甲醇制烯烃催化剂研究进展

甲醇制烯烃(MTO)技术是最有希望替代常规石油路线生产低碳烯烃的新兴工艺路线,其技术核心是催化剂。本文综述了甲醇制烯烃反应催化剂的研发历程,总结了合成SAPO-34分子筛的主要影响因素和影响MTO反应的主要因素,分析了近年来MTO催化剂的技术动向,指出了未来可能的发展趋势。     

甲醇制烯烃反应中的催化剂积碳机理

MTO反应中产生的碳沉积物会导致分子筛催化剂的孔隙和活性位点的堵塞,加速其性能下降而失去活性。文中从催化剂积碳物质形成机理出发,阐述了MTO反应中催化剂积碳形成的影响因素,包括分子筛酸性、孔径结构及反应条件等;分析了积碳对催化剂及MTO反应产物选择性的变化。得到结论,催化剂孔道和空腔内产生的芳香族中间物的大量沉积形成焦炭分子是致使催化剂失活的主要原因,为改进催化剂及工艺技术开发提供研究依据。     

Cu-SSZ-13分子筛对甲醇转化制烯烃反应的性能

以四乙烯五胺与硫酸铜的络合物为模板剂合成了低硅铝比的Cu-SSZ-13分子筛,对其进行了XRF、XRD、SEM、FTIR和N2脱附-吸附表征,考察了Cu-SSZ-13分子筛对甲醇转化制烯烃(MTO)反应的催化性能,并对Cu-SSZ-13分子筛的失活原因进行了分析。表征结果显示,合成的Cu-SSZ-13分子筛的晶粒尺寸为0.4⁵.0μm,硅铝比为3.7。实验结果表明,CuSSZ-13分子筛对MTO反应具有较好的活性和烯烃选择性,在开始反应的60 min内,甲醇转化率为100%,乙烯和丙烯的选择性最高可达87.3%。对失活的Cu-SSZ-13分子筛进行10次再生处理,再生后的分子筛具有与新鲜分子筛相似的催化活性,CuSSZ-13分子筛失活的主要原因是积碳。     

甲醇制烯烃SAPO-34分子筛基催化剂

综述了甲醇制烯烃的反应机理,常用SAPO-34分子筛基催化剂的结构、性能、合成及改性方法,以及目前工业的应用现状。提出了合成甲醇制烯烃催化剂所需要的原料、催化剂的成型技术、制备强度更高的催化剂等是目前催化剂开发的主要问题,以及今后研究的方向。     

甲醇转化制烯烃技术的新进展

从分子筛催化剂和工艺(包括UOP公司的甲醇制烯烃(MTO)技术、Lurg i公司的甲醇制丙烯(MTP)技术、ExxonM ob il公司提出的含氧化合物制烯烃(OTO)技术)两方面综述了近年来国外一些大公司在甲醇转化制烯烃方面的研究进展,分析了未来可能的发展动向。     

甲醇制烯烃工业装置催化剂积碳特性模拟研究

基于中国神华集团包头1.80 Mt/a甲醇制烯烃(MTO)工业装置湍动流化床反应器的实际数据,研究了MTO过程中催化剂的积碳特性。将待生剂与再生剂的积碳量差值(碳差)分别与催化剂的停留时间及单位质量催化剂上甲醇的处理量(醇剂比)按照基于Voorhies方程的模型、机理模型及线性模型进行关联,拟合出了不同温度下催化剂的积碳特性模型。研究结果表明,对于同一组数据,无论采取哪种模型都具有相似的拟合度,且将碳差与醇剂比进行关联时得到的拟合模型的拟合度较高。装置是否处于稳态对于模型的可靠性影响显著,MTO工业装置反应器的操作特点和复杂性使得基于工业数据的积碳特性模型精确度还有待提高。     

甲醇制烯烃(MTO)研究新进展

综述了SAPO 34分子筛上进行的MTO反应机理、反应动力学和反应过程中的积炭研究。MTO反应机理可以分成三步 :在分子筛表面生成甲氧基、形成第一个C -C键、生成C3 、C4。反应动力学较有代表性的是Bos等[1] 提出的涉及积炭反应的 12反应模型。反应过程中的积炭包括积炭生成机理、积炭对MTO反应的影响、延缓积炭的方法、积炭动力学模型、烧炭再生等内容     

甲醇制低碳烯烃分子筛催化剂研究进展

MTO(甲醇制烯烃)和MTP(甲醇制丙烯)是两个重要的轻烯烃生产新工艺。总结用于MTP、MTO的催化剂的研究进展,着重介绍了ZSM-5和SAPO-34两种分子筛催化剂的改进。     

内蒙古神华公司60万t／a煤经甲醇制烯烃项目开工

内蒙古包头神华煤化工有限公司总投资120多亿元的60万t／a煤经甲醇制烯烃项目，获得国家发改委核准，正式开工建设。     

甲醇制低碳烯烃催化剂的制备与改性

合成了ZSM-5分子筛,对其进行改性制备了HZSM-5和Ca/HZSM-5催化剂,并采用X射线衍射、扫描电子显微镜、X射线能谱、傅里叶变换红外光谱和吡啶-程序升温脱附方法对催化剂进行了表征。以氮气为载气,在常压、500℃的反应条件下,在连续流动固定床反应器上考察了HZSM-5和Ca/HZSM-5催化剂对甲醇制低碳烯烃反应的催化性能。表征结果显示,Ca/HZSM-5与HZSM-5催化剂相比,酸强度降低,B酸中心数量减少,L酸中心数量增加;评价结果显示,Ca改性后Ca/HZSM-5催化剂的稳定性与转化产物中低碳烯烃的总选择性均显著提高,丙烯选择性由Ca改性前的30%提高到40%。结合催化剂的表征与评价结果,探讨了催化剂酸强度及其分布与催化剂稳定性和甲醇转化产物分布的关系。     

SAPO-34/SiO_2催化甲醇制烯烃

采用水热法合成了SAPO-34分子筛,并用X射线粉末衍射仪和扫描电子显微镜对SAPO-34分子筛的结构进行了表征,同时探讨了黏合剂种类、甲醇分压、催化剂粒径和硅源等对SAPO-34分子筛催化甲醇制烯烃(MTO)反应性能的影响。实验结果表明,在MTO反应中,三烯(乙烯、丙烯和丁烯)选择性在反应初期存在明显的诱导期;以S iO2为黏合剂合成的SAPO-34/S iO2催化剂不但可缩短MTO反应的诱导期,三烯选择性也较未添加黏合剂或以A l2O3为黏合剂时高1~2个百分点;且当催化剂活性明显下降时,三烯选择性下降的幅度较小。催化剂粒径、甲醇分压及硅源对催化剂的诱导期也有明显的作用。在甲醇分压低于19kPa、催化剂粒径0.25~0.38mm、S iO2为黏合剂、硅酸四乙酯为硅源时,SAPO-34/S iO2催化剂的MTO性能明显提高。     

甲醇制低碳烯烃技术进展

乙烯、丙烯等低碳烯烃是重要的基本化工原料,随着我国国民经济的发展,特别是现代化工、化学工业的发展对低碳烯烃的需求日渐攀升,供需矛盾也将日益突出。迄今为止,制取乙烯、丙烯等低碳烯烃的重要途径,仍然是通过石脑油、轻柴油（均来自石油）的催化裂化/裂解的反应过程,作为乙烯生产原料的石脑油、轻柴油等原料资源,面临着越来越严重的短缺局面。另外,近年来我国原油进口量已占加工总量的一半左右,以乙烯、丙烯为原料的聚烯烃产品仍将维持相当高的进口比例。因此,发展非石油资源来制备低碳烯烃的技术日益引起人们的重视。根据我国     

Al改性HZSM-5分子筛催化甲醇制烯烃反应研究

研究了Al负载HZSM-5催化剂上甲醇制烯烃反应过程。考察了Al负载量、反应温度、空速、反应时间等因素对催化效果的影响。随着Al含量的增加,Al-HZSM-5催化剂的比表面积、孔体积逐渐减小,但骨架结构没有变化,乙烯和丙烯选择性明显优于改性前的HZSM-5。Al的最佳负载质量分数为6.0%,此时低碳烯烃的选择性有最大值为69.3%;380℃为最佳反应温度,空速最佳范围在786mL/(g.h)~996mL/(g.h)。随着反应时间增长,催化剂会逐渐积碳失活。     

甲醇制烯烃催化剂SAPO-34合成方法的研究进展

SAPO-34分子筛因其特殊的菱形沸石(CHA)8元环孔道结构,以及其物理化学性质在MTO中对乙烯、丙烯具有很高的选择性。而合成方法、原料、工艺等诸多条件因素都影响着SAPO-34分子筛的孔道结构特征、比表面积大小、结晶程度和反应性能。本文综述了水热合成法、声波化学法、液相晶化法、气相转移法及微波辐射法的合成特点及对分子筛结构、晶相等方面的影响。目前,分子筛在工业生产中易出现积炭、再生性能差且寿命短等问题,因而在合成研究中,综合各种方法优缺点,开发研究出一种简单易行、性能稳定且成本低廉的合成工艺是分子筛研究的重点方向。     

反应气氛对甲醇制低碳烯烃反应的影响

采用水热合成法合成了SAPO-34分子筛,将其制备成催化剂用于甲醇制烯烃反应;考察了氮气、水蒸气、一氧化碳、二氧化碳及合成气等反应气氛对甲醇制烯烃反应的影响;综合考察了在不同反应气氛下,催化剂的活性随反应时间的变化。实验结果表明,反应气氛对甲醇制烯烃反应有较大影响,以水蒸气为反应气氛时反应效果较好,催化剂寿命最长,在甲醇质量空速2h-1、反应温度380℃的条件下,甲醇转化率维持在99%以上的时间可达250m in,乙烯、丙烯的选择性及收率最高,可分别达到33%,45%及33%,45%;以合成气和一氧化碳为反应气氛时反应效果较差,而以氮气和二氧化碳为反应气氛时反应效果最差。     

不同FCC催化剂上甲醇制烯烃反应规律的研究

利用FCC小型固定流化床反应装置,在催化裂化条件下考察了甲醇在LANK-98,RAG-10,DACS-GQ1,GOR-Ⅲ等四种FCC工业平衡催化剂上的转化反应过程.实验表明,烃和低碳烯烃产率在GOR-Ⅲ上最高.另外考察了不同空速、温度、剂醇比时甲醇在GOR-Ⅲ上转化的产物分布,在空速5 h-1,温度510 ℃,剂醇比为10时,烃和低碳烯烃产率分别为23.03%和12.87%.进一步考察了GOR-Ⅲ中添加多产丙烯助剂OlifinsMax后甲醇转化的产物分布,当OlifinsMax占催化剂总量5%时,烃和低碳烯烃产率可分别达到30.54%和16.25%.研究结果表明:甲醇在GOR-Ⅲ上可获得较高的烃和低碳烯烃产率,添加OlifinsMax后烃和低碳烯烃产率有所提高.     

基于工业装置探究甲醇制烯烃反应机理

甲醇制烯烃（MTO）反应机理主要有串联型机理和并联型机理2大类,目前大多数试验证据支持并联型机理即“烃池”机理.MTO工艺于2010年在中国神华集团首次实现了商业化运行.在该180万t/a MTO工业装置运行过程中,首次在反应产物中发现了微量多甲基苯、乙基苯、异丙基苯等芳烃物质,支持了MTO反应是按照“烃池”机理发生的观点,并在生产过程中运用“烃池”机理指导该商业化装置的运转.     

甲醇制烯烃催化剂预积碳技术的研究与应用

在DMTO工业装置上研究了C₄烯烃对SAPO-34分子筛催化剂积碳能力的影响,分析了C₄烯烃参与催化裂解反应的主要组分、催化剂预积碳效果和甲醇制烯烃(MTO)反应甲醇生焦率的变化情况,提出了控制催化剂积碳量的有效方法,解决了现有MTO技术中低碳烯烃收率较低的问题。试验结果表明,在MTO反应中引入C₄烯烃催化裂解反应可以优化SAPO-34分子筛催化剂的积碳物种,预积碳产生的新鲜积碳具有较高的低碳烯烃选择性。当C₄进料量为1.5 t/h时,甲醇单耗可降低0.022 t/t,该技术可以有效提高DMTO装置的经济效益。     

不同模板剂合成SAPO-11分子筛及其甲醇制烯烃催化性能

分别采用不同模板剂二正丙胺(DPA)、二异丙胺(DIPA)、二正丙胺和二异丙胺的混合物(DPA+DIPA)以及二乙胺(DEA)合成SAPO-11分子筛,并用XRD、SEM、低温氮物理吸附和NH3-TPD等手段进行了表征。在固定床反应装置上考察了合成的SAPO-11在甲醇转化制烯烃反应中的催化性能。结果表明,不同模板剂能形成同一种SAPO-11分子筛,但晶形、酸性等均有差异,且模板剂种类不同对分子筛的催化转化性能有重要影响。