镁碱沸石分子筛催化剂的制备

采用自制镁碱沸石分子筛为活性组分,考察不同用量拟薄水铝石为黏结剂、不同用量田菁粉为助挤剂、不同温度下焙烧的催化剂径向抗压碎力和正丁烯骨架异构性能,并对比以乙酸和硝酸为胶溶剂时催化剂的物化性能。采用XRD和NH₃-TPD表征催化剂,分析其结构和酸性,测定径向抗压碎力,并在固定床反应器上进行正丁烯骨架异构化反应评价,对比采用不同成型条件制备的催化剂物化性能差异。结果表明,硝酸胶溶效果优于乙酸,在黏结剂拟薄水铝石质量分数为20%、助挤剂田菁粉质量分数为3%、胶溶剂质量分数为2%硝酸和柠檬酸（硝酸与柠檬酸物质的量比为2∶1）条件下,催化剂径向抗压碎力高于70 N·cm^-1,正丁烯异构化反应活性高,异丁烯选择性和稳定性良好。     

渣油加氢脱硫催化剂载体堆积密度的精确控制

采用挤出成型法制备氧化铝载体,考察挤出成型工艺条件、切粒频率、焙烧温度和焙烧气氛对渣油加氢脱硫催化剂载体堆积密度及物化性能的影响。结果表明,酸粉比（A+0.5） mL·g^-1、水粉比（B+0.10） mL·g^-1和混捏时间（t+5） min制备的载体堆积密度合适,物化性能优良;切粒整形频率为40 Hz时,载体条长分布中,（3~8） mm条占87.14%;随着焙烧温度的升高,载体比表面积减少,孔径分布中小于6 nm孔减少,堆积密度减小;随着焙烧气量的减少,载体比表面积降低,孔体积增加,堆积密度减小,孔径分布中小于6 nm孔减少,（6~20） nm孔增加。精确控制载体焙烧温度和气量,可制备出比表面积合适、堆积密度稳定、孔径分布集中和满足固定床渣油加氢脱硫要求的工业氧化铝载体。     

甲醇制烯烃典型技术最新研究进展(Ⅰ)——催化剂开发进展

对国内外甲醇制烯烃催化剂的开发历程及进展进行了综述。开发无毒模板剂或价格低廉的无机模板剂、降低水用量、有效控制分子筛纯度、提高收率、母液的循环利用,是今后甲醇制烯烃工艺催化剂活性组分制备的发展方向。提高流化床甲醇制烯烃工艺中SAPO-34成型催化剂的催化性能、水热稳定性和耐磨强度、控制粒径分布和球形度,改进固定床甲醇制丙烯工艺中ZSM-5分子筛成型催化剂的催化性能、抗结焦性和水热稳定性、提高压碎强度是甲醇制烯烃工业化催化剂的开发方向。     

Co-Mo-Ni-W/γ-Al2O3柴油加氢精制催化剂的研制

采用浸渍法制备Co-Mo-Ni-W/γ-Al₂O₃柴油加氢精制催化剂,考察了扩孔剂及焙烧温度对载体物化性能的影响和浸渍液的配制方法对其稳定性的影响。并考察了催化剂第1次浸渍后的焙烧温度以及3种催化剂的加氢精制活性。实验结果表明,在载体制备过程中适量加入扩孔剂,可得到孔分布集中、比表面积和孔容适中的载体;载体于550 ℃焙烧时,可制备出具有良好的孔分布和较高机械强度及较大的比表面积的催化剂;在低温条件下配制的浸渍液具有良好的稳定性和可溶性;催化剂第1次浸渍后于450 ℃条件下焙烧,可使催化剂中的各活性组分均匀分布于载体上; 通过催化剂的加氢活性评价,3种催化剂均具有良好的柴油加氢精制活性和工业应用前景。     

ZSM-5分子筛固定床催化合成聚甲氧基二甲醚

通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、氨气程序升温脱附（NH₃-TPD）和吡啶吸附-红外光谱（Py-IR）等对不同硅铝比（SiO₂/Al₂O₃）的ZSM-5分子筛粉末催化剂进行表征。在间歇反应器中,本文对比了不同硅铝比ZSM-5分子筛粉末催化三聚甲醛和甲缩醛合成聚甲氧基二甲醚（PODE）的催化活性,结果表明硅铝比为400的ZSM-5分子筛粉末具有最高的PODE_2~8的收率和选择性。然后,采用挤条成型法,在ZSM-5分子筛粉末（SiO₂/Al₂O₃=400）中加入硅溶胶黏结剂和甲基纤维素黏结剂,制备得到ZSM-5成型催化剂,硅溶胶添加量和甲基纤维素分子量影响成型催化剂强度。采用ZSM-5成型催化剂,以固定床为反应器,反应温度和反应空速在所考察的范围内对三聚甲醛（TOX）的转化率和PODE的选择性影响较小。在85℃、压力1MPa、空速为5h^-1的条件下进行了240h催化性能考察,成型催化剂催化性能稳定,三聚甲醛的转化率高于90%,PODE_2~8的选择性达到95%以上。     

CoAPO-5分子筛的水热合成研究

以拟薄水铝石、质量分数85%的正磷酸、四水合醋酸钴为原料,N,N-二乙基乙醇胺为模板剂,水热法合成了CoAPO-5分子筛。考察了模板剂用量、晶化温度和晶化时间对水热法合成CoAPO-5的影响以及焙烧条件对CoAPO-5分子筛性状的影响。结果表明,模板剂用量对产物纯度有较大影响,R/Al₂O₃为 1.25时,可在较宽的温度范围内（150～200 ℃）合成出CoAPO-5纯相。较高温度下晶化得到的晶体晶粒度较大,但过高的晶化温度又会导致杂质相的生成,同时晶化时间过长也将导致致密相杂质的生成,在200 ℃下晶化48 h,能得到晶粒度达24.244 nm的分子筛纯相。焙烧温度和时间决定CoAPO-5分子筛最终的物化性能,焙烧温度低于500 ℃不能有效去除模板剂,而高于600 ℃将导致分子筛骨架的破坏,Co^2+向Co^3+转化是一个逐渐转化的过程,550 ℃下焙烧10 h,能较好地去除模板剂和结合水及实现Co²⁺的转化。     

煤化工废水用改性分子筛催化剂的研制与表征

采用等体积浸渍法以ZSM-5分子筛为载体，制备负载分子筛催化剂。分别研究了不同活性物质、前驱体盐、焙烧温度和活性物质载量对催化剂性能的影响。通过BET检测、N₂吸附-脱附等温线、催化剂孔径分布、CWOO评价(包括催化剂抗硅性、间甲酚转化率和TOC去除率)方法对催化剂性能进行表征。研究表明：采用前驱盐Fe(NO₃)₃·9H₂O和活性组分Fe对载体ZSM-5分子筛进行负载，且活性组分负载量达到4%(质量分数)，并用500℃进行焙烧，制备出的负载分子筛催化剂具有较好的抗硅性、较高的间甲酚转化率与TOC去除率，综合性能最好。     

SO42-/TiO2-HZSM-5固体超强酸催化剂的制备及酯化性能

采用溶胶-凝胶法制备了HZSM-5分子筛负载SO₄^2-/TiO₂固体超强酸催化剂, 利用直接酯化法催化合成三羟甲基丙烷油酸酯。通过IR、XRD、BET、SEM对催化剂进行了表征, 结果表明TiO₂以纳米颗粒的形式附着于HZSM-5分子筛表面, 且负载后催化剂的比表面积高达309.2m²/g, 比HZSM-5分子筛提高了45.6m²/g, 且催化剂具有强酸性(-13.8< H₀ < -12.14)。探讨了沉淀pH值、焙烧温度、焙烧时间等催化剂制备条件对SO₄^2-/TiO₂-HZSM-5固体超强酸催化剂催化三羟甲基丙烷油酸酯酯化反应活性的影响。结果表明在沉淀pH=8、硫酸的浸渍浓度为0.5mol/L、浸渍时间为30min、焙烧温度为550℃、焙烧时间4h的条件下, SO₄^2-/TiO₂-HZSM-5固体超强酸催化剂催化活性最高, 三羟甲基丙烷油酸酯的酯化率高达97.6%;抗乳化性能良好, 油水分离时间为5min。SO₄^2-/TiO₂-HZSM-5固体超强酸催化剂在重复使用6次的情况下, 酯化率下降8.8%, 催化剂的重复使用性能良好。     

Pd-β/MCM-41复合分子筛加氢裂解废食用油性能研究

以碱处理β沸石作为硅铝源,以CTAB为模板剂,合成了β/MCM-41介孔-微孔复合分子筛,以其为载体制备Pd-β/MCM-41复合分子筛催化剂,利用XRD、N₂吸附-脱附、NH₃-TPD和XRF等技术对其进行了表征,并与γ-Al₂O₃、USY、ZSM-5等载体制备的催化剂比较了废食用油加氢裂解活性。结果表明：β/MCM-41复合分子筛同时具备β沸石和MCM-41分子筛的结构,β/MCM-41为载体时,Pd-β/MCM-41催化剂具有适宜的中强酸性中心,适宜的孔道分布结构,催化剂加氢裂解废食用油的活性最高。此外还考察了催化剂制备条件对废食用油加氢裂解反应的影响,结果表明：采用离子交换法制备负载量2%的Pd-β/MCM-41复合分子筛催化剂、焙烧温度为500 ℃时,催化剂对废食用油加氢裂解的效果最好。此时,原料油的转化率可以达到85.9%,生物汽油的收率可以达到16.4%,生物柴油的收率达到17.8%,且此催化剂水热稳定性较好,再生性能良好,工业化应用前景较好。     

ZSM-35分子筛中模板剂的脱除对1-己烯骨架异构化反应性能的影响

研究了不同温度焙烧的含模板剂ZSM-35分子筛的物化性质和1-己烯骨架异构化反应性能。研究结果表明,不同焙烧温度的焙烧会使ZSM-35分子筛的模板剂发生不同程度的脱除,当温度低于450℃时,焙烧会使模板剂发生分解反应,不会使模板剂残留物完全脱除,此时分子筛表现出较高1-己烯骨架异构选择性;焙烧温度升至550℃后,分子筛中的模板剂可完全脱除,但异构烯烃的收率显著降低,副反应产物明显增加。通过BET、XRD、TPO、NH_3-TPD、TG-DTG、吡啶红外的表征表明,随着模板剂的脱除,暴露出被其覆盖的腔壁,使分子筛的比表面积增大,催化剂总酸量增加,从而使得单位催化剂的活性位增加,催化剂转化率增大;但模板剂脱除的同时会新增小孔径介孔,这些介孔会促使二聚、共聚等副反应的发生,不利于异构化反应的进行;且模板剂脱除会产生一部分新的L酸中心,L酸中心的出现也会增大催化剂的副反应活性,降低催化剂的选择性。     

SAPO-34分子筛粒径的控制方法

SAPO-34分子筛具有独特的骨架结构,应用于甲醇制低碳烯烃反应时速率较快且不易堵塞。小晶粒SAPO-34分子筛可有效缓解产物聚合结焦,提高催化剂寿命,但通过简单的合成方法得到粒径小于100 nm的SAPO-34纳米颗粒非常困难。综述影响SAPO-34分子筛粒径的因素,通过选择合适的材料,老化和结晶条件,达到有效控制SAPO-34分子筛粒径的目的。以拟薄水铝石为铝源,液态硅为硅源,采用在水热体系中溶解度较高的四乙基氢氧化铵为模板剂,通过适当延长陈化时间和缩短晶化时间,较容易得到粒径较小的SAPO-34分子筛。     

甲醇制烯烃催化剂SAPO-34分子筛的制备和喷雾成型

SAPO-34分子筛用于催化甲醇转化制烯烃,乙烯和丙烯选择性高,是很好的甲醇制烯烃催化剂。由于SAPO-34分子筛失活速率快,甲醇制烯烃反应器通常是连续循环再生的流化床反应器,SAPO-34分子筛必须喷雾成型并达到一定抗磨强度后才能使用。在50 L反应釜合成了SAPO-34分子筛,并在中试喷雾装置上,以SAPO-34为活性组分喷雾成型甲醇制烯烃催化剂。结果表明,喷雾成型甲醇制烯烃催化剂的抗磨损指数为1.58%·h-1,抗磨性能达到工业应用要求,与两种工业甲醇制烯烃催化剂对比,喷雾成型甲醇制烯烃催化剂寿命最长,达260 min,乙烯、丙烯选择性以及乙烯+丙烯总选择性在对应的各个反应时间点均最高,260 min分别达到49.09%、35.05%和84.98%。     

二乙胺导向合成中空纤维负载型SAPO-34分子筛膜

采用价格低廉的二乙胺为模板剂，通过球磨晶种诱导二次生长法制备中空纤维负载型SAPO-34分子筛膜用于CO₂/CH₄气体分离。系统考察了诱导晶种大小、膜合成液中二乙胺含量、铝源含量与晶化时间对膜结构形貌以及分离性能的影响。结果表明：相比于原始晶种，球磨晶种诱导制备SAPO-34分子筛膜层更加致密。随着膜合成液中二乙胺含量增加，膜表面分子筛晶体逐渐由SAPO-11向SAPO-34转变，当二乙胺含量过高时，载体表面未形成SAPO-34膜。当合成液中铝源含量较低时，分子筛膜晶化不够完全，当铝源含量过高时，膜表面晶体粒径逐渐减小甚至难以成核，膜层厚度减薄，不易生成连续的膜层。随着晶化时间的增加，膜层厚度逐渐增加，膜表面趋于致密。当膜合成液摩尔组成为1.0Al₂O₃∶0.9P₂O₅∶0.6SiO₂∶2.0DEA∶100H₂O，晶化时间为36 h时，球磨晶种诱导制得的SAPO-34分子筛膜分离性能最佳，膜的CO₂渗透性为1.11×10^?6 mol·m^?2·s^?1·Pa^?1，CO₂/CH₄分离选择性达80。     

伊利石合成磷酸硅铝分子筛及其表征

采用碱熔活化方法对伊利石进行活化,系统地考察了煅烧温度、煅烧时间、矿物粒度、矿碱质量比等条件对伊利石活化的影响;以活化伊利石为主要硅、铝源,采用水热法合成磷酸硅铝分子筛（SAPO-11）,系统地考察模板剂种类、模板剂用量、投料硅铝物质的量比、晶化温度等合成条件对产物结构和性质的影响。利用X射线衍射（XRD）、N₂吸附-脱附、扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）等分析手段对活化产物和合成的分子筛进行了分析表征,结果表明,伊利石的最佳碱熔活化条件为煅烧温度为800 ℃、煅烧时间为90 min、伊利石矿粒径为75 μm、矿碱质量比为1∶0.8,经活化后伊利石的晶型结构基本完全被破坏,活化产物主要是高活性的低聚合态硅铝酸盐,化学反应活性较高;在原料配比为n（三氧化二铝）∶n（五氧化二磷）∶n（模板剂）∶n（二氧化硅）∶n（水）=1∶1∶1∶0.5∶50、水热晶化温度为190 ℃、晶化时间为24 h时成功合成结晶度较高的纯相SAPO-11分子筛,合成的SAPO-11分子筛具有较大的比表面积,样品主要由粒径为1~3 μm的椭球状颗粒组成,该合成方法丰富了磷酸硅铝（SAPO）分子筛的原料来源,拓展了中国伊利石的高附加值利用途径。     

流化床喷雾造粒制备MTO薄层催化剂实验研究简

根据甲醇制烯烃流化床反应一再生工艺对催化剂反应性能、球形度、耐磨强度等的要求,利用流化床喷雾造粒法制备了MTO薄层催化剂。实验研究了进料流率、分子筛组合物与粘结剂质量比、分子筛组合物浓度对薄层生长速率的影响并比较了分别以分子筛和成型催化剂为原料造粒时的薄层生长速率。实验结果表明,当分子筛组合物浓度高、进料流率大时,催化剂涂层生长速率快,表面活性成分负载量大。     

Direct Synthesis of a Fluidizable SAPO-34 Catalyst for a Fluidized Dimethyl Ether-to-Olefins Process

The dimethyl ether to olefins process is very important for converting coal to chemicals. A SAPO-34 molecular sieve with a particle size up to 50 μm has been synthesized with morpholine as the template. The cold model fluidization experiment indicates that the SAPO-34 catalyst with average size of 45–50 μm is of good fluidization properties. After high temperature steam treatment at 1073 K for 8 h, this large fluidizable catalyst showed good reactivity and selectivity for the dimethyl ether to olefins (DTO) reaction in a micro-reactor. X-ray diffraction characterization showed that the structure of the catalyst was maintained well. A fluidized reactor of 50 mm inner diameter was used to carry out the DTO reaction, which showed that the fluidizable SAPO-34 is a selective catalyst for light olefin production.     

Study of Mn incorporation into SAPO framework: Synthesis, characterization and catalysis in chloromethane conversion to light olefins

MnAPSO-34 molecular sieve has been synthesized with triethylamine as the template, characterized with XRD, XRF, ³¹P, ²⁷Al and ²⁹Si NMR and FT-IR techniques and compared with SAPO-34. The template decomposition and removal have been investigated with TG–DTG–DSC coupled with mass spectrometer. Mn incorporation generates a negligible difference on the chemical shift in ³¹P and ²⁷Al MAS NMR, while an effect on the intensity of resonance peaks is revealed. ²⁹Si MAS NMR study has demonstrated that Mn incorporation favors the Si island formation, which may give rise to the stronger acidic sites. The thermal analysis (TG–DSC) on template removal in a diluted oxygen atmosphere, leading to the formation of CO₂, NO and H₂O, showed, besides a low temperature endothermic weight loss due to the desorption of water, two weight losses (200–400 and 400–600 °C) for SAPO-34 and MnAPSO-34, suggesting two different chemical location environments of template molecules in these two molecular sieves. The quantity of template removed at higher temperature range is much higher in MnAPSO-34, indicating stronger template–framework interaction and stronger acidity after calcination. The acid difference caused by Mn incorporation has also been evidenced by ammonia adsorption evaluated by FT-IR. Chloromethane transformation was carried out over MnAPSO-34 and SAPO-34 and the catalytic performance showed that both molecular sieves are very active and selective catalyst for light olefins production. MnAPSO-34 demonstrated higher activity and light olefins selectivity.     

液相晶化法合成SAPO-34分子筛

分别以吗啉(Mor)和吗啉-四乙基氢氧化铵(Mor-TEAOH)为模板剂,采用液相晶化法合成SAPO-34分子筛,考察晶化温度、晶化时间和模板剂对合成SAPO-34分子筛的影响和SAP-34分子筛催化甲醇制低碳烯烃(MTO)的性能.结果表明,合成SAPO-34的适宜晶化温度和时间分别为140～180℃和96～120 h,采用吗啉-四乙基氢氧化铵(Mor-TEAOH)为模板剂合成的分子筛晶粒较小.MTO反应的较佳条件为甲醇与水的体积比为2,质量空速5 h-1,催化剂8 g,常压,380℃.该条件下,甲醇转化率达98%以上,C2H4与C3H6总的选择性达84.01%.     

硅溶胶粒径大小对SAPO-34合成及甲醇制烯烃催化性能的影响

在合成SAPO-34的过程中加入不同粒径的硅溶胶来考察其对分子筛酸性和甲醇制烯烃（MTO）性能的影响。采用XRD、SEM、FTIR、NH₃-TPD和²⁹Si MAS NMR等表征手段对合成的分子筛进行表征,并通过固定床反应器对制备的SAPO-34分子筛进行MTO催化性能评价。实验结果表明,不同粒径的硅溶胶对合成的分子筛酸性有很大影响,通过NH₃-TPD表征结果可以看出,随着硅溶胶粒径的增大,分子筛的强酸量、弱酸量均降低。由分子筛的NMR表征结果发现,大颗粒硅溶胶合成的SAPO-34分子筛中存在硅岛。从MTO性能评价结果可以发现,适宜的硅溶胶粒径更有利于提高催化剂的双烯选择性和催化寿命。     

草酸溶液处理对SAPO-34分子筛物性和催化性能的影响

用XRD、SEM、N₂物理吸附、XRF、ICP-AES以及NH₃-TPD、FT-IR、固体NMR和固定床甲醇制烯烃技术（MTO）反应评价等表征手段,研究了草酸溶液处理对SAPO-34分子筛的改性作用。结果表明,用草酸溶液对SAPO-34分子筛进行后处理可以通过刻蚀骨架在晶体中产生大孔,调变孔道结构,改善微孔扩散性能;选择性地降低分子筛的骨架硅含量,从而降低分子筛的酸强度和酸中心密度。将改性前后的分子筛应用于MTO反应中。评价结果表明,适度的酸处理能够在保证分子筛收率和乙烯、丙烯选择性的前提下,明显提高催化剂的单程寿命。草酸溶液处理是一种值得研究的SAPO-34分子筛后处理改性方法和MTO催化剂制备手段。