La、Ce改性对ZSM-5分子筛上烯烃裂解制丙烯反应的影响及其作用机理

在550 ℃、常压、加入水蒸气的条件下,研究稀土La和Ce改性ZSM-5分子筛上FCC汽油的催化裂解反应。结果表明,稀土La和Ce改性可以提高ZSM-5分子筛的总酸量和强酸量,从而使FCC汽油转化率,特别是烯烃裂解反应的转化率明显提高,烯烃反应的选择性和气相产物乙烯、丙烯、丁烯,特别是丙烯的选择性显著增加。分子模拟计算结果表明,La3+和Ce4+位于ZSM-5分子筛Z型孔道的拐弯处,距离孔壁的距离为0.3～0.4 nm,使得弯道处的体积明显减小,导致烯烃裂解反应能垒、环化反应能垒、叠合反应能垒均有不同程度的增加,但裂解反应能垒增加的幅度最小,从而提高了烯烃裂解反应的选择性。     

BASF公司多产丙烯催化剂可使FCC装置多掺炼非常规物料且轻组分收率增加

<正>对FCC装置平衡剂的分析数据表明,2002—2012年间,全球FCC装置的丙烯产率增长,这种趋势未来还会继续。BASF公司的多产丙烯FCC催化剂更利于原料分子向暴露在外表面高度分散的沸石晶体上的预裂化位扩散,使塔底油转化率提高,产生更多富含烯烃的石脑油,催化剂配方中的ZSM-5分子筛再把沸点范围处于汽油馏程的烯烃选择性地转化为液化气烯烃。西班牙石油公司的La     

甲苯歧化反应物与产物在ZSM系分子筛孔道中扩散特性的分子模拟

 应用分子模拟技术计算了甲苯歧化反应中的反应物甲苯、产物苯和二甲苯同分异构体与ZSM系分子筛(MFI (ZSM-5)，MEL (ZSM-11)，MTW (ZSM-12))的相互作用能，得到了扩散特性等信息。计算结果表明，分子扩散的难易程度受分子筛孔径和孔道结构的共同影响。MFI分子筛对于对二甲苯有很好的选择性；芳烃分子在其弯孔中的扩散能垒较直孔中的高，因此，倾向于在MFI分子筛的直孔中扩散。MEL分子筛孔径略小于MFI分子筛，各种芳烃分子的扩散能垒比在MFI分子筛孔道中的高；由于对二甲苯的扩散能垒远小于间二甲苯和邻二甲苯，因此MEL分子筛也表现出对于对二甲苯的较好选择性。MTW分子筛的孔径在三者中最大，各种产物分子的扩散能垒相差较小，对甲苯歧化反应产物的选择性不高。从3种分子筛对于对二甲苯的选择性而言，MFI与MEL相当，MTW较低。当分子筛孔径与扩散分子的动力学直径接近时，分子筛将表现出较好的择形催化性能。     

催化裂化反应类型及其相互作用对产物分布和产品组成的影响

以大庆蜡油掺30％减压渣油为原料油分别用催化剂A（只含有Y型分子筛）和催化剂B（含有较多的ZSM-5分子筛）在新结构提升管装置上进行裂化反应试验；并采用烯烃模型化合物1-庚烯用催化剂A在固定流化床反应器上进行了裂化反应试验。试验结果表明，双分子裂化反应历程在催化剂A上发生机率较大，表现为较低的干气产率，较低的汽油烯烃含量；单分子裂化反应在催化剂B上发生机率较大，表现为较高的液化气和丙烯产率，产品含有较高的烯烃。1-庚烯在催化剂A上反应，具有较高的丙烯选择性，同时干气产率较低，烯烃下降幅度较大。烯烃是单分子裂化反应和双分子裂化反应理想的连结物，将单分子和双分子裂化反应特点充分发挥，从而得到较高的丙烯产率、较佳的产物分布和较低的汽油烯烃含量，为开发生产清洁汽油组分并增产丙烯的催化裂化工艺提供试验和理论依据。     

分子筛催化体系中汽油噻吩类含硫化合物烷基化反应脱硫的研究

考察了HY，Hβ，HZSM-5，SAPO-11四种分子筛催化剂对FCC汽油中噻吩类含硫化合物烷基化反应深度脱硫的影响。结果表明：在360℃，1MPa的反应条件下，强酸酸量比例大、B酸中心多的HZSM-5分子筛催化剂能达到催化噻吩类含硫化合物与烯烃进行烷基化转化的目的，使汽油中大部分含硫化合物经烷基化反应生成大分子含硫化合物进入更高沸点的馏分油中；另一方面，HZSM-5分子筛独特的孔结构能够有效地减少噻吩类的过度缩合，减少生焦和烯烃类的多聚，最大限度保证汽油产品收率。以量子力学理论为基础，运用分子模拟手段计算噻吩类含硫化合物的动力学直径，研究了含硫化合物及烯烃与ZSM-5的化学吸附作用，并根据计算结果提出了在分子筛催化体系中噻吩类含硫化合物烷基化的反应历程。     

烷基环己烷在不同分子筛催化剂上开环裂化制低碳烯烃

以环己烷(CHA)、甲基环己烷(MCHA)、乙基环己烷(ECHA)、丁基环己烷(BCHA)为模型化合物，研究了烷基环己烷在不同分子筛催化剂上的催化转化规律；计算了烷基环己烷的开环选择性及支链C-C键能；阐述了烷基环己烷的开环裂化和支链裂化对低碳烯烃选择性分布的影响以及不同分子筛对烷基环己烷裂化生产低碳烯烃的影响。结果表明：相同分子筛上4种模型化合物的转化率由大到小为丁基环己烷、乙基环己烷、甲基环己烷、环己烷；具有较大孔径的Beta和USY分子筛催化剂有利于烷基环己烷的转化，较小孔径的ZSM-5分子筛催化剂上烷基环己烷转化率较低，但低碳烯烃选择性较高；烷基环己烷侧链链长增加，支链裂化性能提高，环烷环开环选择性降低。     

不同分子筛对n-C_(12)催化裂化转化规律的影响

以正十二烷(n-C12)为模型化合物,在固定床微反装置上考察了USY,β,ZSM-5分子筛单独使用及其相互配合使用对链烷烃裂化产物的碳数分布和烃类组成的影响,尤其是对低碳烯烃(丙烯和丁烯)选择性及其收率的影响,并通过XRD,BET,XRF,NH3-TPD,Py-FTIR等分析手段对所采用的3种分子筛的基本性质进行了表征。实验结果表明,强酸比例较高的β分子筛对n-C12的裂化活性明显高于USY分子筛,且对丁烯尤其是异丁烯的选择性较高;当β分子筛与ZSM-5分子筛混合作为n-C12裂化的催化剂时,低碳烯烃的选择性却低于USY分子筛与ZSM-5分子筛混合的催化剂;但β分子筛较强的裂化性能使其与USY和ZSM-5分子筛中的一种或两种混合时,具有较高的n-C12转化率,所以在一定程度上也可以增产低碳烯烃。     

催化剂中Y与ZSM-5分子筛比例对裂化、齐聚和氢转移反应的协作影响

本研究的目的是通过考察催化剂中Y分子筛和ZSM-5分子筛的优化组成,来开发新型催化剂以实现催化裂化过程中同时获得低烯烃含量汽油和高丙烯产率。本研究中制备了5种不同Y分子筛和ZSM-5分子筛比例的复配催化剂,采用小型固定流化床反应器,以催化汽油为原料,在480℃反应温度下考察了复配催化剂中Y和ZSM-5的协同作用对质子化裂化、β-断裂、齐聚和氢转移反应选择性的影响。结果表明：复配分子筛催化剂（Y：ZSM-5=1：4）具有最高的质子化裂化和β断裂反应的能力,甚至高于纯ZSM-5分子筛催化剂。另一方面,复配分子筛催化剂（Y：ZSM-5=3：2）的氢转移反应能力最高,而纯Y分子筛催化剂具有最高的齐聚反应能力。对所有5种催化剂而言,提高转化率均会增强质子化裂化和氢转移反应的选择性,但会减少β-断裂反应的选择性。然而,转化率增加时,齐聚反应的选择性未见明显增加。     

催化材料对轻质油品裂化性能及油品质量的影响

对USY型、ZSM-5分子筛以及活性载体材料裂化轻质油品的性能进行了研究.实验结果表明,USY型分子筛裂化活性高、裂化反应轻质油收率高,ZSM-5分子筛裂化活性次之,气体产率高,载体的活性相对较低;从汽油质量看,分子筛裂化更有利于降低汽油的烯烃含量,同时汽油辛烷值较高,Y型分子筛同时具有降低油品硫含量的作用.     

芳烃、环烷烃分子在MFI和FAU分子筛中扩散行为的分子模拟

 应用分子模拟技术计算了不同芳烃和环烷烃分子最低能量构象的分子尺寸(a×b×c),并计算了其在 MFI、FAU 分子筛中的扩散能垒。计算结果表明,分子的最小截面尺寸(a×b)与扩散能垒相关。苯、萘、环戊烷、环己烷分子可以在 MFI 分子筛中扩散,其它多环芳烃、多环环烷烃分子均很难扩散。分子在 MFI 直孔道中扩散比在正弦孔道中容易。FAU 分子筛由于孔径尺寸较大,分子在其孔道内扩散比在 MFI 孔道中容易,而两超笼间的十二元环会限制芘、全氢芘及比之更大的分子在 FAU 孔道中扩散。从计算结果可以推断,催化裂化原料中的重油大分子只有先在分子筛或其他活性材料表面一次裂化成一定尺寸的小分子,才能扩散进入 MFI、FAU 分子筛晶内发生进一步反应。     

FCC汽油硫化物在ZSM-5催化剂上的加氢脱硫路径

 采用气相色谱-原子发射光谱(GC-AED)方法,考察了催化裂化(FCC)汽油中的硫化物和相应模型硫化物在ZSM-5催化剂上的催化转化性能.结果表明, FCC汽油硫化物总转化率为86.3%, 其中,硫醚和四氢噻吩的转化率都达到100%, 硫醇、噻吩、烷基噻吩和苯并噻吩的转化率分别为96.6%、78.8%、85.8%和81.4%. 3-甲基噻吩在ZSM-5催化剂上的转化产物中含有噻吩、2-甲基噻吩、2,5-二甲基噻吩、2,4-二甲基噻吩和2,3-二甲基噻吩.烷基噻吩和苯并噻吩硫化物在ZSM-5催化剂上脱硫反应网络中, 一方面含有直接加氢脱硫反应, 另一方面含有包括歧化、异构化和裂解等反应的间接加氢脱硫反应.     

催化裂化过程中β分子筛增产丙烯作用的研究

对超稳Y分子筛、改性β分子筛和改性ZSM-5分子筛进行了NH3-TPD酸性表征,结果表明改性β分子筛的酸性质介于超稳Y分子筛和改性ZSM-5分子筛之间。选用不同分子尺寸的正己烷、正癸烷和轻柴油为原料进行了微反评价,结果表明三种分子筛由于孔结构和酸性质的不同,对不同尺寸的烃分子具有不同的裂解能力和产品分布。改性β分子筛能生产更多的C3=优质前身物C5=~C8=。然后对三种分子筛的混合样品进行了重油微反评价,结果表明改性β分子筛在超稳Y分子筛和改性ZSM-5分子筛之间起到了接力作用,三种分子筛的组合物表现出最高的丙烯收率和选择性。     

小晶胞Y型沸石的催化裂化反应性能

 制备了不同晶胞大小的Y型沸石，详细考察了其物性，并在重油微反和ACE装置上对其催化裂化反应性能进行了评价。结果表明，以小晶胞Y型沸石为催化剂的催化裂化中，其汽油选择性好，汽油辛烷值高，具有较好的应用前景。并将小晶胞Y型沸石与择形沸石的催化裂化反应性能做了比较。     

磷改性ZSM-5及其对催化裂化增产丙烯的影响

对催化裂化(FCC)催化剂/助剂进行功能改性是提高丙烯产量、助力炼油厂转型升级的一种简单有效的方法。制备了经过碱处理和不同含量磷改性的ZSM-5分子筛[xP/A/ZSM-5,x表示分子筛磷负载量(以P₂O₅质量分数计),%],将其用于FCC增产丙烯。采用X射线衍射、透射电镜、³¹P固体核磁共振和X射线光电子能谱等表征方法对改性样品的结构、酸性和磷存在形态进行表征,并对其在FCC过程中增产丙烯的性能进行研究。结果表明,所有改性后ZSM-5作用下的丙烯收率均优于改性前ZSM-5分子筛,这与孔体积减小和酸度变化有关。在测试的助剂中,8.0P/A/ZSM-5样品的催化性能最好,丙烯收率为8.62%。对磷与ZSM-5分子筛相互作用机理的研究表明,磷能与骨架铝和非骨架铝相互作用形成AlPO₄物种,并在磷改性分子筛表面检测到了AlPO₄物种。     

馏分切割在FCC汽油吸附脱硫中的应用

采用轻重汽油切割、温度点切割及等体积切割方法对FCC汽油进行切割,运用改性Y分子筛[NiY, Cu(I)Y, CeY]吸附剂对分馏汽油进行吸附脱硫性能考察,并联合微库仑技术和色谱-硫化物发光检测（GC-SCD）偶联技术分析切割后油品中硫化物的脱除情况。结果表明：NiY, Cu(I)Y和CeY中B酸和L酸的类型和强度决定催化剂对不同切割馏分的脱硫性能。NiY中的弱B酸和弱L酸中心对芳烃少的馏分有较高的脱硫性能,CeY中的强B酸和弱L酸中心对烯烃少的馏分有较好的脱硫性能,而Cu(I)Y中的强B酸和强L酸中心对各馏分段的脱硫性能均较差。在等体积切割方法中同时采用NiY对前段和CeY对后段的切割馏分进行吸附脱硫可以将FCC汽油中脱硫率较单一吸附剂提高47.54百分点和22.4百分点。     

ZSM-5/MCM-41复合分子筛汽油降烯烃反应条件考察

以催化裂化汽油为原料,在固定床加压连续微反装置上,对纳米组装法合成的ZSM-5/MCM-41复合分子筛的汽油降烯烃反应条件进行考察。通过对不同反应温度、压力和空速条件下反应产物的族组成分布、液体收率和积炭量变化的分析,得到了复合分子筛汽油降烯烃反应的最佳工艺条件为：反应温度673 K,反应压力2 MPa,空速3.0 h-1。复合分子筛失活主要是由积炭产生,ZSM-5/MCM-41复合分子筛催化剂具有较好的再生性能。     

Investigation on Modification of NaY Zeolite and Its Behaviors in Selective Adsorptive Desulfurization of FCC gasoline

NaY zeolite was modified with oxalic acid, and Ce(IV)Y(1) zeolite was obtained via liquid phase ion exchange between the modified NaY zeolite and cerium nitrate. The Ce(IV)Y(2) zeolite was obtained via liquid phase ion exchange between NaY zeolite and cerium nitrate. The performance of two Y zeolites [Ce(IV)Y(1) and Ce(IV)Y(2)] was compared through static selective adsorptive desulfurization of FCC gasoline at room temperature and normal pressure. The sulfur compounds and contents of the FCC gasoline were a...     

分子筛孔结构和酸性对正癸烷加氢裂化反应性能的影响

采用XRD,BET,NH3-TPD方法对不同孔结构的Beta、ZSM-5分子筛和两种不同介孔体积的Y 型分子筛Y1、Y2进行表征,以正癸烷为模型化合物考察四种分子筛制备的加氢裂化催化剂的反应性能。结果表明,Beta分子筛的活性和异构选择性最高,Y型分子筛次之,ZSM-5分子筛的活性和异构选择性最低。对于Y 型分子筛,介孔体积较大的Y2分子筛的异构癸烷选择性较高。在Beta和Y型分子筛上,正癸烷主要按照三支链叔碳正离子β-裂化机理生成较多的支链产物;在ZSM-5分子筛上,正癸烷主要按照单支链仲碳正离子β-裂化机理生成较多的直链产物。