反应条件对D803C-Ⅱ01催化剂上甲醇制低碳烯烃的影响

采用小孔SAPO-34分子筛为活性基质,经过改性、喷雾干燥成型及适当温度焙烧后,得到适用于流化床的二甲醚或甲醇高选择性转化为低碳烯烃的催化剂D803C-Ⅱ01。研究反应温度、反应压力和催化剂停留时间对甲醇制低碳烯烃反应的影响以及D803C-Ⅱ01催化剂再生过程及其变化规律。结果表明,乙烯+丙烯选择性约在425℃达到最大值,在反应总压力不大于0.2 MPa、催化剂停留时间为55 min、催化剂与物料接触时间大于0.2 s条件下,均能保证反应转化率接近100%,但反应接触时间从0.6 s增大至3 s,会造成乙烯+丙烯选择性降低3～5个百分点。     

甲醇制烯烃反应工艺、反应机理及其动力学研究进展

甲醇制烯烃工艺近年来已成为煤化工领域的研究热点。不同的甲醇制烯烃催化剂将导致不同的反应过程,以SAPO-34为催化剂时,甲醇主要遵循烃池机理,通过快速的平行反应直接生产乙烯和丙烯(MTO)等低碳烯烃;以ZSM-5为催化剂时,甲醇主要遵循双循环机理中的烯烃循环机理,通过甲基化-裂解等多步反应间接生产丙烯(MTP)。这种反应特征的不同也决定着反应器类型和工艺条件的不同:SAPO-34催化剂易失活的特性决定了工业MTO过程通常采用易再生的流化床反应器从甲醇一步生成乙烯和丙烯,而具有良好抗结焦能力的ZSM-5催化剂使得工业MTP过程通常选择易放大的固定床反应器,通过大量烯烃循环与分离逐步获得丙烯。针对SAPO-34催化剂上MTO过程以及ZSM-5催化剂上MTP过程的不同反应情况,综述了近年来甲醇制烯烃代表性的反应工艺、反应机理以及反应动力学等方面的研究进展,并根据其存在的问题提出了相应的发展方向。     

复合模板剂制备片状SAPO-34分子筛及催化MTO反应

采用三乙胺为主模板剂、双端氨基聚乙二醇800为辅助模板剂制备出片状SAPO-34分子筛,使用XRD、SEM、BET及NH₃-TPD对样品进行表征;并考察在甲醇制烯烃反应中的催化性能。结果表明,所合成的片状SAPO-34分子筛具有较大的比表面积(720 m²/g)和适中的酸性。在催化甲醇制烯烃反应中表现出较长的寿命,甲醇转化率达到99%以上,乙烯和丙烯(双烯)选择性达到80%以上。     

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。     

甲醇制丙烯催化剂的研究进展（I）--SAPO系列分子筛

以煤或天然气经甲醇制低碳烯烃(如乙烯、丙烯)工艺开辟了一条非石油原料制取低碳烯烃的生产路线,是缓解石油资源紧张的有效方法,已引起世界各国的高度重视,对均衡合理利用我国资源具有重要意义。开发具有高的轻烯烃选择性、易再生、寿命长和价格便宜的催化剂是其中的关键。 SAPO-34分子筛具有独特的结构,让它可以高选择性地将甲醇转化为低碳烯烃。本文对国内外甲醇制烯烃(主要是丙烯)领域中SAPO系列分子筛催化剂的开发及应用进行了综述。     

丙酮转化生成乙烯和丙烯过程的研究

为实现甲醇制烯烃过程中产生的副产物丙酮能高选择性地转化为乙烯和丙烯，以SAPO-34分子筛为催化剂，在流化床反应器中考察了不同反应温度和丙酮浓度下连续运行时SAPO-34催化丙酮转化的结果，并与甲醇或丁酮转化的结果进行了比较。结合文献报道的丙酮转化路径，详细分析了实验现象。在反应温度为500℃、压力为0.28 MPa、原料空速为0.31 h^-1、原料浓度30%(质量分数)的条件下，丙酮转化率为94.37%，乙烯和丙烯的选择性达到53.32%。本研究对甲醇制烯烃过程副产丙酮的高效利用有一定的指导意义。     

甲醇制丙烯催化剂的研究进展(Ⅰ)——SAPO系列分子筛

以煤或天然气经甲醇制低碳烯烃(如乙烯、丙烯)工艺开辟了一条非石油原料制取低碳烯烃的生产路线,是缓解石油资源紧张的有效方法,已引起世界各国的高度重视,对均衡合理利用我国资源具有重要意义。开发具有高的轻烯烃选择性、易再生、寿命长和价格便宜的催化剂是其中的关键。SAPO-34分子筛具有独特的结构,让它可以高选择性地将甲醇转化为低碳烯烃。本文对国内外甲醇制烯烃(主要是丙烯)领域中SAPO系列分子筛催化剂的开发及应用进行了综述。     

Fe,Co,Ni改性SAPO-34分子筛上MTO反应的理论研究

为明确分子筛对MTO反应的催化活性和产物选择性的影响,采用色散力矫正的密度泛函理论方法,以SAPO-34分子筛为催化剂,考察了3种不同金属Fe、Co和Ni改性的SAPO-34分子筛布朗斯特(Brnsted,B酸)酸强度的变化,并研究不同酸性的催化剂对甲醇制烯烃(MTO)反应中的低碳烯烃催化活性和选择性的影响及2者间的关联。通过计算去质子化能比较改性前、后SAPO-34分子筛的酸性强度变化,酸性强度顺序为Fe APO-34Co APO-34SAPO-34Ni APO-34。通过计算MTO反应克服的反应能垒,比较低碳烯烃的催化活性和选择性,Fe、Co、Ni金属改性的SAPO-34分子筛对乙烯生成反应的催化活性顺序为Fe APO-34≈Ni APO-34Co APO-34;对丙烯生成反应的催化活性顺序为Fe APO-34≈Co APO-34Ni APO-34;Ni原子的引入比Fe、Co原子的引入提高了乙烯的选择性,而Fe、Co原子的引入比Ni原子的引入提高了丙烯的选择性。     

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。     

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。     

复合模板剂诱导合成SAPO-34分子筛及其MTO性能研究

利用传统水热合成方法,分别采用单一模板剂、混合模板剂合成纯相SAPO-34分子筛,采用XRD、BET、SEM、NH3-TPD和FTIR对样品进行表征,考察其在甲醇制烯烃反应中的催化性能。结果表明,混合模板剂诱导合成的SAPO-34分子筛具有较小的颗粒尺寸,较大的比表面积和适宜的酸性,可以在MTO反应中表现出更优的催化性能。结果发现,MORTEAOH混合模板剂合成的SAPO-34分子筛的催化寿命达320 min,双烯选择性超过82%。     

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。     

液相晶化法合成SAPO-34分子筛

分别以吗啉(Mor)和吗啉-四乙基氢氧化铵(Mor-TEAOH)为模板剂,采用液相晶化法合成SAPO-34分子筛,考察晶化温度、晶化时间和模板剂对合成SAPO-34分子筛的影响和SAP-34分子筛催化甲醇制低碳烯烃(MTO)的性能.结果表明,合成SAPO-34的适宜晶化温度和时间分别为140～180℃和96～120 h,采用吗啉-四乙基氢氧化铵(Mor-TEAOH)为模板剂合成的分子筛晶粒较小.MTO反应的较佳条件为甲醇与水的体积比为2,质量空速5 h-1,催化剂8 g,常压,380℃.该条件下,甲醇转化率达98%以上,C2H4与C3H6总的选择性达84.01%.     

Busting the efficiency of SAPO-34 catalysts for the methanol-to-olefin conversion by post-synthesis methods

As an effective non-petroleum based process for producing light olefins, the methanol-to-olefin(MTO) route has become an indispensable alternative to the industrial production of light olefins. The silicoaluminophosphate SAPO-34 zeolite(CHA-type structure) has proven to be an efficient industrial catalyst for the production of ethylene and propylene by the MTO reaction. However, the inherent structure and related diffusion limitations of SAPO-34 limit the mass transport and thus cause rapid deactivation of the catalyst. Fabrication of hierarchical SAPO-34 zeolite is one of the most effective strategies to address the intrinsic diffusion limitation. As simple, inexpensive, and efficient approach, the post-synthetic route has attracted considerable attention and widely used to introduce secondary meso-/macropores into the microporous SAPO-34 material. Significant effort has been dedicated to the development of post-synthesis strategies to prepare hierarchical SAPO-34 zeolite, thereby enhancing its catalytic performance in the MTO process. This mini-review addresses the post-synthesis preparation of hierarchical SAPO-34 catalysts and their MTO performance. Furthermore, some current problems and prospects of the post-synthesis route to hierarchical SAPO-34 catalysts are also revised. We expect this minireview to inspire the more efficient preparation of hierarchical SAPO-34 catalysts for the MTO process.     

Busting the efficiency of SAPO-34 catalysts for the methanol-to-olefin conversion by post-synthesis methods

As an effective non-petroleum based process for producing light olefins, the methanol-to-olefin (MTO) route has become an indispensable alternative to the industrial production of light olefins. The silicoaluminophosphate SAPO-34 zeolite (CHA-type structure) has proven to be an efficient industrial catalyst for the production of ethylene and propylene by the MTO reaction. However, the inherent structure and related diffusion limitations of SAPO-34 limit the mass transport and thus cause rapid deactivation of the catalyst. Fabrication of hierarchical SAPO-34 zeolite is one of the most effective strategies to address the intrinsic diffusion limitation. As simple, inexpensive, and efficient approach, the post-synthetic route has attracted considerable attention and widely used to introduce secondary meso-/macropores into the microporous SAPO-34 material. Significant effort has been dedicated to the development of post-synthesis strategies to prepare hierarchical SAPO-34 zeolite, thereby enhancing its catalytic performance in the MTO process. This mini-review addresses the post-synthesis preparation of hierarchical SAPO-34 catalysts and their MTO performance. Furthermore, some current problems and prospects of the post-synthesis route to hierarchical SAPO-34 catalysts are also revised. We expect this minireview to inspire the more efficient preparation of hierarchical SAPO-34 catalysts for the MTO process.     

硅改性拟薄水铝石合成SAPO-34分子筛的研究

SAPO-34分子筛常用于甲醇制烯烃（MTO）反应中。以硅酸钠、硝酸铝和氨水为原料采用碱滴酸加料方式制备一种硅改性拟薄水铝石,再以硅改性拟薄水铝石为硅源和铝源、磷酸（H₃PO₄）为磷源、四乙基氢氧化铵（TEAOH）为模板剂采用水热合成法制备SAPO-34分子筛。采用XRD、SEM、FT-IR、NH₃-TPD等表征手段对合成的硅改性拟薄水铝石及SAPO-34分子筛进行表征并对其MTO催化性能进行评价。结果表明,在硅铝物质的量比为0.08~0.5时,硅的引入对合成纯相拟薄水铝石无影响,但硅的引入量对拟薄水铝石的结晶度及形貌有一定影响;在硅铝物质的量比为0.2~0.5时,以硅改性拟薄水铝石为硅源和铝源可以合成纯相SAPO-34分子筛,MTO催化反应甲醇转化率可达99%以上,双烯选择性最高达87%以上,并拥有较高的乙烯选择性。     

棱片状SAPO-34分子筛的合成及其催化性能

在SAPO-34分子筛合成的成核阶段进行微波干扰，成功合成出棱片状SAPO-34分子筛，通过XRD、BET、SEM及NH3-TPD手段对样品进行表征，并考察在甲醇转化制烯烃反应中的催化性能。结果表明，此方法合成的SAPO-34分子筛存在特殊的酸位中心分布以及特殊的形貌，在甲醇转化制烯烃反应中表现出更长的催化寿命，甲醇转化率接近100%，乙烯和丙烯总选择性超过85%。