甲烷在担载过渡金属氧化物上转化的初步研究

对不同的载体（ＨＺＳＭ－５、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２和ＭｇＯ）担载不同过渡金属氧化物的甲烷非氧化气氛下转化成苯和Ｃ２－－烃的反应进行了研究，结果发现这些催化剂的反应性能差异很大。载体的酸性越强，甲烷的转化率越高，苯的选择性也越高。ＨＺＳＭ－５担载的第一过渡金属氧化物（从Ｖ２Ｏ５到ＺｎＯ），只有Ｖ／ＨＺＳＭ－５和Ｚｎ／ＨＺＳＭ－５才有明显的催化活性，而其担载的Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ的相应氧化物几乎没有活性。ＨＺＳＭ－５担载的过渡金属如Ｒｅ、Ｗ、Ｍｏ和Ｖ等的高价态氧化物都表现出很好的甲烷转化活性。     

非金属、第二金属改性对ZnZSM-5上丙烷芳构化的影响

以ＺｎＺＳＭ－５分子筛为基本研究对象,探讨了在不同金属（Ｍｇ,Ｃｏ,Ｃｒ,Ｍｏ等）、非金属（Ｐ,Ｃｌ,Ｓ等）改性的Ｚ／ＺｎＺＳＭ－催化剂上,在８２３Ｋ下的丙烷芳构化反应活性和芳烃的选择性。结果表明,在ＺｎＺＳＭ－５分子筛上分别添加Ｃｏ,Ｃｒ,Ｍｏ,Ｍｇ均能不同程度地降低丙烷转化率,同时提高芳烃的选择性;在Ｐ改性的Ｐ／ＺｎＺＳＭ－５上芳烃选择性也有较大提高,并抑制了甲烷和乙烷的生成,芳烃收率略有提高     

碳四烃的利用──在Ga－HZSM－5催化剂上转化为芳烃

鉴于我国目前液化石油气以及乙烯副产碳四馏份分离了丁二烯后的丁烯、丁烷都作燃料烧掉的情况,合理利用这部分资源将其转化为芳烃并用作高辛烷值汽油添加组份或石油化工原料具有重大现实意义。本工作在对丙烷芳构化作了大量工作基础上,采用Ｇａ－ＨＺＳＭ－５催化剂,尤其是以价格低廉的无胺合成的ＺＳＭ－５经改性后制备成Ｇａ－ＨＺＳＭ－５催化剂用正、异丁烷或混合碳四为原料,它具有较高的芳构化活性,芳烃收率可高达６５％。在１０毫升反应装置上反应５０小时后再生,活性可完全恢复。以５０小时为一周期连续１５００小时反应,取得了比较满意的稳定结果。     

在ZSM－5分子筛上引入Zn、Ga物种对乙烷芳构化的影响

报道了在Ｚｎ、Ｇａ改性的ＺＳＭ－５分子筛上进行乙烷芳构化与乙烯芳构化反应的结果，并考察了反应温度对Ｚｎ－ＺＳＭ－５催化剂乙烷芳构化性能的影响和催化剂Ｇａ－ＺＳＭ－５的焙烧时间对其性能的影响等。试验结果表明：（１）乙烷脱氢活化步骤是乙烷芳构化反应的控制步骤，Ｚｎ、Ｇａ物种对乙烷脱氢活化起着至关重要的作用，并且ｚｎ物种的作用大于Ｇａ物种。Ｚｎ、Ｇａ物种还能促进聚合环化物脱氢向芳烃转化：（２）升高反应温度对乙烷脱氢活化和聚合环化物脱氢有利，同时会使聚合环化物的裂解反应速度增加，因而在乙烷芳构化反应中存在最佳温度；（３）延长焙烧时间，有利于乙烷的活化及乙烯、Ｃ＿３等芳构化中间产物向芳烃的转化。     

Al2O3对Zn/HZSM-5芳构化催化剂的影响

研究了Ａｌ２Ｏ３的加入对Ｚｎ改性ＨＺＳＭ－５催化剂性能的影响,应用分析电镜（ＴＥＭ－ＥＤＳ）对催化剂进行了微区元素组成分析,比较了Ａｌ２Ｏ３、Ｚｎ／Ａｌ２Ｏ３、ＨＺＭ－５以及Ｚｎ／Ａｌ２Ｏ３＋ＨＺＳＭ－５机混催化剂的芳构化性能和Ｚｎ分布,并初步探讨了影响Ｚｎ组元分布的因素,结果表明,加入Ａｌ２Ｏ３的Ｚｎ改性ＨＺＳＭ－５催化剂在经过高温焙烧或水热处理后,原来处于分子筛上的Ｚｎ组元部分迁移至Ａｌ２Ｏ３     

ZnHZSM-5上丙烷芳构化反应自身氢气气氛的影响

ＺｎＨＺＳＭ－５上的丙烷芳构化反应是一个包含原料脱氢、中间物脱氢、芳构化脱氢以及副产物加氢的复杂过程。热力学分析表明丙烷芳构化反应中产生的氢气会抑制丙烷脱氢生成烯烃。反应结果表明，随着芳烃收率的增加，丙烯的收率下降，丙烷脱氢处于准平衡状态。丙烷芳构化反应中产生的氢气致使乙烯加氢生成乙烷。在ＺｎＯ／ＨＺＳＭ－５上，随锌含量的增加，乙烷／乙烯比增加；产物的氢碳比开始减小，后又增大；反应产生的氢气分压开始增大，在锌含量大于０．６％后保持基本不变。这一切说明了低锌含量有利于脱氢生成氢气，提高芳烃选择性；而高锌含量时不仅脱氢过程加速，而且乙烯加氢生成乙烷也加剧，氢又在产物中重新分配，降低了芳烃的选择性，这是丙烷芳构化反应中芳烃选择性存在一个极限值的根本原因。     

含锌HZSM-5催化剂的XPS表征与丙烷芳构化性能

用ＸＰＳ技术对离子交换法制备了Ｚｎ／ＨＺＳＭ－５和机械混合法制备的ＺｎＯ／ＨＺＳＭ－５两种丙烷芳构化催化剂进行了研究,结果表明,催化剂上的锌物种有两种形态,它们的Ｚｎ（２ｐ）电子结合能差（△Ｅｂ＝Ｅｂ（２ｐ３／２）－Ｅｂ（２ｐ１／２））不同,Ｚｎ／ＨＺＳＭ－５上主要锌质物的△Ｅｂ比ＺｎＯ／ＨＺＳＭ－５上的高１．４６ｅＶ,分别对应于「Ｚｎ（ＯＨ）」＾＋和ＺｎＯ。高温氢处理使Ｚｎ／ＨＺＳＭ－５的△Ｅｂ     

Ga－Al－Si－ZSM－5 的合成、表征与催化性能

利用廉价的水玻璃作硅源、正丁胺作导向剂合成出Ｇａ－Ａｌ－Ｓｉ－ＺＳＭ－５泡沸石分子筛。ＸＲＤ、ＩＲ、ＤＳＣ、ＸＰＳ等测试结果表明，Ｇａ已进入分子筛的骨架，并以高价氧化态存在，呈体相富集。对酸催化的甲醇芳构化反应，Ｇａ－Ｓｉ－ＺＳＭ－５比Ａｌ－Ｓｉ－ＺＳＭ－５有更好的产物选择性，芳烃收率高，裂解产物Ｃ１、Ｃ２烃的收率较低。     

硅铝比对水热处理后改性ZSM-5催化裂化性能的影响

以ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３＝２５、３８、４６的ＮａＺＳＭ－５为原料，用ＨＣｌ、ＮＨ４Ｃｌ、ＬａＣｌ３进行改性，并对改性样品进行水热处理（７３０℃、５ｈ、１００％水蒸气）。采用正十六烷裂解反应考察改性样品水热处理后催化性能的差异。结果表明，对硅铝比（ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３）相同的ＮａＺＳＭ－５，经ＮＨ４Ｃｌ交换得到的ＨＺＳＭ－５（Ｎ），其活性均高于ＨＣｌ交换的ＨＺＳＭ－５。ＨＺＳＭ－５（Ｎ）的活性以原料ＮａＺＳＭ－５中的ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３排序为：ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３＝４６＞ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３＝２５＞ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３＝３８。ＨＺＳＭ－５的活性以原料ＮａＺＳＭ－５中的ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３排序为：ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３＝４６＞ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３＝３８＞ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３＝２５。对ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３＝２５、２８的ＨＺＳＭ－５（Ｎ）经ＬａＣｌ３改性后活性提高，对ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３＝４６的ＨＺＳＭ－５（Ｎ）经ＬａＣｌ３改性后活性不变，但气体选择性下降，汽油选择性提高。     

甲烷芳构化Co—Mo／HZSM—5催化剂的研究

考察了Ｃｏ－Ｍｏ／ＨＺＳＭ－５催化剂的甲烷无氧芳构化性能,并用ＮＨ３－ＴＰＤ和ＸＲＤ方法表征了其表面结构对于甲烷芳构化的影响。结果表明,适量引入Ｃｏ助剂可显著提高甲烷的转化率和芳烃收率,降低焦炭的生成,提高催化剂的稳定性。     

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。     

Ni/HZSM-5上裂解汽油选择加氢裂化的研究

在连续流动固定床装置上,探讨了非贵金属Ni/HZSM-5催化剂对裂解汽油选择加氢裂化反应的特征,考察了镍含量、温度、压力、空速及氢烃体积比等参数的影响。随镍含量的增加,裂解汽油中C6+非芳烃转化率先增加后减小,镍含量为2.1%左右较为适宜。工艺条件中温度和压力的影响较大,空速次之,氢烃体积比最小。在380 ℃、3.0 MPa、质量空速1.245 h-1、氢烃体积比1 000的条件下,以镍含量为2.1%的Ni/HZSM-5为催化剂,65 h内裂解汽油中C6+非芳烃组分转化率保持在95%以上,而芳烃转化率仅有13%; 加氢裂化产物中,C2+正构烷烃达80.96%,其中丙烷60.71%,而甲烷和异构烷烃较少。这表明非贵金属Ni/HZSM-5催化剂可高选择性地裂化C6+非芳烃,适用于裂解汽油加氢裂化制备芳烃联产低碳烷烃。     

Zn-Ga/HZSM-5分子筛芳构化催化剂

以硝酸锌或硝酸镓为改性剂,纳米HZSM-5分子筛为原料,采用浸渍法可制备单(双)金属改性HZSM-5分子筛催化剂(负载Zn,Ga质量分数分别为6.0%,0.1%)。以正丁烷或异丁烷为原料,在反应温度为400～550℃,反应压力为0.8 MPa,质量空速为0.60 h^-1的条件下,研究了不同金属离子负载顺序对所制备催化剂芳构化反应性能的影响。结果表明：在反应温度为550℃的条件下,以异丁烷为研究对象,采用Zn-Ga/HZSM-5分子筛催化剂,转化率达到93.75%,芳烃选择性达到46.54%;以正丁烷为研究对象,选用Ga-Zn/HZSM-5分子筛催化剂,上述各值依次为62.18%,49.52%;与单金属改性HZSM-5分子筛催化剂相比,双金属改性不仅可以提高异丁烷和正丁烷芳构化反应性能,还能够降低干气收率,抑制小分子烃的生成。     

Mo/HZSM-11催化剂甲烷无氧芳构化性能的研究

考察了MoO3担载量及焙烧温度对Mo／HZSM-ll甲烷无氧芳构化性能的影响。采用NH3-TPD和MASNMR研究了分子筛的表面酸性和骨架铝的变化。结果表明，催化剂的表面酸性在甲烷芳构化反应中起着重要的作用，MoO3担载量明显改变了催化剂的表面酸性，进而影响了催化剂的催化性能。担载5％的MoO3导致HZSM-11轻微脱铝。但直至担载10％的MoO3，脱铝现象也未发生明显的变化。随着焙烧温度的提高，使更多的骨架四配位铝转变为非骨架六配位铝．导致催化剂酸中心的强度降低和数量减少。使催化剂的活性下降。     

ZSM—5分子筛中引入过渡金属对催化热裂解反应的影响

应用含有不同过渡金属的ZSM－5分子筛及催化剂对轻柴油进行催化热裂解反应,研究了在分子筛及催化剂中引入过渡金属对于催伦热裂解反应机理及乙烯、丙烯产率的影响。结果表明,ZSM－5分子筛或催化剂中引入过渡金属后,反应产物分布发生了变化,催化热裂解反应的机理有了一定程度的改变,尤其是银的引入提高了乙烯的产率,而且并未降低丙烯产率,说明银在催化热裂解反应中既可以促进正碳离子的生成,又有可能通过氧化－还原作用部分改变反应机理,促进自由基的生成。     

ZHC-02型加氢裂化催化剂加工大庆油的工业应用

大庆石化公司炼油厂 0 .2 6Mt/a高压加氢裂化装置首次采用ZHC 0 2高中油型加氢裂化催化剂处理大庆常三线和减一线的混合油 ,结果表明 :ZHC 0 2型催化剂 ,具有加氢活性好 ,异构性能强 ,柴油馏分收率高等特点 ,是一种性能较好的加氢裂化催化剂。     

NiW?USY分子筛催化剂的煤焦油加氢裂化性能

以高硅铝比USY分子筛为裂化活性组分、Ni和W为加氢活性组分,采用共浸渍法制备了一系列不同USY分子筛含量的加氢裂化催化剂。使用NH3-TPD,BET,XRD,XPS,HRTEM等手段对催化剂进行表征,并以中/低温煤焦油加氢精制后柴油馏分为原料,在固定床加氢装置上考察催化剂的加氢裂化性能。结果表明:含USY分子筛的Ni-W催化剂具有较高的煤焦油加氢裂化活性,其裂化活性主要源于USY分子筛的酸性;适宜USY分子筛含量(30%)的催化剂在产品油质量收率大于95%的前提下,可使原料油的密度(20℃)由0.899 0g/cm3降至0.848 5g/cm3,多环芳烃几乎裂解完全,C/H摩尔比由7.32降至6.89,50%馏出温度由304℃降至270℃,同时可使十六烷指数由40.0升至43.5。     

A Study on the Selectivity of Methanol Aromatization

Abstract

The present study describes the performance of the HZSM-5 zeolite catalyst modified by Cu, Zn, Ga, La, P, Ag, and other ions for the conversion of methanol to aromatics in a fixed-bed reactor, and the influences of the system pressure and temperature on methanol aromatization are in discussion. The results show that the optimum single ion for the modification of catalyst was Zn or Cu. The optimum combined ions were Zn and Ga. The yield of aromatics could reach up to 66.6% on the catalyst modified with Ga2% and Zn10%.     

制备条件对催化剂MoP／HZSM-5临氢芳构化性能的影响

以催化裂化馏分油（50-100℃）为原料,在实验室小型固定床反应装置上考察了制备条件对临氢芳构化催化剂MoP／HZSM-5降烯烃性能的影响。结果表明,采用共浸渍法,优选还原氢气流速为120mL/min,升温速率小于5℃／min,还原终温为650℃,还原压力为1．0MPa时,催化剂MoP／HZSM-5具有较高的活性和稳定性,所得液相产物收率为61．04％,其中烯烃质量分数为7．420％,芳烃质量分数为65．430％。