了用于催化甲醇制烯烃的SAPO-34分子筛合成的研究近况。SAPO-34分子筛的合成过程是影响其晶粒尺寸、酸性强弱等物化性能的重要因素, 因而是影响其催化性能的关键因素。本文详细叙述了原料配比及其种类、模板剂、F^-等合成因素对SAPO-34分子筛物化性能及其MTO反应催化性能的影响。针对SAPO-34合成及其催化性能优化的新技术, 综述了SAPO-34分子筛的金属改性及其超声波、微波辅助合成的特点和效果, 指出通过研发新的模板剂及其助剂、改性或制备新工艺进而改善分子筛的酸性、提高其烯烃选择性、延长催化反应寿命、降低合成成本是SAPO-34今后研发的重要方向。     

甲醇制烯烃催化剂SAPO-34分子筛的制备和喷雾成型

SAPO-34分子筛用于催化甲醇转化制烯烃,乙烯和丙烯选择性高,是很好的甲醇制烯烃催化剂。由于SAPO-34分子筛失活速率快,甲醇制烯烃反应器通常是连续循环再生的流化床反应器,SAPO-34分子筛必须喷雾成型并达到一定抗磨强度后才能使用。在50 L反应釜合成了SAPO-34分子筛,并在中试喷雾装置上,以SAPO-34为活性组分喷雾成型甲醇制烯烃催化剂。结果表明,喷雾成型甲醇制烯烃催化剂的抗磨损指数为1.58%·h-1,抗磨性能达到工业应用要求,与两种工业甲醇制烯烃催化剂对比,喷雾成型甲醇制烯烃催化剂寿命最长,达260 min,乙烯、丙烯选择性以及乙烯+丙烯总选择性在对应的各个反应时间点均最高,260 min分别达到49.09%、35.05%和84.98%。     

高性能甲醇制低碳烯烃催化剂SAPO-34分子筛的研究进展

从SAPO-34分子筛在甲醇制低碳烯烃过程中(MTO)的催化作用及失活机理出发,分析了影响SAPO-34分子筛催化性能的重要因素,在调节活性位和改善传质两方面综述了近年来在提高SAPO-34分子筛MTO催化单程寿命和双烯选择性方面的研究进展,并对未来高性能SAPO-34分子筛合成的发展进行展望。