ZSM-5分子筛的研究进展

介绍了ZSM-5分子筛的基本结构,比较了ZSM-5分子筛在不同条件下合成情况,阐述了ZSM-5分子筛的改性的现状,促进ZSM-5分子筛催化剂的研发工作进一步发展。     

甲醇制低碳烯烃ZSM-5基催化剂的研究进展

基于甲醇制低碳烯烃催化剂ZSM-5分子筛自身的结构和酸性问题,详细地介绍了当前ZSM-5分子筛改性的一些主要方法以及分子筛改性前后催化剂性能的变化,并阐述了该催化剂在甲醇制低碳烯烃工业中的应用情况,提出了甲醇制低碳烯烃催化剂目前存在的问题以及今后研究的方向。     

甲醇制烯烃用ZSM-5分子筛的研究进展

综述了甲醇制烯烃用ZSM-5分子筛催化剂的研究进展,包括甲醇制低碳烯烃的合成机理、ZSM-5分子筛的结构与酸性对合成低碳烯烃性能的影响以及分子筛的改性。重点探讨了ZSM-5分子筛的改性（如水热处理改性、磷改性、氟改性、硼改性、金属离子改性及其他化学改性）对催化剂表面酸性和孔径、低碳烯烃选择性和催化剂稳定性的影响,指出分子筛孔径/表面酸性的调控和MTO/MTP反应机理的研究是甲醇制低碳烯烃催化剂研究的发展方向。     

分子筛ZSM-5的改性研究进展

介绍了ZSM-5分子筛的相关知识,阐述了对其改性的必要性。基于改性原理,从金属改性、复合改性和其他改性三方面综述了国内分子筛ZSM-5的改性研究进展,重点介绍了ZSM-5表面功能化后金属改性和复合改性的方法。评述了金属改性、预掺杂和后掺杂对改性的ZSH-5催化剂催化性能的影响。     

ZSM-5在选择性催化还原脱硝中的应用研究综述

ZSM-5作为一种广泛关注的脱硝催化剂,成为国内外研究的重点;介绍了ZSM-5催化剂的结构、性能,并对其在选择性催化还原脱硝中ZSM-5型催化剂的合成、结构、催化性能、改性及其应用进行了介绍,重点介绍了几种以ZSM-5为载体的分子筛催化剂在选择性催化还原(SCR)脱硝中的研究状况;指出了实际应用中ZSM-5还需解决的问题。     

提高多产丙烯性能的ZSM-5分子筛改性研究进展

催化裂化装置在多产丙烯方面扮演着重要的角色,ZSM-5分子筛由于具有特殊的孔道结构、活性较高以及择形催化等特点,是催化裂化多产丙烯主要催化剂。综述采用改性手段增强ZSM-5分子筛水热稳定性和引入介孔提高分子可及性研究进展,主要包括F改性,P改性,过渡金属及稀土掺杂等改性手段,以及物理化学法脱铝脱硅,软模板法和硬模板法修饰ZSM-5分子筛孔道。     

用于MTP反应ZSM-5分子筛的磷改性研究

将P改性用于甲醇制丙烯(MTP)反应ZSM-5分子筛的改性研究,以提高丙烯选择性和分子筛活性稳定性。采用XRD、SEM和NH_3-TPD表征催化剂物化性能。对不同硅铝比ZSM-5分子筛P改性研究发现,3种不同硅铝物质的量比(50、150和300)ZSM-5分子筛进行P改性时,在n(P)∶n(Al)=0.5~0.7时,ZSM-5分子筛改性后丙烯选择性和寿命得到提升。研究分子筛晶粒尺寸与P负载量关系时发现,随着分子筛晶粒尺寸的增大,位于分子筛表面的P含量逐渐增加,并且分子筛晶粒越小,最佳的P负载量越小。     

提高多产丙烯性能的ZSM-5分子筛改性研究进展

催化裂化装置在多产丙烯方面扮演着重要的角色,ZSM-5分子筛由于具有特殊的孔道结构、活性较高以及择形催化等特点,是催化裂化多产丙烯主要催化剂。综述采用改性手段增强ZSM-5分子筛水热稳定性和引入介孔提高分子可及性研究进展,主要包括F改性,P改性,过渡金属及稀土掺杂等改性手段,以及物理化学法脱铝脱硅,软模板法和硬模板法修饰ZSM-5分子筛孔道。     

Cu改性ZSM-5分子筛催化尿素脱水制备单氰胺

通过离子交换法制备了一系列的改性ZSM-5分子筛催化剂,用真空原位红外对分子筛催化剂进行了表征,绘制了分子筛的红外光谱图。通过红外光谱图使用谱带积分法计算了布朗斯台德酸(Brnsted酸)和路易斯酸(Lewis酸)的酸浓度,推导了ZSM-5分子筛催化尿素脱水的催化过程机理。使用改性后的ZSM-5分子筛催化剂催化尿素脱水的反应,结果表明,改性后ZSM-5分子筛催化剂的催化性能明显优于未改性的HZSM-5。     

金属改性ZSM-5分子筛催化剂应用于甲醇制烯烃

甲醇制烯烃是重要的生产低碳烯烃技术,ZSM-5是MTO/MTP中常用的分子筛催化剂之一,目前众多研究者通过金属改性ZSM-5分子筛催化剂以达到提高其催化性能的目的。本文综述了近年来甲醇制烯烃技术中ZSM-5分子筛催化剂的研究应用,对ZSM-5分子筛催化剂基础性研究进行分析,从ZSM-5分子筛催化剂酸性、晶粒粒径和硅铝比之间的相互影响及对催化剂活性的影响进行了分析,总结了甲醇制低碳烯烃反应机理和催化剂积炭与失活及再生的情况。在以上基础上重点探讨了ZSM-5分子筛的金属改性,包括碱土金属、过渡金属、稀土金属、贵金属以及多组分金属改性对催化剂活性、稳定性的影响。最后,对ZSM-5分子筛催化剂用于甲醇制烯烃的发展方向做出了展望,提出以催化剂及催化剂改性的作用机理为出发点,研制出高选择性、高活性及高稳定性的分子筛催化剂仍是甲醇制烯烃技术工业应用的突破点。     

乙醇催化脱水制乙烯沸石催化剂研究现状

介绍了各类沸石催化剂在乙醇脱水制乙烯反应中的研究现状及应用进展。评述比较了各类沸石催化剂的催化性能及各自优缺点。展望了沸石催化剂在乙醇脱水制乙烯反应中的未来发展方向及需要解决的问题。指出ZSM-5催化剂更具有工业化应用前景。     

V-P/HZSM-5催化乙醇流化床脱水制乙烯

分别采用P、V和V-P改性HZSM-5,在自行设计的流化床装置上评价其对乙醇脱水制乙烯的催化性能。采用X射线荧光光谱（XRF）、X射线粉末衍射（XRD）、吡啶吸附红外光谱（Py-IR）、比表面积分析（BET）和X射线光电子能谱（XPS）等手段对催化剂的物化性能进行表征,同时考察了不同催化剂制备条件和催化反应条件等工艺因素对催化剂性能的影响。结果表明,V-P复合改性HZSM-5比P和V单独改性的催化效果好,在P和V原子比为7.5、焙烧温度300 ℃、反应温度220 ℃、乙醇进样流速0.1 mL·min^-1和催化剂用量3.0 g条件下,乙醇的转化率和乙烯的选择性分别高达96.9%和93.5%,具有稳定的初期活性。同时,该催化剂对低浓度乙醇的脱水反应表现出较佳的催化活性。     

磷改性ZSM-5分子筛催化裂解石脑油制丙烯的性能研究

以催化重整石脑油为原料,以水热处理磷改性HZSM-5为催化剂,在小型固定床反应装置上,考察了水热处理磷改性方法制备催化剂的催化裂解性能。结果表明,磷改性HZSM-5经水热处理后与未改性HZSM-5相比,水热稳定性明显改善,当磷负载量为3%wt时,PZSM-5具有较高的活性和丙烯选择性。催化裂解反应过程中选择适宜的工艺条件可有效的抑制副反应的发生。综合考虑丙烯及双烯收率,确定最佳的反应条件为:温度650℃,体积空速4h-1,水油体积比0.75,反应压力0.2MPa。     

ZSM-5/MCM-41复合分子筛的制备及对乙醇脱水的催化活性

以微孔ZSM-5分子筛为母体,采用NaOH溶液对其进行预处理,再在水热条件下以十六烷基三甲基溴化铵（CTMAB）为模板剂制备了ZSM-5/MCM-41介微孔复合分子筛,考察了预处理温度、晶化温度等因素对复合分子筛结构和形貌的影响。进一步考察了该复合分子筛催化剂在乙醇脱水反应中的催化活性。结果表明,ZSM-5分子筛在2.0 mol/L NaOH溶液中于110℃预处理20 h,再于110℃水热晶化20 h制备的分子筛具有良好的介微孔复合结构;该复合分子筛经NH4NO3溶液离子交换制备的氢型催化剂在乙醇脱水催化反应中表现出良好的性能。当乙醇WHSV=0.5 h-1时,最佳反应温度为240～255℃,乙醇转化率〉99%,乙烯选择性〉96%。     

Ethanol steam reforming study over ZSM-5 supported cobalt versus nickel catalyst for renewable hydrogen generation

The renewable hydrogen generation through ethanol steam reforming is one of the anticipated areas for sustainable hydrogen generation. To elucidate the role of Ni and Co with ZSM-5 support, catalysts were prepared by wet impregnation method and ethanol steam reforming(ESR) was performed. The catalysts were characterized by HR-XRD, ATR–FTIR, HR-SEM, TEM with SAED, EDAX, surface area analyzer and TPR. It had shown complete ethanol conversion at 773 K, but the selectivity in hydrogen generation was found higher for 10% Ni/ZSM-5 catalyst as compared to 10% Co/ZSM-5. The 10% Ni/ZSM-5 catalyst has about 72% hydrogen selectivity at temperature 873 K. It indicates that Ni is a more sustainable catalyst as compared to Co with ZSM-5 support for ESR. The C_2H_4 was found major undesirable products up to 823 K temperature. Nevertheless, the 10% Ni/ZSM-5 catalyst had shown its stability for high temperature(873 K) ESR performance.     

A LUMPED KINETIC MODEL FOR DEHYDRATION OF ETHANOL TO HYDROCARBONS OVER HZSM-5

A kinetic model for the conversion of ethanol to hydrocarbons over HZSM-5 catalyst has been developed. The model is based on data from ethanol dehydration experiments conducted in a fixed-bed integral reactor at atmospheric pressure and temperatures of 150°C to 360°C, and is the first which integrates the major reaction pathways of both dehydration and higher hydrocarbon formation over ZSM-5 zeolite. In the model C₃-C₆ olefins, C₃-C₅ paraffins, and C₆⁺ hydrocarbons are treated as lumped species, while ethanol, diethyl ether, ethylene, and ethane are treated individually. Nonlinear parameter estimation using quasilinearization and least squares as the objective function has been implemented to estimate rate constants, adsorption equilibrium constants, and activation energies. The Langmuir-Hinshelwood rate expressions successfully correlated the experimental data.     

Effect of P Content on the Catalytic Performance of P-modified HZSM-5 Catalysts in Dehydration of Ethanol to Ethylene

A series of phosphorus (P) modified HZSM-5 catalysts were prepared and characterized with various techniques. These catalysts were used in dehydration of ethanol to ethylene at different temperatures. It was found that not all the P-modified catalysts favor this reaction at high temperatures. Over the catalyst with 3.4 wt% P, the main product is ethylene at 573–713 K, due to the presence of weak acid sites after P modification. When the P loading is below 3.4 wt%, ethylene and higher hydrocarbons are observed at high temperatures. As P content is above 3.4 wt%, higher reaction temperature is necessary for ethanol dehydration to ethylene.     

乙醇催化脱水制乙烯催化剂的制备与性能评价

采用混捏法制备乙醇脱水制乙烯EDE-104催化剂,并引入活性金属氧化物E对催化剂进行改性,通过正交实验得到较优的工艺条件:反应温度360℃,液体空速0.5 h-1,原料乙醇质量分数60%,并在此条件下进行了1 000 h的寿命实验。结果表明,乙醇催化脱水制乙烯催化剂中引入活性金属氧化物E,提高了乙烯选择性,增强了催化剂的稳定性,乙烯选择性97.5%,乙醇单程转化率97.5%,乙烯收率96%。     

生物柴油副产物粗甘油催化氧化脱水制备丙烯酸

用生物柴油副产物粗甘油催化氧化脱水制丙烯酸,该过程耦合了甘油脱水制丙烯醛和丙烯醛选择性氧化制备丙烯酸两步反应。结果表明,在甘油脱水反应中,使用Cs3PW12O40, P-ZSM-5和Co0.5H2PO4/SiO2等固体酸催化剂,可得到较高的丙烯醛收率(最高86.9%)。利用上述催化剂和MoVW基氧化催化剂,在脱水/氧化双催化剂床层构型反应器中,以甘油为原料合成丙烯酸的收率达50%~80%,直接加入粗甘油可获得相似的丙烯酸收率。