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%。     

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。     

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%。
     

导向剂法合成SAPO-34分子筛及其在甲醇制烯烃中的性能

在传统水热合成法基础上,采用预制晶种导向剂的方法成功合成SAPO-34分子筛,通过XRD、BET和SEM等手段对样品进行表征,并研究在甲醇转化制烯烃反应中的催化性能。甲醇制烯烃结果表明,催化剂的使用寿命延长,乙烯和丙烯总选择性较高,与传统方法相比,可大幅度降低模板剂用量,最大降幅约40%。     

多级孔SAPO-34分子筛的合成及催化性能

利用磷酸硅铝分子筛的晶化母液合成SAPO-34分子筛,采用XRD、SEM和N_2吸附-脱附进行表征。结果表明,合成的样品为具有多级孔结构的SAPO-34分子筛,该分子筛催化剂在甲醇制烯烃反应中表现出高低碳烯烃选择性及较长的寿命。     

La2O3协同增强SAPO-34的二甲醚制烯烃催化性能

La₂O₃不需要与SAPO-34接触,便可显著延长SAPO-34的二甲醚制烯烃（DTO）反应寿命,并且La₂O₃与SAPO-34比例越大,SAPO-34的反应寿命越长。当La₂O₃和SAPO-34的质量比为1：1时,SAPO-34寿命提高了约1倍。进一步的研究表明,只有当La₂O₃层夹在SAPO-34层中间时,才能提高SAPO-34的寿命,La₂O₃无论是处于SAPO-34上游还是下游,均不能提高SAPO-34的寿命。动力学和催化剂的积炭量研究表明,La₂O₃是通过降低SAPO-34的积炭速度提高其反应寿命的。初步提出了La₂O₃提高SAPO-34寿命的机理：在DTO反应过程中,二甲醚在SAPO-34分子筛上形成一种积炭前体,这种积炭前体转移到La₂O₃的表面上,反应生成不能积炭的化合物（CO、CO₂和H₂等）,从而降低了SAPO-34的积炭失活速度,提高了其寿命。     

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。     

不同晶体形貌SAPO-34分子筛合成方法研究进展

SAPO-34分子筛催化MTO反应时,其催化活性和催化寿命受其形貌结构、硅铝比、酸中心强度和数量等多种因素的影响,其晶粒大小和晶体形貌结构的不同能够改变SAPO-34分子筛的比表面积和稳定性,能够影响原料和产物分子的扩散路径、扩散速度和停留时间以及反应传热效率等,从而影响积碳的生成和催化活性。综述了近年来不同晶体形貌结构SAPO-34分子筛的合成及控制方法,包括纳米SAPO-34分子筛、多级孔结构及其他形貌的SAPO-34分子筛的合成方法及在MTO反应中的应用,并对未来SAPO-34分子筛的发展方向进行了展望。     

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。     

水热合成法合成SAPO-34分子筛

采用吗啉和四乙基氢氧化铵为模板剂,研究了不同因素对水热合成法合成SAPO-34分子筛的影响。结果表明,陈化时间、晶化时间和搅拌对合成分子筛都有重要影响,最佳陈化和晶化时间均为24 h,适宜的搅拌速度为100r/min。以吗啉和吗啉-四乙基氢氧化铵为模板剂,采用先陈化后晶化并搅拌的方式均可得到SAPO-34分子筛,四乙基氢氧化铵的加入有利于合成小晶粒的分子筛。甲醇制烯烃(MTO)结果表明,甲醇转化率达98%以上,乙烯和丙烯总选择性达85%以上。     

Preparation of SAPO-34 catalyst and presentation of a kinetic model for methanol to olefin process (MTO)

Conversion of methanol to light olefins (MTO) using acidic SAPO-34 molecular-sieve as the reaction catalyst was studied in a differential fixed bed reactor within the temperature range of 375-425 °C and under 4 bar pressure. The importance of MTO process is due to the increasing demand for light olefins in recent years. SAPO-34 was synthesized by hydrothermal method, applying morpholine as the template. The latter compound was then changed into protonated form by ion exchange method with ammonium chloride at 80 °C. A simple stoichiometric scheme has been presented for MTO. In addition a mechanism for this process based on Langmuir-Hinshelwood formulation has been put forward and the kinetic parameters have been evaluated as functions of temperature.     

Kinetics of steam regeneration of SAPO-34 zeolite catalyst in methanol-to-olefins (MTO) process

Methanol-to-olefins(MTO) is industrially applied to produce ethylene and propylene using methanol converted from coal,synthetic gas,and biomass.SAPO-34 zeolites,as the most efficient catalyst in MTO process,are subject to the rapid deactivation due to coke deposition.Recent work shows that steam regeneration can provide advantages such as low carbon dioxide emission and enhanced light olefins yield in MTO process,compared to that by air regeneration.A kinetic study on the steam regeneration of spent SAPO-34 catalyst has been carried out in this work.In doing so,we first investigated the effect of temperature on the regeneration performance by monitoring the crystal structure,acidity,residual coke properties and other structural parameters.The results show that with the increase of regeneration temperature,the compositions of residual coke on the catalyst change from pyrene and phenanthrene to naphthalene,which are normally considered as active hydrocarbon pool species in MTO reaction.However,when the regeneration temperature is too high,nitrogen oxides can be found in the residual coke.Meanwhile,as the regeneration temperature increases,the quantity of residual coke reduces and the acidity,BET surface area and pore structure of the regenerated samples can be better recovered,resulting in prolonging catalyst lifetime.We have further derived the kinetics of steam regeneration,and obtained an activation energy of about 177.8 kJ·mol~(-1).Compared that with air regeneration,the activation energy of steam regeneration is higher,indicating that the steam regeneration process is more difficult to occur.     

多级孔ZSM-5/SAPO-34复合分子筛制备及催化MTO性能研究

为制备性能更加优异的甲醇制烯烃（MTO）催化剂及进一步探究多级孔道对MTO催化反应的影响,采用柠檬酸溶液（CA）运用后处理方法对复合分子筛进行刻蚀,成功制备了具有多级孔道结构的ZSM-5/SAPO-34复合分子筛（CA-Z-S）。对复合分子筛的晶相、骨架、孔结构等理化性质进行了表征;将复合分子筛用于催化MTO反应,考察了复合分子筛的催化性能。表征结果表明,使用CA处理对ZSM-5/SAPO-34复合分子筛的形貌、结构会产生影响,使CA-Z-S具有更紧密的复合结构、适量的弱酸中心和多级孔道复合结构。催化测试结果表明,甲醇转化率达到100%时,CA-Z-S的寿命为1 200 min,较SAPO-34提高79%,较ZSM-5/SAPO-34提高30%;CA-Z-S对轻烯烃的选择性达到90.5%,较SAPO-34提高约3.7%。研究结果表明,利用CA对复合分子筛进行后处理,有利于复合分子筛催化MTO反应性能的提升。     

介孔导向剂制备多级孔结构SAPO-34分子筛催化剂及其在甲醇制烯烃反应中的应用

SAPO系列分子筛广泛应用于甲醇制烯烃(MTO)过程,SAPO分子筛的微孔结构仅允许小分子物质进出孔道,限制了反应物在催化剂晶体结构孔道中的扩散,增加了反应物扩散到活性位点的阻力,降低催化剂活性。此外,生成物不易从微孔结构扩散出来,导致过度反应生成积炭。采用聚乙二醇(PEG)作为导向剂,三乙胺(TEA)为模板剂,制备多级孔结构分子筛,在n(Si)∶n(Al)=0.20、介孔导向剂加入量n(PEG)∶n(Al)=0.20、模板剂加入量n(TEA)∶n(Al)=1.5和晶化时间为48 h条件下制备的分子筛0.20P48-SAPO具有良好的物化性质,比表面积和孔径比单一孔结构SAPO-34分子筛大幅提升,表面活性位点数量增加,有利于提高催化活性。微型固定床反应器评价结果表明,甲醇转化率为91%,丙烯选择性为42%;催化剂热稳定性良好,可以进行再生,再生后活性与新鲜催化剂相当,甲醇转化率为90%,丙烯选择性为43%。