ZSM-5硅铝比对甲醇制丙烯反应产物的影响

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.硅铝比为120的ZSM-5催化剂具有质量分率34.3%的丙烯收率,丙烯-乙烯质量比达到4.1,若要进一步提高丙烯收率和P/E比,需从其他方面(如扩散性能改善)对催化剂进行改性.     

Fe_2O_3/HZSM-5催化转化乙醇制备低碳烯烃

采用浸渍法制备了Fe2O3/HZSM-5分子筛催化剂,并用于乙醇脱水与低聚制备丙烯为主的低碳烯烃反应体系.在400～500℃范围内考察了HZSM-5的硅/铝比、氧化铁负载量、反应温度、催化剂氢气还原预处理对产物中烯烃收率的影响.结果表明,HZSM-5硅/铝比为140时,丙烯、丁烯收率最高;氧化铁负载能有效提高烯烃收率,当负载量为2.9%时丙烯收率最高,接近25%;反应初期升高温度可促进丙烯生成,但催化剂寿命缩短;氢气还原预处理能进一步促进乙烯、丙烯生成.     

甲醇制烃催化剂及其反应机理研究进展

综述了改性和非改性ZSM-5、β和SAPO-34等多种催化剂在甲醇制烃类物质中的应用。ZSM-5主要用于甲醇制汽油过程以及甲醇芳构化反应,甲醇在β沸石上主要转化成乙烯、丙烯、丙烷、异丁烷、六甲基苯和少量五甲基苯,而SAPO-34对乙烯和丙烯等低碳烯烃具有较高的选择性（90%）。总结了甲醇制烃机理的研究进展,主要包括初始C—C的形成以及烃池物种的研究,讨论了甲醇制烃催化剂及其研究方向。     

甲醇与C4烯烃共裂解效应和催化剂稳定性

以改性ZSM-5分子筛为催化剂,在固定床反应器上,以甲醇与C<,4>烯烃共裂解制备乙烯和丙烯.结果表明,共裂解有利于促进乙烯和丙烯的生成,对副产物甲烷和碳氧化合物的生成有明显抑制作用,C<,4>烯烃的转化得到促进,C<,5>以上烃类的含量相对增加.同时,甲醇与C<,4>烯烃共裂解时,由于吸热和放热反应能量上的互补以及C...     

甲醇分压和ZSM-5晶粒大小对甲醇制丙烯的影响

合成了晶粒大小不同的高硅ZSM-5沸石催化剂,采用X射线衍射仪(XRD)、电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP)、吡啶红外光谱(Py-IR)、27Al 核磁共振仪(27Al- NMR)和扫描电子显微镜(SEM)对催化剂进行了表征,并考察了甲醇分压和催化剂晶粒大小对甲醇制丙烯的影响.结果表明,甲醇分压越低,催化剂晶粒越小,丙烯收率和丙烯与乙烯质量收率比越高.在甲醇分压为0.01 MPa和470 ℃条件下,采用粒径为0.6 μm的催化剂Z-0.6进行反应,丙烯的质量收率和丙烯与乙烯质量比分别为44.1%和8.8.     

MTP工艺副产轻质油在HZSM-5上催化裂解行为的研究

利用水热法合成了形貌相似、硅铝摩尔比不同的HZSM-5分子筛,通过XRD、SEM、XRF、N2-吸附/脱附、NH_3-TPD和FT-IR方法对其进行表征,并在固定床反应器中对其催化裂解Lurgi甲醇制丙烯(MTP)工艺副产轻质油性能进行了评价。结果表明,硅铝摩尔比低的HZSM-5分子筛具有更多的B酸酸量、L酸酸量及总酸酸量,这是其具有低温高活性及较低的乙烯和丙烯产率的主因。提高HZSM-5分子筛催化剂的硅铝摩尔比,有利于增加乙烯和丙烯的产率,且芳烃产率降低。反应温度和重时空速对Lurgi MTP副产轻质油催化裂解产物有明显影响。乙烯和丙烯产率随着反应温度的提高先增加后降低。增加重时空速,催化裂解中间产物组成上也发生了较大变化。低的重时空速有利于多产低碳烯烃,适宜的重时空速在1.5~3.0 h~(-1)左右,乙烯和丙烯产率达到最高值55.36%。     

甲醇制烯烃反应工艺、反应机理及其动力学研究进展

甲醇制烯烃工艺近年来已成为煤化工领域的研究热点。不同的甲醇制烯烃催化剂将导致不同的反应过程,以SAPO-34为催化剂时,甲醇主要遵循烃池机理,通过快速的平行反应直接生产乙烯和丙烯(MTO)等低碳烯烃;以ZSM-5为催化剂时,甲醇主要遵循双循环机理中的烯烃循环机理,通过甲基化-裂解等多步反应间接生产丙烯(MTP)。这种反应特征的不同也决定着反应器类型和工艺条件的不同:SAPO-34催化剂易失活的特性决定了工业MTO过程通常采用易再生的流化床反应器从甲醇一步生成乙烯和丙烯,而具有良好抗结焦能力的ZSM-5催化剂使得工业MTP过程通常选择易放大的固定床反应器,通过大量烯烃循环与分离逐步获得丙烯。针对SAPO-34催化剂上MTO过程以及ZSM-5催化剂上MTP过程的不同反应情况,综述了近年来甲醇制烯烃代表性的反应工艺、反应机理以及反应动力学等方面的研究进展,并根据其存在的问题提出了相应的发展方向。     

中国特色的能源安全发展战略研究（下）

4甲醇制烯烃替代石油是近期关键 20世纪80年代开始，国外在甲醇制烯烃的研究中有了重大的突破。其中所发现的硅铝磷酸盐催化剂对甲醇转化为乙烯和丙烯有高的选择性，乙烯和丙烯的比例可以调节。连续运转的数据表明，催化剂性能良好，烯烃（乙烯、丙烯和丁烯）占甲醇制烯反应器出口产物干基总重量的93．6％。这说明甲醇制烯有效产物的收率很高，但最终确定产品生产能力的是烯烃分离精制后的产物。每吨甲醇可以生产0．2067t乙烯、0．1385t丙烯、0．041t正丁烯，每吨总烯烃需要2．576万t甲醇。     

Mo基、W基催化剂的制备及其丙烷脱氢性能研究

为探究Mo基、W基催化剂的丙烷脱氢性能,分别以ZSM-5分子筛和S-1分子筛为载体,通过浸渍法制备了5%负载量的Mo基、W基催化剂,并通过活性测试检测其催化活性,发现同为5%负载量下Mo基催化剂的活性要高于W基催化剂。以不同硅铝摩尔比的ZSM-5为载体制备1%Mo基催化剂,研究载体酸性对催化活性的影响。结果表明,随着硅铝摩尔比的逐渐增大,其B酸量降低,从而稳态下的转化率逐渐变小;与之相反,目标产物丙烯的选择性随着硅铝摩尔比逐渐增大而增大。     

原料硅铝比对ZSM-11分子筛性质及其甲醇转化制烯烃催化性能的影响

固定晶化条件和合成原料参数,在SiO_2-Al_2O_3-TBA~+-H_2O体系中,分别以四丁基氢氧化铵为模板剂、硫酸铝为铝源、正硅酸乙酯为硅源,考察了原料硅铝摩尔比对合成ZSM-11分子筛理化性能的影响。结果表明,随着原料硅铝摩尔比的增大,I501/I200[(501)和(200)晶面衍射峰的强度]的比值增大。原料硅铝摩尔比影响ZSM-11分子筛的晶粒大小和晶体形状。原料硅铝摩尔比为200时,合成ZSM-11分子筛的比表面积(453.9)和孔容(0.163 5)最大,介孔表面积占总表面积的40%,该催化剂的甲醇转化率为99.8%,丙烯收率为47%,P/E比值为5.84。     

CeO2复合改性ZSM-5分子筛用于催化甲醇制丙烯研究

在甲醇制丙烯(MTP)反应中,ZSM-5分子筛较强的酸性易使甲醇与ZSM-5接触发生氢转移、芳构化等二次反应,堵塞孔道,使得其微孔结构更加不利于分子的扩散,加速催化剂积碳失活,导致丙烯选择性和丙烯/乙烯(P/E)比值下降。因此,本文利用催化活性较高的CeO₂对ZSM-5分子筛进行复合改性以达到有效降低其酸性并增大介孔的目的来提高丙烯选择性和P/E比。通过XRD、NH₃-TPD和N₂吸脱附技术表征,研究了不同ZSM-5硅铝比(摩尔比)、两相质量比(m(CeO₂)/m(ZSM-5))对CeO₂/ZSM-5复合催化剂物化性质的影响。在反应温度480 ℃、重时空速2.6 h^-1、N₂流量100 mL·min^-1、常压纯甲醇进料的条件下,考察了所制备的复合催化剂催化MTP的性能。结果表明,硅铝比为250、m(CeO₂)/m(ZSM-5)为1∶4的复合催化剂比以往研究结果具有更优异的MTP催化性能,甲醇转化率为99.9%,丙烯选择性为42.78%,P/E比为6.3。     

甲醇在水蒸汽处理改性ZSM-5分子筛上转化制丙烯

对硅铝物质的量比分别为20、80和220的ZSM-5分子筛进行水蒸汽处理改性,通过使用X射线衍射、吡啶红外吸附、N2吸附和透射电子显微镜等手段研究了水蒸汽改性对ZSM-5分子筛孔道结构的影响,并考察了改性后分子筛在甲醇转化制丙烯反应中的催化性能.结果表明,水蒸汽改性处理导致低硅ZSM-5酸性减弱,并使其出现大量介孔.在...     

不同结构分子筛的甲醇制丙烯催化性能

在常压、空速为1.5 h^-1、反应温度为450℃条件下,考察了4种具有不同拓扑结构的分子筛(SAPO-34、ZSM-48、ZSM-5和beta)在甲醇转化制丙烯(MTP)反应中的催化性能,并对催化剂的积炭失活行为进行了研究。结果表明,从8元环到12元环,分子筛孔口尺寸越小,低碳烯烃(乙烯+丙烯)选择性越高,积炭失活速率也越快。孔道尺寸越大,丙烯/乙烯(P/E)比越高,但产物分布向C₄以上组分偏移,丙烯选择性降低。10元环分子筛具有较高的丙烯选择性,但催化剂的积炭失活速率随孔道体系的不同有很大差异。一维直通孔道的ZSM-48容易积炭失活,而具有三维交叉孔结构的ZSM-5表现出了优异的抗积炭失活性能。不同结构分子筛在MTP反应中催化性能的差异主要归因于分子筛的过渡态择形和产物择形作用的不同。     

ZSM-5分子筛在MTP反应中的催化性能

合成了3种不同晶粒尺寸的ZSM-5分子筛,并制得MTP催化剂,对ZSM-5分子筛催化剂在MTP反应中的性能进行系统研究。采用XRD、SEM、N2物理吸附和TGA等对ZSM-5分子筛催化剂进行表征,发现小晶粒的ZSM-5分子筛具有良好的抗积炭性能,在MTP反应中具有较高的稳定性。采用小晶粒分子筛制成的催化剂,考察反应工艺条件对催化剂催化性能的影响,结果表明,丙烯选择性随反应温度和空速提高而增加,降低反应压力和提高水醇质量比也有利于提高丙烯选择性,为调整MTP工艺的产物分布和优化反应工艺条件提供了技术依据。     

Yield of gasoline-range hydrocarbons as a function of uniform ZSM-5 crystal size

Uniform ZSM-5 nanocrystals were synthesized by a single-templating procedure. The samples were then characterized by a variety of physical techniques such as XRD, SEM, BET, ICP and TPD. The dehydration of methanol over synthesized ZSM-5 zeolite was studied in a fixed-bed continuous flow reactor at 370 °C and WHSV of 2.6 gg⁻¹ h under ambient pressure. The effect of crystal size of zeolite catalysts on product distribution in methanol dehydration reaction was investigated. Good correlation was observed between catalytic performance, product distribution and size of ZSM-5 crystals. It was found that the decrease in crystal size significantly influences light olefins (ethylene and propylene) and paraffins (C₁–C₄) selectivity in methanol dehydration reaction. Furthermore, nanocrystal ZSM-5 showed long-term catalytic stability compared with conventional ZSM-5 provided that the reaction activity is strongly dependent on the crystal size in methanol dehydration process. The results indicated that crystal size significantly affects the catalyst lifetime and hydrocarbon distributions in product stream. Based on the obtained results, it is concluded that the use of uniform ZSM-5 nanocrystals improves the yield of propylene and alkyl aromatics in methanol conversion reaction at mild conditions.     

A selective catalyst for methanol conversion into light olefin with a high propylene to ethylene ratio

MSU-S catalyst, assembled from ZSM-5 zeolite seed (MFI), was synthesized with silica to alumina ratio 55 and characterized by XRD, NH3-TPD, BET and FT-IR techniques. It was tested in a vertical fixed bed reactor for selective production of light olefins from methanol (MTO) at temperatures of 400, 450 and 500 °C and WHSV of 1, 5 and 25 h^?1. After thorough investigation, it was found that WHSV=5 h^?1 and temperature of 500 °C are the optimum conditions for maximum light olefin yield, which was 52% with propylene to ethylene ratio of 4.57. Acidity of MSU-S was promoted by incorporation of phosphotungusticacid (HPW) and a direct method to reach high HPW dispersion and thermal stability. Maximum light olefin yield was observed over HPW-MSU-S at the optimum reaction conditions to be nearly 60% with propylene to ethylene ratio of 4.3.     

ZSM-5催化剂上的甲醇转化研究

利用固定流化床反应器,考察了甲醇在改性ZSM-5分子筛催化剂上转化过程。实验结果表明:反应温度增加,甲醇转化率上升;乙烯和丙烯碳基选择性随温度增加而增加,且丙烯选择性的增加速率大于乙烯选择性的增加速率;油相产物的碳基选择性随温度增加而降低,而油相中芳烃浓度随温度的增加而增加;芳烃产物主要为C8芳烃,且C6芳烃、C7芳烃、C8芳烃随温度的增加而降低。由于分子筛酸性随温度的增加而变弱,降低了丙烯的氢转移反应速率,故丙烷/丙烯比随温度的增加而降低。     

回收PET醇解催化剂的研究及机理分析

采用回收PET制备不饱和聚酯,探讨了不同催化体系中最佳醇解条件。当控制醇解产物分子量在600左右时,在相同温度(185℃),相同丙二醇/PET摩尔比(1.6)和相同催化剂用量(0.5%,质量比)的情况下,在乙酸锌催化体系中,乙酸锌/二环己胺为0.4(摩尔比),反应2h;在乙酸锰催化体系中,乙酸锰/环己胺为0.2(摩尔比),反应4h。     

A1C13／（NH4）2HPO4催化直接法合成乙二醇单甲醚

开发了非石油路线法合成乙二醇单甲醚的新工艺,即以煤制乙二醇为原料和甲醇直接法合成乙二醇单甲醚。以A1Cl3／（NH4）2HPO4做复合催化剂,考察了A1C13／（NH4）2HPO2复合催化剂不同比例、催化剂的用量、反应温度、压力、时间等因素对反应的影响。确定适宜条件为AICl3／（NH4）2HPO4复合催化剂的质量比为1：2．5,催化剂的质量占乙二醇质量的4％,乙二醇／甲醇物质的量比为1：4,反应温度260℃,反应时间4h,反应压力7MPa,此时乙二醇转化率为39％,乙二醇单甲醚选择性84％,乙二醇单甲醚收率32％。并对反应机理进行了初步探讨。