锂离子交换ZSM-5型分子筛中水分子吸附特性的分子模拟

用巨正则系综Monte Carlo(grand canonical assemblage Monte Carlo,GCMC)模拟方法计算了水在HZSM-5型分子筛中的吸附热,计算结果与文献报道的实验结果吻合得较好.模拟了水在经锂离子(Li )交换后的ZSM-5型分子筛上的吸附等温线.在此基础上,进一步预测了水在不同硅铝摩尔(下同)比的LinZSM-5型分子筛中的吸附性质.计算结果显示:分子筛骨架上的硅铝比显著影响水的吸附量和等温吸附曲线,随着硅铝比的减小,分子筛中的自由体积减小,对水的吸附量增加.水分子的主要吸附位置是在Li 和铝原子的周围,LinZSM-5型分子筛中存在着1个主要的吸附位点.Li 等金属阳离子的交换能有效降低水的吸附热.在吸附量相同的条件下,水的吸附热随着硅铝比的升高而降低.     

锂离子交换ZSM–5型分子筛中水分子吸附特性的分子模拟

用巨正则系综 Monte Carlo(grand canonical assemblage Monte Carlo, GCMC)模拟方法计算了水在 HZSM–5 型分子筛中的吸附热,计算结果与文献报道的实验结果吻合得较好。模拟了水在经锂离子(Li )交换后的 ZSM–5 型分子筛上的吸附等温线。在此基础上,进一步预测了水在不同硅铝摩尔(下同)比的 LinZSM–5 型分子筛中的吸附性质。计算结果显示:分子筛骨架上的硅铝比显著影响水的吸附量和等温吸附曲线,随着硅铝比的减小,分子筛中的自由体积减小,对水的吸附量增加。水分子的主要吸附位置是在 Li 和铝原子的周围,LinZSM–5 型分子筛中存在着 1 个主要的吸附位点。Li 等金属阳离子的交换能有效降低水的吸附热。在吸附量相同的条件下,水的吸附热随着硅铝比的升高而降低。     

HZSM-5分子筛上吸附苯和甲醇的TPSR-MS研究

对不同硅铝比HZSM-5分子筛进行程序升温表面反应-质谱(TPSR-MS)实验和原位程序升温氧化(TPO)。结果表明,苯在HZSM-5分子筛上于60℃下吸附后程序升温脱附的过程中检测到乙烯,硅铝比越低,检测到的乙烯越多,HZSM-5分子筛上的残碳量越大。甲醇在HZSM-5分子筛上于60℃下吸附后程序升温脱附的过程中检测到甲苯,但未检测到苯,硅铝比越低,检测到的甲苯量越大;同时检测到氢气,硅铝比越低,氢气量越小,TPO检测到的残炭量越小。吸附温度越高,甲醇越易转化成甲苯。     

不同硅铝比HZSM-5催化正己烷耦合甲醇芳构化

在温度为400℃,压力为0.50 MPa,质量空速为1 h~(-1),甲醇与正己烷质量比为7/3的条件下,在50 mL固定床反应器中考察了5种不同硅铝比HZSM-5分子筛催化正己烷耦合甲醇芳构化反应的活性和稳定性,并对HZSM-5分子筛进行了X射线衍射(XRD)、N_2吸-脱附、NH_3程序升温脱附(NH_3-TPD)、扫描电镜(SEM)和吡啶吸附红外光谱(Py-IR)表征。研究结果表明:硅铝比低的HZSM-5分子筛作为催化剂时,产物中芳烃的选择性较大;硅铝比高的HZSM-5分子筛作为催化剂时,其反应稳定性较好。硅铝比为15时,芳烃选择性为49.7%,催化剂寿命为144 h;硅铝比为75时,芳烃选择性为27.7%,催化剂寿命为384 h。表征结果显示:不同硅铝比HZSM-5分子筛是由纳米尺寸的小晶粒构成,均具有MFI晶型结构,比表面积和孔体积相近;高硅铝比HZSM-5分子筛的中强酸量和Br?nsted酸量较小,反应温和,催化剂稳定性较好,不同硅铝比HZSM-5分子筛的酸量差异可能是造成催化性能不同的主要原因。     

丙烷在不同硅铝比的NanZSM-5型分子筛上的吸附性质的分子模拟

用巨正则系综蒙特卡罗（GCMC）和构型偏倚蒙特卡罗（CBMC）相结合的分子模拟方法,研究了丙烷在不同硅铝比的NanZSM-5型分子筛中的吸附性质,并建立了丙烷在不同硅铝比的NanZSM-5型分子筛上的双点Langmuir等温线模型。计算结果显示,模拟结果与文献报导的实验结果相吻合,分子筛骨架上的硅铝比对丙烷的吸附量和吸附等温线无明显影响,并证实双点Langmuir等温线模型能较好地描述丙烷在不同硅铝比的NanZSM-5型分子筛上的吸附性质。     

硅铝的量比对ZSM-5分子筛上苯与甲醇的烷基化反应的影响

考察了不同硅铝的量比的HZSM-5分子筛对苯与甲醇烷基化反应的影响,并用XRD、NH3-TPD等手段进行了表征。结果表明,随HZSM-5分子筛硅铝的量比的增大,其比表面积、孔容以及孔径也随之增大。当HZSM-5分子筛n（SiO2）：n（Al2O3）为360时,液相空速为2.0 h-1、温度在460℃、苯与甲醇的摩尔比为1时,苯的转化率为46.18%,甲苯、二甲苯的选择性82.31%。     

HZSM-5对生物质合成气一步法合成LPG的影响

研究了MeLi与HZSM-5型分子筛不同质量配比混合制备的合成液化石油气(LPG)催化剂的性能,评价了不同硅铝比(硅铝摩尔比为25、38、50)HZSM-5型分子筛酸性对LPG合成的影响,结果表明,MeLi与HTZSM-5型分子筛质量比在2∶1时对合成LPG最佳,随着分子筛硅铝摩尔比的降低,分子筛的酸性增强,CO单程转化率提高.HZSM-5型分子筛在合成LPG过程中,硅铝比为38时最佳,空速在1 500 h->时,CO转化率为84.87%,碳氢化合物产物中C3 C4所占比例(摩尔分数)最高,达到58.21%.通过计算,每吨干基生物质气化得到合成气,经合成单程转化可得到0.0786 t LPG,联产电力607 kWh.     

正己烷在HZSM-5分子筛上的催化裂解研究

为筛选反应活性和烯烃选择性相对较高的催化剂用于研究吸热型碳氢燃料的催化裂解,以正己烷的催化裂解作为探针反应,探讨其在不同硅铝物质的量比HZSM-5［n(Si)∶n(Al)=25、36、100］分子筛上催化裂解的反应活性和产物分布。结果表明,正己烷在HZSM-5分子筛上的裂解转化率随温度的升高和分子筛中硅铝物质的量比的减小而增大;裂解产物中乙烯、丙烯和总烯烃的选择性均随裂解温度的升高和分子筛中硅铝物质的量比的增加而增加,在（300~550） ℃,HZSM-5［n（Si)∶n(Al)=36］上的总烯烃收率最高,芳烃含量随分子筛中硅铝物质的量比的增加而减小;基于裂解转化率、烯烃和芳烃收率等因素综合考虑,HZSM-5 n(Si)∶n(Al)=36］分子筛为优选催化剂。     

不同硅铝比HZSM-5分子筛的甲醇制芳烃性能

采用固定床反应器,以甲醇为原料,在反应温度为430℃和反应空速为2 h-1的条件下,考察了不同硅铝比HZSM-5分子筛催化剂的甲醇制芳烃反应(MTA)性能,并采用X射线衍射(XRD)、氨气程序升温脱附(NH3-TPD)、物理吸附、傅立叶红外光谱(FT-IR)等技术对催化剂进行了表征。结果表明:MTA反应是强酸主导的催化反应,随着分子筛硅铝比的降低,分子筛总酸量逐渐增加,强酸相对总量逐渐提高,其中弱酸相对总量降低。这主要是由于分子筛中Al含量逐渐上升,作为强酸位的Si-OH-Al逐渐增加所致,催化剂反应活性与之呈正向相关的关系。当HZSM-5催化剂中的强弱酸总量比由0.3增加到0.6时,苯-甲苯-二甲苯(BTX)的选择性由36%增至64%,说明催化剂的活性显著提高;当强弱酸总量比由1.1增至1.5时,BTX选择性变化仅为0.92%,催化性能提升不明显,HZSM-5分子筛的MTA反应性能与其硅铝比呈反向相关关系。     

不同硅铝比HZSM-5分子筛催化MTG反应性能研究

和传统石化法相比,MTG法制得的汽油具有辛烷值高,不含硫、氯等有害或腐蚀性杂质的优点,MTG工艺核心是HZSM-5分子筛。在固定床反应器中,400℃,1 MPa,甲醇质量空速5 h-1下,研究了25,38,50,80这4种不同硅铝比(摩尔比)的HZSM-5分子筛催化MTG反应性能,采用N2吸附脱附、NH3-TPD对分子筛进行表征。结果表明:硅铝比增加,分子筛酸性减弱,催化MTG反应活性降低;随反应进行,4种HZSM-5分子筛总芳烃选择性降低(其中均四甲苯选择性增加);从催化活性和抗积碳失活能力方面综合分析,酸性适中、中孔孔容最大,硅铝比为50的HZSM-5分子筛催化性能最优,反应24 h,甲醇转化率和汽油选择性分别降低12.7%和16.7%。