Mg对Mo/ZSM-5中Mo物种及甲烷芳构化性能的影响

研究Mg元素的添加对Mo/ZSM-5中Mo物种及甲烷芳构化性能的影响.H2-TPR测试表明,Mg的添加降低了Mo物种的还原性能;甲烷芳构化反应测试结果表明,适量Mg元素的添加可以延长催化剂的稳定性;TG-TPO测试表明Mg的添加,不仅影响了与Mo物种相关联积碳的性质,而且抑制了高温氧化气氛下Mo物种的挥发.     

甲烷芳构化催化剂Mo/ZSM-5的制备与性能评价

以空壳型小晶粒ZSM-5分子筛为载体,采用常温浸渍抽滤工艺负载活性组分Mo,通过无黏结剂喷雾成型工艺合成甲烷芳构化催化剂Mo/ZSM-5,对催化剂进行了形貌表征和热重分析,并在流化床中试评价装置上考察其反应性能。结果表明：ZSM-5分子筛呈空壳型,晶粒粒径为200～500 nm,有利于缩短反应时间;焙烧升温速度过快会使催化剂强度降低;催化剂Mo/ZSM-5的甲烷转化率保持在15%以上,相比于进口催化剂具有较好的反应活性和稳定性。     

醚后碳四在ZSM-5分子筛催化剂上的芳构化反应性能

在小型固定床试验装置考察了ZSM-5分子筛催化剂对醚后碳四芳构化反应的催化性能,并进行了催化剂长周期活性稳定性评价。结果表明：在反应温度为380 ℃、反应压力为2.0 MPa、氢油比体积比为300、质量空速为2.0 h-1的条件下,催化剂的长周期运行活性稳定,烯烃转化率大于99%,干气产率小于2%,液化气产率为57%～64%,C5+液体收率为35%～41%,芳烃产率为10%～12%。经过 984 h长周期运行后,芳构化催化剂的积炭量为11.56%。气相产物是优质的裂解制乙烯原料。     

Mo/HZSM-5催化剂上甲烷脱氢芳构化反应——分子筛水蒸气脱铝的影响

采用蒸汽脱铝法对HZSM-5分子筛进行预处理,利用XRD、N2物理吸附及NH3微分量热吸附对分子筛的结构和酸性质进行表征,在关联催化剂的活性评价结果的基础上,研究了分子筛的结构、酸性质对Mo/HZSM-5催化剂反应性能的影响。结果表明,市售的母本HZSM-5分子筛上,少量的强B酸中心的存在,促使了反应中间物种的深度脱氢,造成催化剂在反应过程中发生严重积炭;水蒸汽处理的HZSM-5分子筛,其骨架结构和酸性质随处理温度的不同而改变。923K蒸汽处理的分子筛,结晶度显著降低,骨架结构的严重受损导致了微孔的阻塞和B酸中心的大量减少,不利于C2中间物种的芳构化;823K处理的HZSM-5分子筛,骨架铝脱出相对缓和,在有效地消除了母本分子筛原有的强B酸中心的同时,又保持着较高的结晶度,改善了分子筛的抗积碳能力,因此其Mo基催化剂的甲烷芳构化反应性能较传统制备的Mo/HZSM-5催化剂有显著提高。     

Mo/HZSM-5催化剂上甲烷脱氢芳构化反应—催化剂制备方法的影响

采用高温蒸汽处理的方法对机械混合法制备的Mo/HZSM-5催化剂进行了改良,利用XRD、XPS等表征催化剂的晶相组成、Mo物种的分散度。结果表明,Mo/HZSM-5催化剂的甲烷脱氢芳构化性能与其Mo物种的分散度密切相关。机械混合法制备的催化剂上,Mo物种主要以微晶的形式分布在分子筛的外表面,由于缺少分子筛孔道择形保护,使积炭副反应的容易发生。经高温蒸汽处理后,催化剂上Mo物种的分散度显著提高,有较多的Mo物种迁移至分子筛的孔道内,并与B酸发生强相互作用生成钼氧二聚体。因此在甲烷芳构化反应中,蒸汽处理的Mo/HZSM-5催化剂显示出较强的抗积炭能力,甲烷转化活性及芳烃的选择性较传统机械混合法制备的催化剂有明显提高。     

Zn-Pt-Re/ZSM-5芳构化催化剂的研究

以正己烷为模型化合物,在固定床连续微型反应器上研究改性金属Zn含量以及助剂Pt和Re含量对Zn-Pt-Re/ZSM-5催化剂的酸性和芳构化反应性能的影响,同时考察反应条件对正己烷在Zn-Pt-Re/HZSM-5催化剂上芳构化反应性能的影响。结果表明,随着Zn含量的增加,催化剂的B酸量逐渐增加,L酸量逐渐减少。Pt和Re有利于提高催化剂的B酸量,其中Re的作用尤为显著。烷烃的芳构化反应是B酸和L酸协同作用的结果,B酸/L酸量比在0.2左右有利于提高芳烃收率,芳烃收率与催化剂中强酸的变化趋势有着很好的对应关系。反应温度的升高有利于芳构化反应的进行,当反应温度高于450 ℃时芳烃收率均在95％以上;升高反应压力和增加体积空速都不利于芳构化反应的进行。正己烷在Zn-Pt-Re/HZSM-5催化剂上芳构化反应的最佳条件为：温度450 ℃,压力1.0 MPa,体积空速1.0 h-1。     

原子层沉积制备FeO_x/ZSM-5催化剂及其甲烷液相氧化性能

利用原子层沉积(ALD)技术将FeO_x沉积在ZSM-5沸石上制备出FeO_x/ZSM-5催化剂,并考察了FeO_xALD循环数对催化剂的过氧化氢液相氧化甲烷性能的影响。ICP分析结果表明,Fe的负载量随着FeO_x ALD循环数的增加而线性增加,Fe沉积速度为0.015%(质量分数)每循环。FeO_x ALD循环数与甲烷液相氧化活性呈现火山形关系,FeO_x循环数为30时,性能达到最优,甲烷转化率为2.27%,水相中C1有机物选择性96%以上,甲醇/甲酸摩尔比达到15。此外,甲烷转化的TOF值则随FeO_x负载量的降低而增加,10循环时TOF值最高,达到809.5 h-1。由TEM、ICP、XRD、IR和XPS等表征可知,Fe物种的价态、ZSM-5的骨架结构不受ALD循环数的影响,而骨架Fe的比例随循环数提高逐渐降低。低循环时FeO_x与表面硅羟基化学键合,形成高活性Fe~(3+)-O-Si物种,有利于甲烷的转化制甲醇。     

在改性的Mo/HZSM-5催化剂上的甲烷无氧芳构化

在750℃、0 1MPa、纯甲烷进料、空速为1704h-1、固定床反应条件下,用Cu、Cr、Ba、Ni、V对Mo/HZSM 5催化剂进行了改性研究,使芳烃收率高达13%～15%,同时对催化剂的稳定性和反应机理进行了分析。     

Zn-Pt-Re/ZSM-5催化剂上烷烃芳构化反应规律的研究;

以正己烷、正庚烷、正辛烷、甲基环戊烷及环己烷为模型化合物,在固定床连续微型反应器上研究不同碳数和结构的烷烃在催化剂Zn-Pt-Re/ZSM-5上的芳构化反应规律,并与传统重整催化剂的芳构化性能进行比较。结果表明：在反应温度小于450 ℃时不同烷烃生成芳烃从难到易的顺序为正己烷＞环己烷＞甲基环戊烷＞正庚烷≈正辛烷;在反应温度大于450 ℃时芳烃收率均在90％以上。烷烃在传统重整催化剂CB-8上直接脱氢环化生成环烷烃,然后再脱氢生成芳烃。烷烃在Zn-Pt-Re/ZSM-5催化剂上的反应按两种机理进行：小部分烷烃直接脱氢环化生成环烷烃,然后再脱氢生成芳烃;大部分烷烃先裂解为低碳烯烃,再发生聚合、环化、脱氢等反应生成芳烃。     

FCC汽油在ZSM-5分子筛上的芳构化反应

考察了全馏分催化裂化（FCC）汽油的芳构化改质反应，结果表明，在三种不同硅铝比的分子筛中，以硅铝比为50的分子筛为载体所制备的催化剂性能较好。对Ni、Mo、Zn、Co4种金属活性组分的选择考察，以Zn为活性组分的催化剂芳构化性能最好，以Ni为活性组分的催化剂液收最高。分析了FCC汽油中不同烃类的芳构化反应历程．得出金属组分应有适宜的含量。     

制备工艺对Mo/HZSM-5催化剂甲烷脱氢芳构化性能的影响

采用室温浸渍抽滤工艺、室温浸渍旋蒸工艺和室温球磨浸渍工艺三种方法制备了Mo/HZSM-5催化剂,并在流化床反应装置上对催化剂上的甲烷芳构化反应性能进行了考察。结果表明,与室温浸渍抽滤工艺相比,用室温浸渍旋蒸工艺和室温球磨浸渍工艺所制备的催化剂Mo物种的担载量较高,并具有较高的甲烷转化率(分别为16%~19%和18%~21%)、总芳烃选择性(分别为85%和83%)和较低的磨损指数(分别为0.71%/h和0.85%/h)。     

甲烷无氧芳构化催化反应研究进展

甲烷无氧芳构化反应的研究对能源利用、催化科学均具有重大意义。本文综述了甲烷无氧芳构化反应的研究进展 ,对催化剂的改性、催化作用、反应机理及积炭失活等方面做了讨论 ,并指出了未来的研究方向。     

Zn/ZSM-5分子筛晶粒大小和预处理条件对丙烷芳构化性能的影响

在常压连续流动固定床反应器上,以Ｚｎ／ＨＺＳＭ － ５ 为催化剂,考察了分子筛晶粒大小、焙烧温度、水热处理温度和正硅酸乙酯改性对丙烷芳构化转化率、芳烃收率以及产物分布的影响。用吡啶吸附红外光谱表征了分子筛的表面酸性和酸强度（Ｂ 酸和Ｌ 酸） ,并与反应结果进行关联,得出了一系列有意义的结果。     

正辛烷在ZSM-5催化剂上芳构化反应规律的研究

在连续流动固定床微型反应器上,以Pt-Re/ZSM-5为催化剂考察了正辛烷在440～550 ℃的芳构化反应规律.实验结果表明,在440 ～460 ℃,正辛烷直接脱氢环化生成二甲苯;在470～490 ℃,正辛烷裂解,没有聚合生成芳烃;在490～550 ℃,正辛烷按照正碳离子先裂解、再聚合、再经环化脱氢的机理生成大量芳烃.     

Mo担载量对不同制备工艺甲烷无氧芳构化Mo/HZSM-5催化剂性能的影响

采用室温浸渍抽滤工艺、室温浸渍旋蒸工艺和加热浸渍旋蒸工艺三种工艺制备Mo/HZSM-5分子筛催化剂,用硫氰酸盐分光光度法对Mo担载量进行测定,考察不同Mo担载量对催化剂性能的影响。结果表明,采用室温浸渍旋蒸工艺,钼酸铵为1.0 g、去离子水为50.0 g、浸渍时间为24 h、浸渍温度为室温、焙烧温度为500℃的条件下,制备的催化剂其Mo担载量较高;在单塔流化床评价反应装置进行甲烷无氧芳构化反应,甲烷的转化率达18%～21%,总芳烃选择性达83%。     

甲烷脱氢芳构化反应机理及Mo/HZSM-5催化剂研究进展

甲烷脱氢芳构化反应在“碳达峰”、“碳中和”和清洁能源利用等领域具有广阔的应用前景。从甲烷脱氢芳构化反应机理与催化剂积炭失活原因、催化剂性能提升方法和催化剂再生方法 3方面综述了甲烷脱氢芳构化反应及Mo/HZSM-5催化剂的研究进展,并对甲烷脱氢芳构化反应的应用前景及研究方向进行了展望。     

双促进W/MCM-22基催化剂上甲烷非氧化脱氢芳构化

制备了MCM-22沸石分子筛负载双促进甲烷非氧化脱氢芳构化W基催化剂W-Co-Mo(或W-Ga-Zn)/MCM-22.在常压固定床连续流动反应器、1073 K、GHSV=1500ml/(h·g)的反应条件下,苯选择性最高达到70%～72%,相应甲烷转化率为～15%;H2-TPR和NH3-TPD表征研究显示,适量Co3+/2+/Mon+或Ga3+/Zn2+的掺杂,一方面导致Wn+物种还原活化所需温度下降及可还原W6+物种数量增加,另一方面消除去最强的一些B酸位,同时诱生相当数量的中强酸位,这两方面的促进效应都对催化剂活性和选择性的提高及减缓积碳有贡献.     

甲烷无氧芳构化的碳-氢键活化反应和Mo/分子筛催化剂

 甲烷无氧脱氢芳构化反应,无论其反应机理如何,甲烷C-H键的活化反应是必经之路, 其C-H键的断裂反应是甲烷活化参与反应的第一步。甲烷C-H键的活化有异裂和均裂2种途径,它们决定着甲烷芳构化反应机理。在Mo/HZSM-5催化剂上,甲烷C-H键的活化途径主要为异裂。主导C-H键异裂和正碳离子生成的因素是Mo物种的极化作用和HZSM-5的质子酸作用。Mo物种的作用是使甲烷的C-H键极化,部分被活化的甲烷与HZSM-5的质子酸相互作用,生成H2和CH3+,后者分解生成碳烯和H+,释放出的H+返回给分子筛,构成H+催化的循环。在甲烷无氧脱氢芳构化反应中,除了按正碳离子机理进行的C-H键异裂反应外,还有按自由基机理进行的C-H键均裂反应,尤其是均裂生成碳烯的反应不可以忽视,2种机理有协同催化作用。甲基正离子、甲烯和甲基自由基都是甲烷C-H 键活化反应的活性中间体,特别是前二者更为重要。论述了甲烷在无气相氧条件下的C-H键活化反应及其活性中间体的生成途径,以及Mo/分子筛催化剂在甲烷C-H键活化反应中的催化功能。     

不同硅/铝比La/ZSM-5分子筛对催化裂化轻汽油异构化/芳构化性能的影响

分别以硅/铝摩尔比为40、200、300、400的ZSM-5分子筛为载体,以金属镧为活性组分,制备一系列催化裂化(FCC)轻汽油异构化/芳构化催化剂,通过X射线衍射(XRD)、N2吸附-脱附、²⁷Al MAS NMR、氨气程序升温脱附(NH₃-TPD)、吡啶红外吸附(Py-FTIR)、扫描电镜(SEM)等手段对其进行表征。以FCC轻汽油为原料,研究了La/ZSM-5分子筛硅/铝摩尔比变化对异构化/芳构化反应性能的影响。结果表明：随着ZSM-5硅/铝摩尔比的增加,其酸强度逐渐降低,B酸与L酸酸量比值减小,芳烃产率呈现先增加后减少的趋势;当硅/铝摩尔比为200时,Brønsted(B)酸与Lewis(L)酸酸量比值最低,FCC轻汽油异构化/芳构化性能最高;在反应温度380 ℃、压力1.0 MPa、氢/油体积比100和体积空速1.0 h^-1的条件下,La/ZSM-5 200分子筛催化剂作用下异构化/芳构化产品与反应原料相比,烯烃体积分数降低32.81百分点,异构烷烃体积分数增加18.24百分点,芳烃体积分数增加到5.97%,辛烷值降低5.38个单位,达成以芳构/异构反应为主的大幅度降烯烃的目标,为京Ⅵ(B)汽油标准的实施提供了技术支持。     

改性Mo/HZSM-5催化剂上的甲烷无氧芳构化的研究

考察了Mo担载量及反应条件对改性Mo/HZSM-5催化剂甲烷无氧芳构化性能的影响。结果表明,Mo担载量对催化剂表面有所影响,从而影响了催化剂的性能,Mo担载量w(Mo)=6%的催化剂性能最佳;反应温度为973K、空速为1400ml/(g-cat.h)时6%Mo/HZSM-5苯收率最高可达5.25%。