沸石分子筛HZSM-11表面的两种反应活性中心 Ⅱ.HZSM-11沸石吸附和表面酸性的研究

试验表明了HZSM-11沸石催化邻二甲苯脱烷基和异构化反应的适用性。这种为单一酸中心所催化的简单反应可作为模型反应表征沸石的表面酸性。试验结果表明HZSM-11沸石表面上存在着使邻二甲苯脱烷基(以甲苯的选择性表示)和异构化(以对二甲苯的选择性表示)活性的两种酸中心。其中脱烷基活性的酸中心较强,其酸中心数随温度的升高而增多,随沸石硅铝比的增大而减少。具有异构化活性的酸中心数随温度的升高而减少,可以认为在较高反应温度下,它会部分转化为具有脱烷基活性的酸中心。吡啶首先使脱烷基活性中心中毒,由吡啶的吸附量可以分别得到沸石表面总活性中心数、脱烷基活性中心数和异构化活性中心数。     

气相法合成ZSM—5沸石用于二甲苯异构化的研究

本文介绍了一种新颖的沸石分子筛合成方法——气相法合成ZSM-5(G-ZSM-5),该方法能直接合成出反应所需的SiO_2/Al_2O_3沸石,而无硅铝损失,有机胺可循环使用,从而消除了废水的污染。本文考察了Na_2O/Al_2O_3比对G-ZSM-5的酸性和活性的影响;研究了焙烧顺序,温度及交换溶液对G-ZSM-5酸性和活性的影响。随焙烧温度增加,邻二甲苯异构化活性及G-ZSM-5酸性下降。随酸中心数增加,邻二甲苯异构化活性增加,弱酸中心数的增加有利于对二甲苯的生成。     

含分子筛NiMoP/Al2O3催化剂上邻二甲苯异构化的反应性能

以具有不同孔结构的微孔分子筛为酸性组分,制备了含分子筛的硫化态NiMoP/Al2O3催化剂。考察了临氢条件下邻二甲苯的异构化反应,采用XRD、N2吸附 脱附、吡啶吸附红外和SEM等表征手段对分子筛及催化剂样品进行物化性质分析。结果表明,分子筛的孔结构和酸性中心的可接近性是影响该催化剂体系上邻二甲苯的反应活性及产物分布的主要因素。在反应温度为300℃、氢分压40 MPa、氢气/邻二甲苯（体积比）为1000的条件下,含Beta分子筛催化剂的总反应活性及异构化反应活性最高。与由Al2O3和分子筛挤条成型制得的催化剂相比,使用NiMoP/Al2O3和分子筛机械混合催化剂的邻二甲苯异构化反应活性明显提高。     

镁物种二次改性ZSM-35分子筛及其催化正构烯烃异构化反应性能

采用不同的镁物种对适宜浓度盐酸处理的NaZSM-35分子筛进行二次改性处理,并考察了改性ZSM-35分子筛催化正构烯烃骨架异构化反应的性能。结果表明：草酸镁改性对ZSM-35分子筛的酸量改变及性能提高不明显;硝酸镁和氧化镁改性后,分子筛B酸和L酸的总酸量骤然降低,催化剂的活性快速下降;碱式碳酸镁改性可对分子筛B酸和L酸的酸量分布进行一定程度的调变,在反应物转化率不变的基础上,异己烯的收率明显增加。因此,碱式碳酸镁是最适宜的改性物种。进一步探究碱式碳酸镁负载量对分子筛催化正构烯烃异构化反应的影响,结果显示,当碱式碳酸镁质量分数为1.0%时,催化剂具有最佳催化骨架异构化反应性能。     

羟基硅铝交联粘土的酸性和反应性能

用吡啶程序升温脱附和吡啶吸附ＩＲ光谱研究硅铝交联粘土的酸性特点。与铝交联粘土比，硅铝交联粘土的强酸性随着预处理温度的升高而更易损失。硅铝交联粘土中Ｂ酸占总酸量的比重比铝交联粘土大。吡啶吸附ＩＲ光谱测得２００～３００℃酸性强度范围内硅铝交联粘土中Ｂ酸占该区间总酸量的４０％，而铝交联粘土为１４％。硅铝交联粘土上异丙苯裂化反应活性和邻二甲苯异构化反应活性与交联粘土的酸性特点和孔结构有关。与ＨＺＳＭ－５比，交联粘土的大孔结构有利于邻二甲苯发生岐化反应。硅铝交联粘土比铝交联粘土有较高的转化率及脱烷基反应的选择性。     

超稳Y分子筛B酸中心可接近性的研究

超稳Y分子筛B酸中心可接近性是影响其催化裂化性能的关键因素,选取超稳Y分子筛(USY)和常规HY分子筛进行对比,结合晶格结构和孔结构表征参数,采用原位红外光谱技术以3种不同尺寸的探针分子(吡啶、2,6-二甲基吡啶、2,6-二叔丁基吡啶)对两种分子筛的酸中心可接近性进行对比,并以大港轻柴油为原料进行催化裂化微反活性评价。结果表明:USY分子筛的超笼内B酸中心对较大尺寸探针的可接近性明显优于常规HY分子筛,并推断较低的B酸密度是USY分子筛表现出更高超笼内B酸中心可接近性的主要原因;USY分子筛微反活性为69%,明显高于常规HY分子筛。     

载体组成对Ni-Mo/硅铝沸石基FCC汽油加氢异构化与芳构化催化剂性能的影响

采用浸渍法分别制备了以氢型丝光沸石(HMOR)、Hβ和HZSM-5及其组合为载体的一元、二元及三元沸石基Ni-Mo催化剂，考察了载体组成对FCC汽油加氢异构化与芳构化改质反应性能的影响。结果表明．一元、二元沸石基Ni—Mo催化剂难以提供平衡的加氢异构化和芳构化活性，不能满足FCC汽油选择性加氢改质的要求；由适宜比例的三者组合得到的沸石基Ni-Mo催化剂的加氢异构化、芳构化活性及稳定性得到显著提高，可在降低FCC汽油烯烃含量的同时保持产品的辛烷值，这归功于不同沸石之间的酸性与孔结构的协同作用。吡啶吸附红外酸性测试表明，催化剂的加氢异构化和芳构化活性与酸类型及不同酸之间的平衡密切相关，与B酸相比，L酸更有利于提高加氢异构化活性，L酸与B酸之适宜比例对于改善催化剂的芳构化活性及稳定性至关重要。     

超稳Y型分子筛B酸中心可接近性的研究

超稳Y分子筛B酸中心可接近性是影响其催化裂化性能的关键因素,选取超稳Y分子筛（USY）和常规HY分子筛进行对比,结合晶格结构和孔结构表征参数,采用原位红外光谱技术以3种不同尺寸的探针分子（吡啶、2,6-二甲基吡啶、2,6-二叔丁基吡啶）对两种分子筛的酸中心可接近性进行对比,并以大港轻柴油为原料进行催化裂化微反活性评价。结果表明：USY分子筛的超笼内B酸中心对较大尺寸探针的可接近性明显优于常规HY分子筛,并推断较低的B酸密度是USY分子筛表现出更高超笼内B酸中心可接近性的主要原因;USY分子筛的微反活性为69%,明显高于常规HY分子筛。     

丁烯异构化催化剂进展

回顾了丁烯骨架异构化反应的热力学、催化剂的活性中心以及异构化催化剂的研究进展。热力学研究显示 ,异构化反应在低温下运行比较有利 ;活性中心的研究显示 ,中强B酸中心为异构化反应的活性位 ,强的B酸中心易诱发二聚、裂解等副反应 ,酸度和孔结构的调节相结合才能实现丁烯的选择性异构 ;催化剂异构化性能对比显示 ,FER、SAPO -11等 10元环分子筛是目前最有发展潜力的异构化催化剂。     

催化剂研究方法(ⅩⅦ) 第十一章 红外光谱在催化研究中的应用(下)

<正> 3.氧化物表面酸性的测定酸性中心一般看作是氧化物催化剂表面的活性中心。在催化裂化、异构化、聚合等反应中烃类分子和表面酸性中心相互作用形成正碳离子,是反应的中间化合物。正碳离子理论可以成功地解释烃类在氧化物表面上的反应,也对酸性中心的存在提供了强有力的证明。为了进一步表征固体酸性催化剂的性质,需要测定表面酸性中心的类型(L酸、B酸)、强度和酸量。测定表面酸性的方法很多,如碱滴定法、碱性气体吸附法、热差法等。但这些方法都不能区别L酸中心和B酸中心。红外光谱方法被广泛用来研究固体表面酸性,可以有效地区分L酸和B酸。利用红外光谱研究表面酸性常常利用氨、吡啶、三甲基胺、正丁胺等碱性吸附质,其中应用比较广泛的是吡啶和氨。下面着重讨论利用吡啶吸附的红外光谱来研究固体酸。 Parry首先提出了利用C_5H_5N吸附测定氧化物     

ZSM-35分子筛酸性对正丁烯异构化性能的影响

为了详尽定性和定量分析ZSM-35分子筛孔道内部和外部的酸中心,对在不同焙烧晶化条件下制备的3种ZSM-35分子筛样品（编号分别为GNJ,GNX,GW）采用NH3-TPD和吸附不同探针分子的31P MAS NMR谱进行表征,并在微反装置上对3种样品进行催化正丁烯异构化反应性能评价。结果表明：ZSM-35分子筛中Bronsted酸酸量远多于Lewis酸酸量,且不同制备方法得到的ZSM-35分子筛Bronsted酸强度与酸量不同;GNJ主要有1种弱Bronsted酸中心,GW有3种不同强度的Bronsted酸中心,较弱的Bronsted酸中心在孔道内部和外部均有分布,较强的两种Bronsted酸中心主要分布在孔道内部;GNX有两种不同强度的Bronsted酸中心,在孔道内部和外部均有分布,且GNX的Bronsted酸酸量高于GNJ和GW;催化正丁烯异构化反应时,ZSM-35分子筛的中强Bronsted酸中心是异丁烯生成的必要酸中心,且中强Bronsted酸中心更有利于异丁烯的生成,因此制备具有合适的中强Bronsted酸强度和酸分布的ZSM-35分子筛有利于正丁烯异构化反应的进行。     

MoNi/γ- Al2O3-TiO2重整石脑油选择性加氢催化剂的研究

 采用NH3-TPD、SEM-EDS、XRD、压汞法等方法考察不同TiO2含量对重整石脑油选择性加氢催化剂MoNi/γ-Al2O3-TiO2物化性质的影响，并进行了TiO2含量与催化剂加氢活性及加氢选择性的关联实验。结果表明，MoNi/Al2O3-TiO2催化剂的酸性中心以弱酸、中强酸为主；随着载体中TiO2含量的增加，催化剂比表面积、总酸量降低，催化剂侧压强度略有下降。载体γ-Al2O3-TiO2中以γ-Al2O3为骨架结构，TiO2和γ-Al2O3之间存在相互作用，形成均匀的复合载体；载体表面上具有较发达的孔结构。当TiO2质量分数小于10%时，TiO2在载体中均匀分散；随着TiO2含量进一步增加，TiO2聚集加快，晶粒增长迅速，出现了TiO2的锐钛矿晶相。TiO2质量分数为10%时，活性组分Al、Ti、Mo、Ni均匀分布在MoNi/ γ-Al2O3-TiO2催化剂中。在重整石脑油的选择性加氢反应中，随着载体中TiO2含量的增加，催化剂的加氢活性有所降低，但加氢选择性提高。     

磷改性对Pt/HZSM-5催化剂的酸性调变及临氢异构化性能的影响

采用等体积浸渍法制备了不同P含量改性的Pt-P/HZSM-5异构化催化剂,通过低温N2吸附-脱附、XRD、NH3-TPD和Py-IR等手段对催化剂试样进行了表征,在连续固定床反应装置上考察了催化剂的临氢异构化反应性能。结果表明：加入少量的P能够显著地调变催化剂的酸量和酸强度分布,使弱酸量增加,强酸量减少,Br?nsted酸量提高;Pt-P/HZSM-5催化剂显著抑制了裂解反应的发生,提高了反应的异构化率和DMB（二甲基丁烷）选择性。在反应压力1.5 MPa、氢油体积比500、体积空速1 h-1和反应温度280 ℃的条件下,P质量分数1%、Pt质量分数0.4%的Pt-P/HZSM-5催化剂的性能最优,正己烷转化率达到75.78%,异构化率为75.36%,裂解率为3.69%,DMB（二甲基丁烷）选择性为6.65%。     

ZSM35分子筛催化剂上1-己烯骨架异构化反应的研究

在H2/1-己烯=8(分子比),p=0.2MPa,T=270℃,SV=1.0h-1的条件下比较了Si-ZSM12、Si-ZSM35、Si-Y、Si-SAPO114种分子筛催化剂的1-己烯骨架异构化反应性能,结果表明:弱酸中心可以满足1-己烯的骨架异构化催化过程;具有0.4～0.6nm孔径的分子筛是1-己烯进行骨架异构的前提条件,研究表明,对于1-己烯骨架异构化反应,在反应温度270℃,反应压力0.2～1.0MPa的反应条件下,Si-ZSM35分子筛催化剂具有独特的1-己烯骨架异构化性能。     

硅改性对ZSM-5沸石催化剂择形性的影响

用硅修饰不同酸性的 HZSM-5、PZSM-5和 BiZSM-5沸石催化剂,发现随硅添加量增加,基质的总酸量减少,B 酸和 L 酸中心同时被覆盖,甲苯的乙基化活性下降,对位选择性升高。当加硅至7.2%时,它们各自提高10%、11%和43%。论述了影响选择性的因素,得出在孔内具有中等酸强度的酸中心是提高对位选择性和稳定性的重要条件之一。     

SAPO-34分子筛在水热环境中的失活研究

采用XRD,BET,NMR,IR等手段对水热老化前后的SAPO-34分子筛进行表征研究。结果表明,水热老化没有破坏SAPO-34分子筛的晶体结构,而是使分子筛中的Si进行了重新分布,导致分子筛强酸中心减少,弱酸中心增加,活性下降。     

直链烯烃在裂化催化剂基质上的反应机理研究

用溶胶-凝胶法制备了一系列FCC催化剂的基质材料SiO2Al2O3,采用XRD、BET及IR对其结构和酸性特征进行了表征。在FCC操作条件下,以n-C7=-1为模型化合物,考察了反应产物分布与基质材料酸中心特性的关联,提出了n-C7=-1的裂化反应网络,对n-C7=-1的异构化、氢转移、芳构化等二次反应机理进行了探讨。结果表明:异构化反应过程同时以单分子和双分子两种机理进行,但双分子反应选择性较低;氢转移反应不仅与基质的酸中心密度有关,对酸类型的影响更为敏感,在只有L酸的基质上,氢转移以Rideal机理进行,其活性随酸中心密度呈线性增加;在既有B酸又有L酸的基质上,氢转移更倾向于L-H机理,其活性随酸中心密度呈指数增加;烯烃二次反应之间选择性的竞争很大程度上取决于B酸与L酸在总酸量中的分配;以烯烃在B酸与L酸上形成结构不同的正碳离子为前提,提出了两种正碳离子进一步反应的机理模型,并较好地解释了烯烃的反应机理与产物分布。     

氮气预处理对Re2O7/Al2O3催化剂的酸性及丁烯歧化性能的影响

采用吡啶吸附红外表征分析了不同N2预处理条件对Re2O7/Al2O3催化剂酸性的影响,进而考察了催化剂的丁烯歧化制丙烯性能。结果表明：随着N2预处理时间的延长,催化剂的L酸量明显增加,同时引起了初始阶段异构化活性的增加和催化剂寿命的延长。歧化反应需要催化剂酸性和歧化活性适宜的匹配。     

SO_4~(2-)/ZrO_2固体超强酸催化剂上异丁烷与丁烯烷基化的研究

在固定床连续性微反活性评价装置上 ,考察了异丁烷与丁烯在SO4 2 - /ZrO2 系列固体超强酸催化剂上烷基化反应的活性和选择性 ,借助XRD、DTA、NH3-TPD等分析方法对SO4 2 - /ZrO2 催化剂的结构和性能进行了表征。结果表明 ,SO4 2 - /ZrO2 催化剂表面酸性位的强度与焙烧温度密切相关。同时 ,SO4 2 - /ZrO2 固体超强酸催化剂上的中强酸位是烷基化反应的主要活性位 ,但酸强度越高 ,其比活性越高 ,而目标产物三甲基戊烷选择性越低。SO4 2 - /ZrO2 催化剂的弱酸位有利于烯烃齐聚反应 ,强酸位有利于裂化反应 ,氢转移、异构化反应一般发生在中强酸位 ,与烷基化反应要求的酸性位很接近 ,烷基化反应酸强度控制在 -8 1～ -12 7为宜