华东理工大和上海石化院合作研究ZSM-5催化甲醇制丙烯反应产物的影响

华东理工大学化学与制药学院和中国石化上海石油化工研究院,研究在以ZSM-5为催化剂的甲醇制丙烯工艺（MTP）中乙烯选择性下降的原因。他们采用红外光谱、X射线衍射、扫描电子显微镜、电感耦合等离子体焰炬（ICP）元素分析、氮低温吸附和吡啶红外等表征手段对合成的不同硅铝比ZSM-5催化剂进行了表征,并在微分反应器中考察了沸石硅铝比对甲醇制丙烯反应中丙烯收率和丙烯-乙烯质量比（P/E）的影响。结果表明,随着硅铝比增加,丙烯收率先升后降而乙烯收率则持续下降。机理分析表明,丙烯的稳定性低于乙烯是导致产物丙烯收率随催化剂酸性降低先升后降而乙烯收率连续下降的原因,是影响P／E比的关键因素。     

多级孔ZSM-5分子筛的一步合成及反应性能

采用水热晶化法,通过改变水量来调节初始凝胶浓度,在Na2O∶H2O∶四丙基溴化铵∶Si O2摩尔比为0.07∶x∶0.05∶1.00(x分别为5.00,15.00,25.00,35.00,对应的试样依次命名为试样1~试样4)下,合成了一系列多级孔ZSM-5分子筛。以此为基质,制备了用于甲醇转化制丙烯(MTP)反应的HZSM-5分子筛催化剂,并在连续流动固定床微反装置上,于甲醇空速为9.78 h-1,反应温度为450℃,反应时间为120 min及常压条件下,考察了分子筛催化剂的活性。结果表明:体系水量的改变对ZSM-5分子筛的骨架结构无明显影响;与传统微孔ZSM-5分子筛催化剂(试样4)相比,多级孔分子筛催化剂(试样1~试样3)因具有较好的传质特性和较大的比表面积,提高了催化剂活性、稳定性及丙烯收率;在多级孔分子筛催化剂(以试样2为基质)运行120 min内,转化率、丙烯收率和丙烯/乙烯(质量比)基本不变,依次约为100%,32%,7.5。     

碳四烯烃催化裂解制丙烯和乙烯

以超细SiO_2为载体、高硅铝比的ZSM-5分子筛为活性组分,通过挤条成型制成ZSM-5/SiO_2催化剂,用MgO、CaO和B_2O_3对催化剂进行改性,考察了催化剂的稳定性,并采用XRD和SEM对催化剂进行了表征。表征结果显示,成型、改性和蒸汽处理对ZSM-5分子筛的晶型没有造成影响。实验结果表明,经CaO-B_2O_3改性后再在600℃、常压、蒸汽重时空速1h~(-1)的条件下处理24h的Cao-B_2O_3/ZSM-5/SiO_2催化剂的稳定性较好;采用该催化剂,在520℃、0.1MPa、水与碳四原料质量比0.2、重时空速3h~(-1)的条件下连续反应25d,反应产物组成稳定,碳四烯烃转化率大于65%,丙烯收率大于31%,乙烯收率大于6%,催化剂的积碳量(质量分数)为4.0%。     

混合C4烯烃催化裂解制丙烯

以固定流化床工艺研究了不同硅铝比的改性ZSM-5分子筛对混合C4烯烃催化裂解制丙烯、乙烯的影响,并进行了工艺条件实验.结果表明,提高分子筛催化剂的硅铝比对丙烯选择性有利,而乙烯的选择性降低;在温度550℃、空速10 h-1、水油质量比0.6/1的条件下,丙烯收率31%,选择性45.6%.适量磷改性的催化剂在经过700℃17 h的水热老化后,丙烯的收率仍达到28%以上,表现出良好的水热稳定性.     

催化裂化催化剂NCC-1的稳定性能评价

在提升管催化裂化(FCC)中试装置上,进行了NCC-1催化剂的稳定性和反应性能评价。结果表明:当NCC-1催化剂运行400 h后,其相对结晶度下降约11个百分点,比表面积、强酸量、弱酸量分别由142.84 m~2/g,0.175 mmol/g,0.125 mmol/g降至100.22 m~2/g,0.150 mmol/g,0.110 mmol/g,L酸比例增加,比孔容和孔径下降,粒径分布变化较小;当单独使用NCC-1催化剂进行FCC反应时,重油、丙烯收率比USY催化剂的分别提高14.39,0.25个百分点;与ZSM-5助剂相比,当以NCC-1作为助剂按照相同比例添加到USY催化剂中时,乙烯、丙烯收率分别降低1.03,3.72个百分点,而汽油收率则提高5.46个百分点。     

甲醇转化制丙烯催化剂的制备方法

本发明涉及一种甲醇转化制丙烯催化剂的制备方法，主要解决以往技术中存在目的产物丙烯收率低、P／E比（丙烯／乙烯质量比）低和水热稳定性差的问题。本发明通过采用将硅铝摩尔比SiO2／Al2O3为20—1000的ZSM-5分子筛与粘合剂混合成型后焙烧，在温度为20℃-100℃，0．1—3摩尔／1铵溶液或0．1—8．5摩尔／1酸溶液下进行交换，     

甲基叔丁基醚裂解制丙烯反应的研究

以高硅铝比ZSM-5分子筛为主要原料,经过成型和表面修饰过程制备催化剂,用于甲基叔丁基醚(MTBE)催化裂解反应。采用XRD、氮吸脱附和NH_3-TPD等表征方法研究了ZSM-5分子筛和催化剂的物理化学特征。实验结果表明,在催化剂的作用下,温度高于400℃时,MTBE直接裂解反应产物包括乙烯、丙烯、丁烯、C_1～C_4烷烃、C_5以上烃类和水。MTBE催化裂解反应中,丙烯和乙烯的产率随着反应温度的升高而增加。酸性中心是MTBE催化裂解反应的活性位,但是催化剂表面酸中心数量过多或酸性过强均可导致丙烯和乙烯收率降低。在500℃、0.05 MPa、质量空速16h~(-1)的条件下,MTBE可以完全转化,丙烯产率可达20.3%,乙烯产率可达5.3%。     

聚丙烯废塑料催化裂解催化剂的研制及性能研究

以ZSM-5分子筛为基础研制了聚丙烯废塑料催化裂解生产低碳烯烃的催化剂,并在固定床反应器上研究工艺条件对聚丙烯废塑料催化裂解生产低碳烯烃的影响。实验结果表明：利用ZSM-5分子筛催化剂催化裂解聚丙烯废塑料是生产低碳烯烃、副产轻质芳烃的有效办法;高硅铝比ZSM-5分子筛催化剂比低硅铝比ZSM-5分子筛催化剂具有较低的强酸中心和弱酸中心,能够抑制低碳烯烃进一步转化为芳烃等产物,并多产低碳烯烃,利用金属改性调变ZSM-5分子筛催化剂酸性也是有效提高低碳烯烃收率的方法之一;利用高硅铝比ZSM-5分子筛催化剂,在反应温度500℃、氮气体积流量8 L/h、体积空速0.3 h^-1等优化工艺条件下,聚丙烯催化裂解的低碳烯烃和丙烯质量收率分别高达64.74%和35.06%。     

SAPO-34分子筛上丁烯催化裂解制乙烯和丙烯

以SAPO-34分子筛为催化剂,在固定流化床装置上研究了丁烯裂解的反应规律和结焦规律。实验结果表明,反应温度对丁烯裂解产物分布影响较大,丁烯转化率、乙烯和丙烯收率均随反应温度的升高而增加,乙烯和丙烯总选择性(双烯选择性)随反应温度的升高先增加后降低,适宜的反应温度为580～600℃;延长停留时间可提高丁烯转化率及乙烯和丙烯总收率(双烯收率),但停留时间过长会增加二次反应,降低乙烯、丙烯的选择性,尤其是丙烯;水蒸气对丁烯裂解有一定的促进作用,可使丙烯收率明显增加。与ZSM-5分子筛相比,SAPO-34分子筛的稳定性较差,但双烯选择性较高,在运行初期可获得与ZSM-5分子筛相当的双烯收率。SAPO-34分子筛催化丁烯裂解时,在运行初期及高温下生焦速率快,积碳显著影响SAPO-34分子筛的酸性。     

晶化时间对高岭土微球上ZSM-5沸石的原位合成及其催化性能的影响

 采用XRD、SEM、FT-IR和N₂吸附等技术研究了晶化时间对高岭土微球上合成ZSM-5沸石的影响。并以大庆VGO为原料， 在重油微反装置上考察了晶化时间对高岭土微球原位合成ZSM-5沸石催化性能的影响。结果表明，晶化时间不超过24h时,只有ZSM-5沸石类似，NaP和MOR沸石的相对结晶度也是随晶化时间的增加而先增加后下降。不同晶化时间制得的样品均以B酸为主, L酸量较少, 有利于催化裂化反应进行。晶化时间为48小时的样品可以作为增产丙烯助剂, 在催化剂中添加5%(质量分数)时, 丙烯收率可从7.12%提高到9.46%。     

Studies on the Reaction Mechanism of CPP and the Factors Affecting the Yields of Ethylene and Propylene

The reaction mechanisms of Catalytic Pyrolysis Process and the ethylene and propylene forma-tion reaction are analyzed,and ethylene and propylene are produced through both the free radical reac-tion and carbenium ion reaction.The factors affecting the yields of ethylene and propylene are discussed.The results showed that greater yields of ethylene and propylene can be obtained on ZSM-5 catalysts rather than USY and REY catalysts,and the modified ZSM-5 could improve the ethylene yield.A higher temperature is favorable for enhancement of the free radical reaction as opposed to carbenium ion reaction,and change in temperature can adjust the ratio of ethylene and propylene production.A higher steam amount could produce more ethylene and propylene and less coke,and lowering the catalyst/oil ratio is favorable for producing ethylene.     

晶化时间对ZSM-23分子筛物化性质及催化C4烯烃裂解性能的影响

考察了ZSM23分子筛在晶化过程中的变化规律及其在催化碳四烯烃裂解制乙烯、丙烯反应中的催化性能。采用XRD，SEM，TG-DTA，FT-IR等技术对不同晶化时间合成的ZSM23分子筛的结构、表面酸性进行了表征。结果表明，晶化时间为48h时，分子筛晶体开始出现；晶化72h时，无定形物相基本消失。当晶化时间从72h再延长至120h，ZSM-23分子筛的晶粒大小、形貌基本保持不变。以晶化时间为72h的ZSM-23分子筛制备的催化剂，在催化碳四烯烃裂解制乙烯、丙烯的反应中表现出最佳的催化性能，其乙烯加丙烯的收率达36．97％。     

多级孔道ZSM-5分子筛的制备及其催化裂解性能

通过直接合成或后改性等方法制备了具有多级孔道结构的ZSM-5分子筛样品,用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、N2吸附-脱附、程序升温氨脱附(NH3-TPD)方法对其进行了表征,并在固定床反应器中对其催化裂解性能进行了评价。结果表明：与常规ZSM-5分子筛相比,多级孔道结构的ZSM-5分子筛具有比表面积高、介孔孔体积大、介微孔比率高等优势。在分子筛内引入多级孔道,在正己烷催化裂解反应中目的产物丙烯更易扩散,氢转移反应得到有效抑制,可提高丙烯收率。具有最高介微孔比率的纳米薄层NZSM-5-300样品上,其乙烯选择性为15.8%,丙烯选择性为40.1%,双烯总选择性为55.9%。通过对比发现：介微孔比率高的催化剂,正己烷转化率下降速度减缓,寿命延长。     

催化剂配方和操作参数对ARGG丙烯产率的影响

中国石油大庆炼化公司1.8 Mt/a ARGG装置于1999年建成投产,主要以大庆常压渣油和减压渣油为原料,生产富含丙烯的液化石油气,并生产高辛烷值汽油。为满足清洁汽油生产的需要,2009年该装置进行了MIP-CGP技术改造。介绍了1.8 Mt/a ARGG装置催化剂配方调整和操作条件的优化情况。结果表明:反应温度522±2℃、剂油比6.2～6.7、催化剂活性61～62是该装置生产丙烯最合适的操作条件。催化剂择形分子筛ZSM-5的质量分数为5%时丙烯产率最高,过低时丙烯产率低,过高时干气、焦炭产率高。在保证液体收率基本不变的条件下,丙烯产率由8.65%提高到9.5%,全年多产丙烯19.7 kt,装置经济效益达到2 878×104RMB$。     

Butane–butylene fraction cracking over modified ZSM-5 zeolite

The effect of temperature (530–590°C), weight hourly space velocity (2.5–7.0 h^–1), and the Si/Al ratio of the ZSM-5 zeolite (30, 55, 80, 300) on the cracking of a butane–butylene fraction containing 85 wt % butylenes has been studied. The HZSM-5 zeolite has been modified with phosphorus. The effect of modification on the catalyst activity in cracking reactions has been studied. The ethylene and propylene yield achieves 38.4 wt % at a degree of conversion of butylenes of 81.5%. The ethylene to propylene ratio is 0.55.     

长链阳离子表面活性剂对ZSM-5结构及其甲醇制烯烃反应性能的影响

 分别以硅酸钠和硫酸铝为硅源和铝源,乙二胺为模板剂,采用水热晶化法在外加长链阳离子表面活性剂（十六烷基三甲基溴化铵）的环境中合成微孔ZSM-5分子筛;采用XRD、FT-IR、SEM、N2低温物理吸附等技术对合成的分子筛进行表征;采用甲醇制烯烃反应测试其催化性能。结果表明,合成的ZSM-5分子筛具有一种由小晶粒堆砌成六棱形ZSM-5大晶粒的独特形貌,堆砌后晶粒平均尺寸为1 μm,晶粒表面粗糙;合成的ZSM-5分子筛还具有比表面积大、B酸酸度高的特点;表面活性剂的加入能够提高ZSM-5分子筛的稳定性,有效抑制氢转移反应,并能显著提高乙烯和丙烯收率,其中丙烯收率增加21.39百分点,乙烯收率增加4.52百分点,增产丙烯效果最为明显。     

不同金属改性的ZSM-5分子筛正己烷裂解性能

轻烃催化裂解具有裂解温度低、产物分布可调以及可多产丙烯等优点而备受关注。采用等量浸渍法制备了一系列不同金属改性的ZSM-5分子筛催化剂,在固定床微型反应器中评价了其催化正己烷裂解性能。实验结果表明,4种不同金属（Ni,Fe,Cr,Co）改性的ZSM-5分子筛催化剂上正己烷转化率都显示出下降趋势,但下降幅度不同,而且乙烯、丙烯选择性随不同金属的引入变化规律也不同。其中,Fe和Cr的引入对正己烷转化率的影响较小,而Co的引入导致正己烷转化率的下降幅度更大。就丙烯和乙烯选择性而言,随着金属的引入都有所增加。Co的添加对丙烯选择性提高幅度最大。因此,需要更高丙烯选择性时,可以牺牲正己烷转化率获得更多丙烯。     

甲醇转化制丙烯技术进展

简要介绍了丙烯的产需状况和新的丙烯生产技术的开发情况,综述了用于甲醇转化制丙烯的 ZSM-5分子筛催化剂的研究进展,重点介绍了 ZSM-5分了筛的晶粒尺寸、硅铝比和改性方法(磷改性、水热处理和碱土金属改性等)对其催化性能的影响。ZSM-5分了筛晶粒尺寸减小,有利于丙烯的扩散从而使丙烯的收率提高;合适的硅铝比以及适当的化学改性可有效调节 ZSM-5分子筛的表面酸性和孔径大小,提高丙烯的选择性和催化剂的稳定性。     

ZSM-5分子筛晶粒尺寸对石脑油催化裂解性能的影响

采用XRD、NH_3-TPD、N_2物理吸附、XRF和SEM等方法对两种ZSM-5分子筛(ZRP和FX分子筛)进行了表征,并在固定床反应器中于600℃下对其催化裂解石脑油的性能进行了评价。表征结果显示,ZRP和FX分子筛均具有ZSM-5分子筛的特征衍射峰,均为单晶条状晶粒,且具有几乎相同的硅铝比和酸量及酸分布,但两者的晶粒尺寸、BET比表面积和微孔比表面积有差异;ZRP分子筛的晶粒粒径为2～3μm,FX分子筛的晶粒粒径小于1μm;FX分子筛的BET比表面积和微孔比表面积大于ZRP分子筛。实验结果表明,ZSM-5分子筛对石脑油的催化裂解能力及乙烯与丙烯的总收率随晶粒尺寸的减小而增大,这与小晶粒分子筛的扩散路程短有关。     

ZSM-5分子筛用于甲醇制低碳烯烃的反应条件研究

以ZSM-5分子筛(n(Si)/n(Al)=360)为催化剂,在固定床反应器上考察了反应温度、水醇比、原料空速和反应时间对甲醇制低碳烯烃(MTO)各产物选择性的影响。结果表明:随反应时间增加,丙烯的选择性逐渐增大,乙烯的选择性先增大后减小,所有产物的选择性均在6.5h后趋于稳定;随反应温度升高,低碳烯烃的选择性先增大后减小;原料中适量掺杂水对反应有利,n(水)/n(醇)为2时,低碳烯烃的选择性最高;空速增加,低碳烯烃的选择性逐渐下降,但空速过低催化剂易积炭失活。最佳反应条件确定为:430℃,LHSV=2.2h-1,n(水)/n(醇)=2,此时乙烯+丙烯的选择性达69.36%,其中丙烯的选择性为53.54%。