甲苯和甲醇制二甲苯催化剂的失活与再生

针对甲苯甲醇甲基化反应催化剂失活快的问题,对ZSM-5分子筛催化的甲基化反应的反应行为进行了分析,并结合X射线衍射(XRD)、N2吸附–脱附、傅里叶红外光谱(FT-IR)和吡啶吸附红外光谱(Py-IR)等方法对失活催化剂以及积炭物种进行了表征。结果表明,固定床甲基化反应中催化剂经历平稳期和快速失活期,二甲苯的选择性随着反应的进行持续上升,甲苯歧化反应持续受到抑制。积炭物种主要由羰基以及羟基化合物、烷基芳烃和复杂的稠环芳环等物质组成。积炭物种会堵塞分子筛孔道以及覆盖表面酸性位,孔道阻塞是造成催化剂快速失活的原因。在此基础上提出了一种操作简单的梯度氧化烧焦再生方式,能使催化剂的结构性质以及催化性能得到有效地恢复。     

分子筛型催化剂的失活与再生

轻烃转化过程中酸性分子筛催化剂失活的主要原因是积炭。积炭由反应物生成，其生成速率受分子筛的孔结构、酸性及反应操作条件影响。通过积炭组分形成过程的分析，可以提出积炭形式的模型及限制分子筛催化剂积炭失活的一些方法和最佳化的再生条件。从失活催化剂上去除积炭，一般是在贫氧空气流下的氧化处理，由于积炭分子中大量的氢原子在低温下被氧化，防止分子筛分解的再生操作方法分为2个阶段：第一阶段低温，第二阶段高温，通过使催化剂在高温下避免与水蒸气接触而减少催化剂的分解。     

磷镍复合改性HZSM-5催化乙醇脱水制乙烯积炭行为研究

开发了镍改性HZSM-5,对分子筛进行了孔道和酸性的初步调变,在260 ℃下获得了较高的活性和选择性,但存在的问题是寿命较短,易积炭失活。因此,在Ni-HZSM-5的基础上,继续采用等体积浸渍法制备了不同磷酸负载量的复合改性HZSM-5,虽然提高了催化性能,但是仍然存在着失活的问题。通过对催化剂失活原因分析表明,反应过程中并没有发生磷的流失,且积炭对比表面积和孔道结构的影响较小,研究认为催化剂失活主要是由积炭对酸性位的覆盖导致。对积炭过程和积炭物种进行研究发现,随反应时间延长,催化剂表面积炭速率越来越低,且高温型积炭在积炭中所占比重逐渐增加,说明积炭不饱和度增加。积炭物种主要是含碳碳双键的烯烃聚合物、芳香族化合物和含酯基的物质。     

甲醇制芳烃催化剂失活特性研究进展

在系统分析甲醇制芳烃催化反应特性基础上,重点对影响催化剂长周期使用性能的失活原因及应对方案进行综述。催化剂失活是多因素共同影响的结果,主要包括可再生的积炭失活、可部分再生的分子筛骨架铝流失失活、及不可再生的活性金属迁移/聚并失活和杂质毒化失活。积炭导致的催化剂失活可通过调变ZSM-5的B酸强度、合成小晶粒ZSM-5分子筛及采用碱液预处理ZSM-5分子筛等方式减缓; ZSM-5分子筛骨架铝流失导致的催化剂失活可通过采用磷改性等方式降低;活性金属迁移导致的催化剂失活可通过引进稳定助剂、降低催化剂生产过程中铝的引入等方式解决;而杂质毒化导致的催化剂失活需要通过净化原料和反应体系的措施来避免。     

生物质热解催化剂积炭问题的研究进展

生物质催化热解获得生物油等高质产品是最有前途替代传统化石能源的方法之一,但在热解过程中存在着严重的催化剂失活问题,其中积炭是导致催化剂失活的最主要因素。本文对近年来生物质催化热解领域的催化剂积炭问题进行综述,重点介绍催化剂积炭失活原因及表征方法、积炭的影响因素分析（催化剂结构、催化剂酸性与反应温度）、抑制催化剂积炭的方法 （催化剂改性、高压反应条件等）以及积炭催化剂再生方法 （氧化灼烧再生、臭氧低温再生、非热等离子体再生等）,并介绍了近年来新兴的微波催化热解技术对催化剂积炭的抑制和消除作用,然后针对该领域目前所面临的困难和发展方向进行展望,以期为生物质催化热解过程中催化剂积炭问题研究提供理论基础。     

分子筛催化剂的积炭失活原因探讨

讨论了影响分子筛催化剂积炭失活的主要因素：分子筛孔结构,温度,空速,分子筛酸度,分子筛颗粒尺寸,扩散等,以及分子筛积炭的失活机理。有机物种在分子筛催化剂上的积炭过程是一个十分复杂的催化反应过程。对于不同的反应,其积炭失活的机理是不同的。     

ZSM-5分子筛碳氢燃料裂解催化剂抗积炭的研究进展

传统的ZSM-5分子筛仅具有单一的微孔结构以及较长的扩散路径,使其在催化碳氢化合物过程中非常容易产生积炭,进而会堵塞分子筛孔道或覆盖孔道内的酸性位点,致使分子筛失活,降低催化反应效率。本文对积炭的形成机理、影响积炭形成的因素以及ZSM-5分子筛失活机理进行了简要分析。对多级孔道分子筛的合成、中空分子筛的合成、复合分子筛的合成、分子筛的酸处理、纳米级分子筛的合成、纳米片型MFI分子筛的合成以及分子筛改性等常用的抑制ZSM-5分子筛积炭的方法进行总结,并对各种方法的优势和缺陷进行了对比和分析。着重对纳米分子筛的合成以及纳米片型MFI分子筛的合成两种抑制积炭形成的方法进行讨论。最后针对降低积炭的研究方向进行了展望:如何高效、低廉地合成出具有优良抗积炭性能的纳米或纳米片型分子筛是研究的重点,并在此基础上对其改性,以进一步降低积炭的产生。     

失活加氢裂化催化剂的研究

采用XRD、ESCA、FT-IR、TEM等技术对两种同类型工业运转失活的加氢裂化催化剂进行了表征。结果表明，碱性氮化物和积炭主要沉积在加氢裂化催化剂的L酸中心上，在B酸中心上积炭较少；引起催化剂失活的主要原因是积炭和有机硫、氮化合物覆盖催化剂的活性中心；导致再生催化剂比表面及酸性降低的主要原因是分子筛骨架坍塌。催化剂经长期使用后，活性金属发生聚集，晶粒长大，边角位活性中心数减少。     

不同结构分子筛的甲醇制丙烯催化性能

在常压、空速为1.5 h^-1、反应温度为450℃条件下,考察了4种具有不同拓扑结构的分子筛(SAPO-34、ZSM-48、ZSM-5和beta)在甲醇转化制丙烯(MTP)反应中的催化性能,并对催化剂的积炭失活行为进行了研究。结果表明,从8元环到12元环,分子筛孔口尺寸越小,低碳烯烃(乙烯+丙烯)选择性越高,积炭失活速率也越快。孔道尺寸越大,丙烯/乙烯(P/E)比越高,但产物分布向C₄以上组分偏移,丙烯选择性降低。10元环分子筛具有较高的丙烯选择性,但催化剂的积炭失活速率随孔道体系的不同有很大差异。一维直通孔道的ZSM-48容易积炭失活,而具有三维交叉孔结构的ZSM-5表现出了优异的抗积炭失活性能。不同结构分子筛在MTP反应中催化性能的差异主要归因于分子筛的过渡态择形和产物择形作用的不同。     

催化剂制备与研究 中低温煤焦油加氢裂化催化剂的表征与分析

通过对反应前后的煤焦油加氢裂化催化剂进行表征与分析,研究影响中低温煤焦油加氢催化剂失活的原因,以煤焦油组分特点为依据,分别考察加氢裂化催化剂的活性元素、积炭、金属沉淀、分散度和中心酸性等对催化剂寿命的影响。结果表明,煤焦油加氢催化剂的失活原因主要为积炭失活、金属沉积和水热失活;催化剂中较低的金属钙含量、良好的水热稳定性及较低的L酸含量有利于催化剂寿命的提高。     

甲醇制烯烃催化剂SAPO-34分子筛的制备和喷雾成型

SAPO-34分子筛用于催化甲醇转化制烯烃,乙烯和丙烯选择性高,是很好的甲醇制烯烃催化剂。由于SAPO-34分子筛失活速率快,甲醇制烯烃反应器通常是连续循环再生的流化床反应器,SAPO-34分子筛必须喷雾成型并达到一定抗磨强度后才能使用。在50 L反应釜合成了SAPO-34分子筛,并在中试喷雾装置上,以SAPO-34为活性组分喷雾成型甲醇制烯烃催化剂。结果表明,喷雾成型甲醇制烯烃催化剂的抗磨损指数为1.58%·h-1,抗磨性能达到工业应用要求,与两种工业甲醇制烯烃催化剂对比,喷雾成型甲醇制烯烃催化剂寿命最长,达260 min,乙烯、丙烯选择性以及乙烯+丙烯总选择性在对应的各个反应时间点均最高,260 min分别达到49.09%、35.05%和84.98%。     

Research progress of coke deposition on catalyst during methanol conversion to olefins

介绍了SAPO-34分子筛催化甲醇制烯烃反应时催化剂的积炭机理,催化剂物化性能、反应工艺条件对催化剂积炭行为的影响,积炭和烧炭动力学研究成果。总结显示,导致SAPO-34失活的积炭物种为蒽、菲、芘等稠环芳烃。适当降低分子筛酸密度、减小粒径,可减缓积炭失活速率。随着反应温度升高,催化剂积炭量呈指数规律增长,反应初始阶段的积碳生成速率很快,随后趋于平缓;增加剂醇比,催化剂上积炭量降低;增加原料中水含量,反应初期催化剂积炭量明显降低,但随着反应进行,水的效果逐渐减弱。积炭燃烧速率与氧气分压、催化剂积炭量成正比。对甲醇制烯烃反应过程中催化剂上的积炭问题进行系统分析,为确定催化剂改进方向,延长催化剂寿命、提高低碳烯烃选择性而合理控制反应和再生工艺条件提供依据。     

催化剂上积炭的影响因素

综述了煤与石油化工中催化剂积炭产生的机理,探讨了温度、气氛、催化剂载体、活性组分、助剂对催化剂积炭的影响,并提出选择与载体具有电子效应及强相互作用的廉价金属催化剂、进行催化剂预硫化和催化剂扩孔是今后降低催化剂积炭失活的研发方向。     

固定床渣油加氢催化剂表面积炭及抑制研究进展

固定床渣油加氢技术是重质油轻质化的重要手段,积炭是造成催化剂失活、缩短渣油加氢装置运行周期的重要原因之一。本文介绍了固定床渣油加氢反应时催化剂积炭的来源、积炭类型及形成机理、影响积炭形成的因素、抑制催化剂积炭的方法。积炭分为软炭和硬炭,主要由渣油中的沥青质等稠合芳香环化合物吸附于催化剂表面脱氢缩合形成;渣油性质、催化剂物化性能和工艺条件共同影响积炭形成,低黏度渣油、大孔径催化剂及较高氢分压可以减少催化剂表面积炭量;反应过程中掺杂低黏度高芳香性馏分油可以较好地抑制积炭形成。文章指出通过对固定床渣油加氢催化剂积炭问题的分析,可以达到有效抑制催化剂表面积炭和延长催化剂运转周期的目的。     

ZSM-5分子筛结焦及失活的研究进展

介绍了ZSM-5分子筛结构与结焦和失活的关系,探讨了ZSM-5分子筛的酸度和微孔结构对结焦过程的影响。     

分子筛催化异丁烷与正丁烯烷基化反应性能

以Y、β、MCM-41和EU-1分子筛为活性组分制备异丁烷与正丁烯烷基化反应催化剂,并利用NH_3-TPD和N_2物理吸附-脱附对催化剂进行表征。结果表明,HY分子筛催化剂的总酸量最大,MCM-41分子筛催化剂的总酸量最小,Hβ和HEU-1分子筛催化剂总酸量适中,Hβ分子筛催化剂平均孔径最大,而大孔径有利于分子扩散。对分子筛催化异丁烷与正丁烯反应的催化性能进行研究,结果表明,Hβ分子筛催化剂的失活速率最低,正丁烯异构化率最低,生成的烷基化油辛烷值达85.2,对Hβ分子筛催化剂进行Pt元素改性后催化剂的失活速率降低。     

甲醇制丙烯反应中ZSM-5分子筛催化剂积炭失活介尺度机制研究

甲醇制丙烯（MTP）是当前煤化工领域亟需发展的关键催化技术,积炭被认为是导致催化剂失活的重要原因之一。以积炭分子筛为研究对象,通过IGA、FTIR及TG等多种表征手段,考察甲醇的吸附行为、分子筛表面酸性、积炭成分与MTP反应中甲醇反应活性之间的构效关系。研究结果表明,甲醇的吸附量随催化剂的失活而降低,其下降速率与甲醇转化率成正比。催化剂上滞留的碳物种的主要成分为轻烃、BTX芳烃、活性结焦和积炭,而其中积炭是引起分子筛失活的主要原因。完全失活的催化剂与新鲜催化剂相比仍保留一定的甲醇吸附能力,推测积炭主要存在于酸活性中心周围。积炭首先覆盖的是B酸中心的羟基和桥式羟基,随后是非骨架Al—OH;而催化剂的甲醇转化率与分子筛中可接触的B酸和L酸数量成正比。另外,基于催化剂的失活速率与转化率存在的正比关系,结合反应动力学,推导出了失活曲线的数学表达式,理论上解释了MTP反应过程中的积炭失活介尺度机制。     

甲醇制烯烃反应机理和动力学研究进展

甲醇制烯烃（MTO）反应是重要的生产低碳烯烃技术，对于其反应机理的研究，尤其是第一个C—C键生成过程的探讨备受争论。近年来，Hydrocarbon Pool平行反应机理逐渐得到较广泛的认可，并在此基础上出现了很多MTO反应动力学的研究报道以及对该快速失活反应的催化剂积炭与失活现象的研究。针对在SAPO-34等分子筛催化剂的MTO反应情况，综述了近些年来国内外对于其反应机理、反应动力学、积炭和失活动力学的研究进展情况。     

Z417/Z418蒸汽转化催化剂的应用及积炭中毒失活原因分析

对中国石油西安石化分公司新建制氢装置蒸汽转化催化剂的使用进行了总结，剖析转化催化剂积炭和中毒失活的原因，提出了防止积炭和中毒失活的预防措施及保证装置长周期运行的方法。