水热处理对SAPO-34分子筛在MTO反应中的影响

对SAPO-34分子筛在800℃、质量分数为100%水蒸气下进行0～100h水热老化。结果表明:随着老化时间的延长,相对结晶度呈下降趋势;总比表面积下降了59.6m~2/g,微孔比表面积下降了95.0m~2/g。NH_3-TPD酸性测试表明,老化后SAPO-34的酸量大幅下降,尤其是强酸量下降幅度更大。在水热处理0～45h内,酸性的变化尤为明显,而水热处理45h以后,酸量变化幅度明显减少。固定床评价结果显示,在水热处理45h之内,MTO反应中SAPO-34分子筛的寿命明显增加,但低碳烯烃的选择性未有改变,水热处理45h以后,寿命几乎不变,但低碳烯烃的选择性明显变好,乙烯和丙烯收率最高可提高7.43%。     

SAPO-34分子筛的合成技术

对SAPO-34分子筛的常用合成方法及其影响因素进行了综述。指出制备SAPO-34分子筛的主要方法有水热合成法、气相晶化法、干胶液相转化法、微波合成法。其中,工业化生产使用最多的仍然是传统的水热合成法。模板剂的选择、原料配比、硅源、铝源、晶化条件均是影响SAPO-34分子筛合成的主要因素。     

SAPO-34分子筛晶种辅助合成SSZ-13分子筛

在水热合成体系中,对以SAPO-34作为异质晶种制得纯相SSZ-13分子筛的合成条件进行了考察,并与SSZ-13为晶种的合成产物进行对比研究,同时考察了其甲醇制烯烃(MTO)反应性能。结果表明,适量SAPO-34分子筛的加入可对SSZ-13分子筛的合成起到辅助晶化的作用,有效抑制杂晶并提高产物结晶度,已焙烧或结晶度较低的SAPO-34分子筛的辅助晶化效果更明显。以SAPO-34异质晶种与SSZ-13同质晶种合成的SSZ-13产物相比,具有相似的物化性质、酸性质以及催化性能,由此说明SAPO-34可以替代SSZ-13作为SSZ-13分子筛的合成晶种。     

影响SAPO-34分子筛形成和性能因素研究概况

SAPO-34分子筛具有中等强度的酸中心和适宜的孔径结构,有益于甲醇转化生成乙烯、丙烯。SAPO-34分子筛的性能、结构在很大程度上取决于合成工艺及条件、原料等。因此,本文从SAPO-34分子筛配比组成、合成工艺及条件和金属改性等三方面综述了各种因素对SAPO-34分子筛合成、结构和性能影响的研究概况。并针对实际情况对进一步研究SAPO-34分子筛提出一些建议。     

含N微孔SAPO-34分子筛的制备、表征及催化性能

 采用高温下氨气氮化的方法制备了含N微孔SAPO-34分子筛，采用XRD、BET、NH3-TPD和CO2-TPD等手段对SAPO-34分子筛氮化后的结构和酸碱性进行了表征，结果表明，SAPO-34分子筛经高温氮化后，仍具有良好的结晶度、晶体结构和高比表面积；分子筛表面的酸中心强度和数目都有所降低，并产生了新的碱性中心。首次将含N的SAPO-34分子筛用于甲醇制烯烃（MTO）反应，与未氮化的SAPO-34分子筛相比，低碳烯烃的选择性有明显提高。     

原位合成SAPO-34/堇青石整体式催化剂

运用水热合成方法以吗啡林为模板剂在堇青石上原位合成了SAPO-34分子筛,通过XRD和SEM等测试方法对整体式催化剂进行表征.实验结果表明,堇青石经过一次负载之后表面可牢固均匀地生长一层厚度约为20～30μm的SAPO-34分子筛.同时考察了凝胶浓度对整体式催化剂制备的影响,在堇青石蜂窝陶瓷上生长的分子筛量随着凝胶中含水量的增加而减少.     

多级结构SAPO-34分子筛的制备及其催化反应性能

以干凝胶法为基础,通过改变凝胶脱水方式制备了纳米颗粒堆积的多级结构SAPO-34分子筛,采用XRD、SEM、物理吸附仪、O_2-DTA以及激光粒度仪等对其进行表征,并开展MTO催化反应性能研究。结果表明,多级结构的SAPO-34分子筛颗粒尺寸较大,由片状结构堆叠而成,片状结构则由80～150nm之间小颗粒聚集而组成,总比表面积和介孔孔容分别为702m~2/g和0.44mL/g,介孔平均孔径达到19.5nm;与水热合成法以及常规干凝胶法制备的SAPO-34分子筛相比,含多级结构的SAPO-34分子筛具有更好的扩散性能,在其催化MTO反应进行至200min后,甲醇转化率仍可达到96.8%,双烯烃(乙烯+丙烯)选择性达到83.48%,表现出较好的抗积炭能力和反应性能。     

缺陷晶种导向的多级孔SAPO-34分子筛的制备及其在甲醇制烯烃中的应用

为了制备具有更高性能的甲醇制烯烃(MTO)催化剂,实现甲醇向低碳烯烃的高效转化,首先通过对常规SAPO-34分子筛进行后处理制备了具有缺陷位的晶种,并在水热合成体系中,成功制备了具有多级孔结构的SAPO-34分子筛。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、N₂吸/脱附、压汞法以及NH₃程序升温脱附(NH₃-TPD)等表征手段分析了制备的SAPO-34分子筛的晶体结构、形貌、孔道和酸性特征等。将制备的SAPO-34分子筛在固定床反应器上进行了MTO反应的催化性能评价(反应温度为460℃,反应压力为常压,甲醇质量空速为3.0 h^-1,原料为纯甲醇)。结果表明,该多级孔结构SAPO-34分子筛具有大孔、介孔和微孔三级孔道结构。介/大孔的存在：一方面可以使目标产物快速从孔道中扩散出去,减少二次反应发生的机率;另一方面可以使重烃分子更容易扩散至活性位上进行进一步的反应。因此,在MTO反应中,多级孔结构SAPO-34分子筛具有最高的乙烯和丙烯选择性(85.3%)和较低的C₄和C...     

SAPO-34分子筛可控制备研究进展

SAPO-34分子筛具有中等强度的酸中心和适宜的孔径结构,催化甲醇或二甲醚反应时有利于生成乙烯、丙烯。SAPO-34分子筛的催化活性、选择性、寿命、水热稳定性及热稳定性在很大程度上取决于其孔结构、表面酸性、晶粒尺寸和晶体化学组成等物化性质,掌握物化性质对催化性能的影响规律对催化剂设计至关重要。通过分析甲醇制烯烃反应中SAPO-34分子筛物化性质对活性、选择性和寿命的影响,综述了有效控制SAPO-34分子筛酸性、晶粒大小、孔结构及表面化学组成的各种方法。     

含N微孔SAPO-34分子筛的固体核磁(MAS NMR)表征

采用高温下NH3氮化的方法制备了含N微孔SAPO-34分子筛,采用X-射线衍射(XRD)、27Al和31P固体核磁谱等表征方法对SAPO-34分子筛氮化后的结构进行了研究.结果表明,SAPO-34分子筛经高温氮化后,仍具有良好的晶体结构和结晶度;同时,分子筛骨架Al原子和P原子的化学位移发生了明显变化,说明SAPO-34分子筛氮化后含N基团已进入分子筛骨架中.     

硅磷酸铝分子筛SAPO-34的合成

用水热法合成了SAPO-34分子筛。在Si-P-Al三组份相图上给出了生成SAPO-34的纯相区域。在H_2O和TEAOH为指定浓度的情况下,当P/Al>1时,产物主要为致密相AlPO_4;当P/Al≤1时,合成了一系列不同组成的SAPO-34。P-Al体系中不能产生SAPO-34结构的沸石,但加入ZnO或MgO合成出了ZAPO-34和MAPO-34。HSAPO-34作为甲醇转化制低碳烯烃的催化剂,C_2=-C_4~(?)和C_2~(?)的选择性分别为89％和57—59％,C_2=/C_3=为2.24—2.31,远优于HSAPO-5和HZSM-5。     

Rice Husk Ash:A New Silicon Source for Preparing SAPO-34 Catalysts Used in the Methanol-to-Olefins Reaction

SAPO-34 molecular sieves were synthesized directly by hydrothermal method with rice husk ash(RHA)used as the silicon source.The crystal structure,composition,surface morphology and acidity of the synthesized products weresieves had a high crystallinity,without any impure phase.Compared with the SAPO-34 prepared by the silica sol,RHA-SAPO-34 had similar acid properties in strength.The methanol to olefins(MTO)experiments showed that the SAPO-34molecular sieve synthesized from RHA exhibited both a good catalytic activity and ethylene selectivity.     

ZSM-5/SAPO-11复合分子筛的制备及乙醇脱水催化性能

以拟薄水铝石、磷酸和硅溶胶为原料,以二正丙胺为模板剂,采用包埋法合成了ZSM-5/SAPO-11双微孔结构复合分子筛,并通过XRD、SEM、TEM、FT-IR、BET、NH₃-TPD等手段对复合分子筛进行了表征。结果表明,合成的复合分子筛是一种ZSM-5(核)/SAPO-11(壳) 式双微孔复合分子筛。将该复合分子筛用于乙醇脱水制乙烯反应,虽然催化活性略低于ZSM-5分子筛,但稳定性比ZSM-5有大幅度提高。综合考虑催化活性和稳定性,ZSM-5/SAPO-11复合分子筛更适合作为乙醇脱水制乙烯的催化剂。     

t-ZrO2/SAPO-34质量比对t-ZrO2/SAPO-34复合催化剂物化性质及其甲醇制烯烃催化性能的影响

采用介孔t-ZrO2对微孔SAPO-34分子筛进行复合改性,利用水热包覆技术制备了t-ZrO2/SAPO-34复合催化剂,研究了t-ZrO2与SAPO-34质量比对复合催化剂物化性质和MTO催化性能的影响。采用XRD、FT-IR、SEM、NH3-TPD和BET等手段对不同复合催化剂的晶相组成、骨架结构、微观形貌、表面酸性及孔结构进行分析表征。结果表明,质量比对t-ZrO2/SAPO-34复合催化剂的物化性质和催化性能影响较大。过高或过低t-ZrO2:SAPO-34质量比制得复合催化剂中SAPO-34分子筛结晶度和骨架结构特征均有所减弱,分别呈现以介孔为主和以微孔为主的孔结构特征;当质量比为1:1时,制得复合催化剂形成了包覆相结构和微-介孔层级结构（微孔比表面积112.91 m2·g-1,介孔比表面积176.02 m2·g-1,总比表面积为288.93 m2·g-1,总孔容0.19 cm3·g-1）,总酸量较大（0.344 mmol/g）;在常压、反应温度380 ℃、N2流速20 mL·min-1、进料空速2 h-1MTO反应条件下,复合催化剂表现出优越催化性能、稳定性及反应寿命,甲醇转化率和低碳烯烃选择性分别达100%和90.54%,催化寿命达1130 min,与单一SAPO-34分子筛相比,催化寿命延长了768 min。     

以SAPO-34为原料直接合成小晶粒PZSM-5及其甲醇转化催化性能

以模拟的甲醇转化制烯烃(MTO)废弃催化剂SAPO-34分子筛为铝源和磷源,通过补加硅源(硅溶胶)和模板剂(四丙基氢氧化铵),直接合成具有高品质小晶粒PZSM-5分子筛。采用XRD、FT-IR 和 SEM对合成样品进行了表征,并将其作为催化剂用于甲醇转化制丙烯反应(MTP)。考察了SAPO-34分子筛用量对PZSM-5分子筛结构、粒径大小、形貌和甲醇转化制烯烃催化性能的影响。结果显示,随着SAPO-34分子筛用量减小,合成的PZSM-5分子筛结晶度逐渐升高、粒径逐渐减小;小晶粒PZSM-5分子筛对甲醇的转化率为100%,产物中丙烯和乙烯的质量分数分别为42.17%、5.87%,二者的质量比为7.18。     

采用混合模板剂制备SAPO-34分子筛及其催化性能表征

以四乙基氯化铵和吗啉为混合模板剂,采用传统水热法成功合成了纯相的SAPO-34分子筛,通过XRD、BET、SEM等手段对样品进行了表征,并研究了其在甲醇转化制烯烃(MTO)反应中表现出的催化性能.结果表明,甲醇转化率达100％,乙烯和丙烯总选择性达80％0以上,值得关注的是,此方法合成的SAPO-34分子筛具有相对较长的催化寿命.本实验合成方法大幅度地降低了模板剂的成本并延长了催化剂的使用寿命,合成的高性能、低成本的SAPO-34分子筛具有一定的工业应用前景.     

USY/SAPO-5复合分子筛的制备与改性及催化合成甲基异丁基酮的工艺研究

采用水热合成法合成USY/SAPO-5复合分子筛,用金属氧化物(NiO和CuO)对其改性,通过X射线粉末衍射(XRD)和NH3程序升温脱附法(NH3-TPD)对复合分子筛进行表征。以USY/SAPO-5复合分子筛和以金属氧化物改性后的分子筛为催化剂,研究丙酮与异丙醇合成甲基异丁基酮(MIBK)的最佳工艺条件。结果表明,2种金属氧化物均能使复合分子筛催化剂的性能获得改善,NiO的改性效果比CuO好;在NiO负载量为0.9%,反应压力为2.0 MPa,反应温度为200℃,空速为1.25 h-1,n(丙酮)/n(异丙醇)为1的最佳工艺条件下,异丙醇转化率为43.1%,MIBK选择性为85.2%。     

分子筛结构及磷改性对催化苯与乙醇烷基化反应性能的影响

采用BET,NH3-TPD,Py-IR方法对Mor,Beta,SAPO-11,HZSM-5四种沸石原粉进行表征,在连续流动固定床反应装置上对这四种沸石催化剂进行苯与乙醇烷基化反应活性评价,并比较了四种沸石催化剂在相同反应时间下的积炭量。结果表明,Mor和Beta沸石失活快,SAPO-11沸石反应活性低,而HZSM-5沸石具有较高的反应活性和较长的寿命,是比较合适的催化剂;相同反应时间下四种沸石催化剂的积炭量由高到低的顺序为：Mor＞Beta＞SAPO-11＞HZSM-5。针对HZSM-5沸石催化剂乙苯选择性低的问题,考察了不同含量磷改性HZSM-5沸石催化剂的催化性能。结果表明,质量分数为3%磷改性HZSM-5催化剂的效果最佳,苯的转化率变化不大,乙苯选择性比未改性的催化剂提高了约20%。     

磷酸硅铝SAPO－5分子筛的合成

用水热合成法合成ＳＡＰＯ－５分子筛。采用廉价的三乙胺（Ｆｔ＿３Ｎ）、正三丙胺（ｎ－Ｐｒ＿３Ｎ）代替四乙基氢氧化胺（ＴＥＡＯＨ）￣［１］作为有机导向剂，以降低合成费用。考察了不同的胺／Ａｌ比、Ｐ／Ａｌ比、Ｓｉ／Ａｌ比以及Ｈ＿２／Ａｌ比对结晶相的影响，从而得出合成ＳＡＰＯ－５分子筛的适宜配比，并且给出了不同温度下产物结晶度随时间变化的晶化曲线。用程序升温法（ＴＰＤ）表征了ｓＡＰＯ－５分子筛（Ｈ型）的酸性分布。另外还考察了用Ｅｔ＿３Ｎ、ｎ－Ｐｒ＿３Ｎ、ＴＥＡＯＨ三种不同导向剂制备的三个ＳＡＰＯ－５样品的热稳定性和吸附性能。