重整催化剂发展现状

介绍了国内外催化重整研究中的重整催化剂的发展现状。当前催化重整催化剂按反应机理分为两大类。一类是以ZSM-5系列催化剂为代表的酸性重整催化剂。另一类是以Pt／KL系列催化剂为代表的碱性重整催化剂。其中，碱性系列催化剂由于具有很高的芳构化选择性与芳烃产率，值得开展进一步研究。此外，复合氧化物系列催化剂也表现出较好的芳构化催化性能，从而成为新的研究热点。     

KL分子筛的碱性对Pt/KL催化剂上正己烷芳构化的影响

采用水热晶化法合成了KL分子筛,并采用XRF,XRD,BET,CO2-TPD等方法表征了骨架掺杂Fe原子改性和负载碱金属盐改性对KL分子筛结构以及碱性位分布状态的影响。通过H2-TPR表征和正己烷芳构化反应,考察了负载Pt后相应催化剂上的Pt颗粒状态及催化剂的芳构化性能。实验结果表明,骨架掺杂Fe原子增加了分子筛的弱碱性位数量,而负载碱金属盐增加了分子筛的强碱性位数量;碱性位分布情况影响Pt在载体上的分散情况及电子状态。强碱性位数量的增多使Pt颗粒分散得更加均匀且呈现出富电子状态,明显提高了Pt/KL催化剂的芳构化性能,相应的Pt负载量为0.5%(w)的Pt/K-KL催化剂在450℃、WHSV=3 h-1、n(H2)∶n(n-C6)=3的条件下,正己烷转化率达70%以上,苯选择性为85%左右。     

Pt/KL芳构化催化剂中载体酸碱性的作用

采用水热脱铝法提高硅铝比使L分子筛的酸性增强,采用离子交换法脱除KL分子筛上部分的K使分子筛的碱性降低。并担载Pt制成芳构化催化剂,考察了具有不同酸碱性的载体及其催化剂的物化性质和催化性能,发现载体的酸碱性对Pt的电子状态及Pt在分子筛孔道内的分散有明显的影响,从而产生不同的芳构化反应活性和选择性;随着载体酸性增强和碱性减弱,催化剂的活性降低,芳构化反应选择性下降。     

Pt/MxOy-SiO2介孔氧化物催化剂的合成及其正己烷芳构化性能

在全硅介孔分子筛SBA-15材料合成的基础上由Al2O3、BaO和K2O改性合成了Al2O3-SiO2 、BaO-Al2O3-SiO2和K2O-Al2O3-SiO2介孔复合氧化物,通过低温N2吸附、XRD、电镜等表征发现它们具有与SBA-15相似的有序介孔孔道结构。同时考察了由它们制备的Pt/MxOy-SiO2催化剂的正己烷芳构化性能,发现Pt/MxOy-SiO2催化剂具有较好的芳构化性能,其芳烃产率和液体收率都高于传统铂铼重整催化剂。     

TiO2-SiO2载体的酸性对催化剂加氢脱硫性能的影响

采用溶胶-凝胶方法制备了TiO2-SiO2复合氧化物，分析表征了其酸性，以复合氧化物为载体制备了重油催化裂化(RFCC)柴油加氢精制催化剂。结果表明，TiO2-SiO2复合氧化物的酸性与Ti／Si摩尔比有关。酸的类型对催化剂的脱硫性能有显著的影响，以TiO2-SiO2复合氧化物载体制得的Brosted酸(B酸)较高的催化剂，对分子结构相对简单的苯并噻吩类硫化物有较好的脱除性能；Lewis酸(L酸)较高的催化剂则有利于芳烃的加氢饱和与取代二苯并噻吩的脱除。采用F改性的方法可以提高载体的强L酸量和催化剂初始阶段的加氢脱硫性能及对二苯并噻吩的脱除性能，但RFCC柴油中存在的烯烃及碱性氮化物易使催化剂的活性下降。     

双金属改性ZSM-5/L复合分子筛的制备及其芳构化反应性能

采用分级改性的方法制备Zn-ZSM-5/Pt-L核壳型双金属催化剂,通过改变金属负载量的组配方式对催化剂表面酸性进行调控,利用X射线衍射（XRD）、氮气吸附脱附、氨气程序升温脱附（NH3-TPD）、吡啶-原位傅里叶变换红外（Py-FTIR）等手段进行表征,并以正戊烷为原料对催化剂的轻烃芳构化性能进行评价。结果表明,在复合分子筛核壳结构的基础上,分级引入双金属的改性方式有效地调控了催化剂表面的酸分布以及L/B酸比例,使双金属催化剂更好地发挥L酸和B酸的协同催化作用,当Zn和Pt负载量分别为1.0%和0.6%时所表现出的催化性能最优,其正戊烷芳构化反应的转化率为99.1%、芳烃选择性达到47.2%。     

双金属改性ZSM-5/L复合分子筛的制备及其催化芳构化反应性能

采用分级改性的方法制备Zn-ZSM-5/Pt-L核壳型双金属催化剂,通过改变金属负载量的组配方式对催化剂表面酸性进行调控,利用X射线衍射(XRD)、氮气吸附脱附、氨气程序升温脱附(NH3-TPD)、吡啶吸附-原位傅里叶变换红外光谱(Py-FTIR)等手段进行表征,并以正戊烷为原料对催化剂的轻烃芳构化性能进行评价。结果表明,在复合分子筛核壳结构的基础上,分级引入双金属的改性方式有效地调控了催化剂表面的酸分布以及L/B酸比例,使双金属催化剂更好地发挥L酸和B酸的协同催化作用,当Zn和Pt负载量分别为1.0%和0.6%时所表现出的催化性能最优,其正戊烷芳构化反应的转化率为99.1%、芳烃选择性达到47.2%。     

载体及反应条件对Pt/BaKL沸石催化剂芳构化性能的影响

研究了γ-Al_2O_3或SiO_2载体,以及反应条件对Pt/BaKL沸石催化剂芳构化性能的影响。发现经过碱化或负载Sn的γ-Al_2O_3作为载体,能够较好地保持该催化剂在正己烷芳构化反应中的高活性和高选择性,并有益于改善Pt/BaKL沸石催化剂的抗硫性能。     

载铂L型分子筛重整反应的研究

本文利用正己烷、正庚烷、甲基环戊烷及环己烷等纯烃为原料,在连续微反或脉冲微反装置中进行重整反应,考察钡改性前后Pt/KL分子筛催化剂的反应性能、表面酸性以及抗硫性能的变化。实验结果表明,经钡改性后的Pt/BaKL分子筛催化剂的芳构化活性提高,表面酸性增强,抗硫性能也有所改善。Pt/BaKL分子筛催化剂虽然具有表面酸性,而且也表现出一些双功能的反应特征,但在芳构化反应过程中,单功能的反应机理仍然起着相当重要的作用。     

不同Pt前躯体对Pt/KL催化剂芳构化性能的影响

为考察不同Pt前躯体对Pt/KL催化剂芳构化性能的影响,分别以Pt(NH₃) ₄ (NO₃) ₂和Pt(NH₃ )₄ Cl₂为Pt前躯体,KL分子筛为载体,制备了TN-Pt/KL和TC-Pt/KL芳构化催化剂,其对应的再生剂为R-TN-Pt/KL和R-TC-Pt/KL。采用XRD、XRF、TGA、BET、TEM、H₂-TPR等分析手段对上述催化剂进行了表征,并以正庚烷为原料,在500  ℃、0.4 MPa、MHSV=1.5 h^-1、n(H₂)/n(n-Heptane)=3的条件下分别对新鲜剂和再生剂的芳构化性能进行评价。结果表明：2种不同的Pt前躯体对新鲜剂上Pt的粒径、比表面积和孔体积影响不大,但 TC-Pt/KL 催化剂上芳构化活性中心更多,且该催化剂上的Pt²⁺与KL分子筛载体之间的相互作用力更强,有利于提高其芳构化活性,减缓Pt颗粒聚集长大;与新鲜剂相比,2种再生剂Pt粒径均明显增大,比表面积和孔体积也明显降低,但R-TC-Pt/KL的物化性质优于R-TN Pt/KL;以Pt(NH ₃ ) ₄ Cl₂为前躯体制备的催化剂具有较优异的芳构化活性和稳定性,2种催化剂的再生性能均较差, TC-Pt/KL催化剂比TN-Pt/KL的再生性能略好。     

烷烃芳构化Pt/KL催化剂失活与再生的研究

分析表征了失活催化剂的比表面积、孔体积、晶相、积炭量和Pt晶粒粒度,并与新鲜催化剂进行了比较。结果表明,积炭堵塞L分子筛孔道和Pt晶粒聚集长大是催化剂失活的主要原因。同时考察了烧炭温度对催化剂再生性能的影响。结果表明,烧炭可以有效恢复催化剂的比表面积、孔体积和反应性能,并且低温烧炭可减缓Pt晶粒的烧结,有利于催化剂的再生,适宜的烧炭温度为370℃。     

水热处理和硅烷化对ZnO/HZSM-5催化直馏汽油芳构化性能的影响

对纳米HZSM-5分子筛进行水热处理并采用正硅酸乙酯对其改性后制备Si/HZSM-5催化剂,在此基础上采用硝酸锌等体积浸渍法改性制备Si-ZnO/HZSM-5催化剂。以直馏汽油为原料,考察水热处理温度以及硅烷化程度对ZnO/HZSM-5催化剂芳构化性能的影响。结果表明,随着水热处理温度的升高,芳构化稳定性先增高后降低,说明适宜的水热处理温度有利于催化剂在直馏汽油芳构化中保持良好的活性和稳定性。硅烷化可进一步改善催化剂的芳构化稳定性,降低催化剂积炭量,但当SiO2质量分数超过12%后,由于催化剂孔口缩小,导致催化剂芳构化性能明显下降。     

Zn改性KL分子筛的正戊烷探针反应研究

通过浸渍法制备一系列负载Zn的Zn/KL分子筛,采用XRD、FT-IR等方法对Zn/KL分子筛进行表征。在微反固定床上以正戊烷的异构化和芳构化为探针反应,分别考察Zn负载量（w,下同）为0.5%,1.0%,3.0%的Zn/KL分子筛的催化性能。结果表明,在反应温度为460 ℃、常压、体积空速1.5 h-1的条件下,Zn负载量为0.5%的Zn/KL分子筛的催化性能最好,异构化率为86.72%,芳构化率为12.19%。Zn负载量为0.5%的KL分子筛（0.5%Zn/KL）与Pt/KL及Pt/Al2O3的比较结果表明,0.5%Zn/KL的异构化性能最好,但芳构化性能弱于其它二者。     

低碳烃在Zn/PLC上的芳构化反应性能

评价了丙烷和C4烃在Zn/PLC催化剂上的芳构化反应活性 ,并与Zn/HZSM 5催化剂进行了比较。结果表明 ,丙烷和C4烃在Zn/PLC催化剂上具有一定的反应活性 ,但其芳烃选择性低于Zn/HZSM 5催化剂 ,这主要是由于PLC和HZSM 5作为载体的酸性特征及孔结构不同所造成的。在Zn/PLC催化剂上 ,丙烷芳构化主要转化为苯 ,C4烃芳构化主要转化为二甲苯。而在Zn/HZSM 5催化剂上 ,丙烷和C4烃芳构化主要转化为甲苯。Ga3 + 或Pt4+ 的引入明显改善了Zn/PLC催化剂的丙烷和C4烃芳构化性能。     

Ga、P改性对辛烷值助剂芳构化性能的影响

采用金属Ga以及P元素对辛烷值助剂进行改性,并采用一系列方法对催化剂进行表征,同时采用固定流化床装置对催化剂进行性能评价,考察金属Ga以及P元素对催化剂物化性质和对汽油芳烃选择性的影响。结果表明：采用金属Ga改性催化剂后,可以提高催化剂的芳构化能力,有利于汽油辛烷值的提高;在金属Ga改性催化剂中再引入P元素后,P与金属Ga发生相互作用,减弱了催化剂的芳构化能力,但是催化剂B酸中心增加,有利于提高产物的低碳烯烃选择性。     

金属修饰的Mg-Al复合氧化物催化氨基甲酸甲酯和甲醇合成碳酸二甲酯

以共沉淀法制备了一系列金属改性的Mg Al类水滑石(HTlc),经500 ℃煅烧,获得各种金属修饰的Mg Al复合氧化物(CHT 03M 500,M=Mn、Ni、Zn、Y或La)催化剂,借助XRD、SEM、N2吸/脱附和CO2 TPD等手段对其物理化学性质进行表征,在釜式反应器中考察其催化氨基甲酸甲酯(MC)和甲醇合成碳酸二甲酯(DMC)的反应性能。以Y修饰的Mg Al复合氧化物为模板催化剂,考察了Y掺杂量和前驱体煅烧温度对催化性能的影响,并优化了反应条件。结果表明：CHT 03M 500样品表面碱性质与所掺杂金属的种类有关,催化剂活性与其表面碱性位的总数目成正比;在各种催化剂中,CHT 03Y 500具有最大的碱密度,因而其催化能力最高,在反应温度为200 ℃、反应时间为6 h、催化剂用量为05 g的条件下DMC收率最高可达583%;此外, CHT 03Y 500催化剂具有良好的重复使用性和催化稳定性。     

碳六烷烃在铂—L型分子筛催化剂上反应规律 Ⅰ.碱金属的影响

通过碱金属Li、Na、K、Rb对L型分子筛担体的改性,考察了影响碳六烷烃在Pt/M—L(M=Lj、Na、K、Rb)催化剂上芳构化反应的因素。实验发现,碱金属尤其是铷的性质(碱性强、半径大),使得金属铂在L分子筛孔道中具有较佳的分散状态和较高的反应比活性;同时也改进了铂活性中心的电子状态,使其呈Pt~(-δ)(电子富集),从而降低了催化剂对烷烃的脱氢能力,抑制裂解反应,提高其芳构化的选择性。