ZSM-5分子筛酸性修饰及探针分子表征

采用柠檬酸、硫醚、苯胺、二苯胺、磷酸二氢铵及硅油作为改性试剂对二甲苯异构化专用HZSM-5分子筛进行液相浸渍改性,结合甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、乙苯及间二异丙苯的脉冲反应表征,对各种改性手段的效果进行评估。各种改性方法对微孔体积和比表面积的影响很小,均减弱了酸性,对L酸的影响大于B酸。5种探针反应结果表明:柠檬酸改性强化了分子筛酸性,提高了歧化/异构化活性;磷酸二氢铵改性提高了歧化和脱乙基反应活性;苯胺、二苯胺、硫醚改性手段部分钝化了分子筛酸性,降低了歧化异构化活性;随着改性剂分子尺寸的增大,钝化外表面酸性越明显,从而改变分子筛孔内外的酸位分布,产生不同程度的择形效果;硅油改性充分地钝化了外表面酸性,形成最明显的择形效应。     

ZSM-35分子筛酸性对正丁烯异构化反应性能的影响

为了详尽定性和定量分析ZSM-35分子筛孔道内部和外部的酸中心,对在不同焙烧晶化条件下制备的3种ZSM-35分子筛样品(编号分别为GNJ,GNX,GW)采用NH_3-TPD和吸附不同探针分子的~(31)P MAS NMR谱进行表征,并在微反装置上对3种样品进行催化正丁烯异构化反应性能评价。结果表明:ZSM-35分子筛中Br?nsted酸酸量远多于Lewis酸酸量,且不同制备方法得到的ZSM-35分子筛Br?nsted酸强度与酸量不同;GNJ主要有1种弱Br?nsted酸中心,GW有3种不同强度的Br?nsted酸中心,较弱的Br?nsted酸中心在孔道内部和外部均有分布,较强的两种Br?nsted酸中心主要分布在孔道内部;GNX有两种不同强度的Br?nsted酸中心,在孔道内部和外部均有分布,且GNX的Br?nsted酸酸量高于GNJ和GW;催化正丁烯异构化反应时,ZSM-35分子筛的中强Br?nsted酸中心是异丁烯生成的必要酸中心,且中强Br?nsted酸中心更有利于异丁烯的生成,因此制备具有合适的中强Br?nsted酸强度和酸分布的ZSM-35分子筛有利于正丁烯异构化反应的进行。     

ZSM-35分子筛催化醚后C_4烯烃骨架异构反应性能及稳定性研究

采用X射线衍射仪(XRD)、电子扫描显微镜(SEM)等方法对合成的ZSM-35分子筛进行了表征,并以醚后C4为原料,考察了ZSM-35分子筛催化剂催化醚后C4烯烃骨架异构的反应性能和催化剂的长周期稳定性。结果表明,ZSM-35分子筛具有结晶度高的特点,在反应压力为0.5 MPa,反应温度为290~320℃,质量空速为1.0~2.0 h~(-1)的条件下,产品中异丁烯的质量分数从0.36%增加到17.00%,满足了甲基叔丁基醚反应活性烯烃的含量要求。     

合成条件对ZSM-35分子筛结构和形貌的影响

分别以乙二胺、环己胺和吡咯烷为模板剂,采用静态水热晶化法合成ZSM-35分子筛。通过XRD、SEM、低温N2吸脱附手段对分子筛的晶体结构、形貌和孔结构进行表征,对加料顺序、碱度、晶化温度和时间以及模板剂种类等影响分子筛合成的因素进行考察。结果表明：ZSM-35分子筛需在较强的碱性条件下合成,晶化温度为170 ℃时得到的分子筛样品结晶度较好,晶化时间适当延长有利于晶体的生长;模板剂种类对分子筛的形貌和粒径有较大影响,采用吡咯烷作模板剂在相同条件下得到的分子筛粒径最小,同时采用乙二胺和环己胺作模板剂时,得到了片状且分散较好的小粒径晶体。     

ZSM-5分子筛酸分布对丁烯裂解制丙烯性能的影响

以硝酸钙为改性剂处理ZSM-5分子筛孔道内及外表面的酸中心,得到一系列酸分布不同的钙改性ZSM-5分子筛催化剂,并采用XRD,SEM,BET,XRF,NH_3-TPD等技术对催化剂的物化性质进行表征;在连续流动固定床反应器上研究了分子筛孔道内及外表面的酸分布对丁烯裂解制丙烯反应性能的影响。实验结果表明,钙改性ZSM-5分子筛的酸量是丁烯裂解活性的决定因素,酸量越多,催化剂催化丁烯裂解的活性越高;丙烯选择性主要受催化剂酸强度的影响,降低酸强度有利于提高丙烯选择性;ZSM-5分子筛外表面酸中心在丁烯催化裂解制丙烯过程中起主要作用,改性时保留外表面酸中心有利于提高丙烯选择性。     

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。     

ZSM-5分子筛改性对正庚烷芳构化性能的影响

采用正庚烷为模型化合物,考察了改性ZSM-5分子筛在催化裂化条件下的芳构化反应性能.结果表明,ZSM-5分子筛的芳构化能力因Zn的引入得以提高,但经水热老化处理后显著下降.老化失活的原因可能是金属发生了聚集以及酸的流失.在Zn改性的基础上引入稳定剂A,同时负载Zn、A的ZSM-5分子筛具有良好的水热稳定性以及芳烃选择性.     

正丁烯骨架异构化研究进展

介绍了正丁烯骨架异构化催化剂的活性中心、择性性能、反应机理、积碳过程和抑制积碳的方法。正丁烯在分子筛十元环孔道中通过单分子机理高选择性发生骨架异构反应。分子筛酸性中心与晶粒尺寸对积碳过程有重要的影响,减少晶粒尺寸会有更大的外比表面积,暴露出更多的孔口;较低B酸中心分布则更有利于抑制积碳。优化酸中心分布、缩小晶粒尺寸是提高骨架异构分子筛催化剂稳定性的研究方向。     

不同改性ZSM-5分子筛负载Ni催化剂的正辛烷芳构化和异构化催化性能

以不同改性的ZSM-5分子筛和无定型SiO_2为载体,采用浸渍法制备了一系列Ni/NaZSM-5和Ni/SiO_2催化剂。在催化加氢脱硫反应条件下,考察了正辛烷在Ni/NaZSM-5、Ni/ZSM-5-P、Ni/ZSM-5-P-Fe和Ni/SiO_2催化下的异构化和芳构化反应性能和产物分布。采用BET、XRD、程序升温氨脱附(NH_3-TPD)、程序升温还原(H_2-TPR)以及吡啶吸附-脱附红外光谱法对催化剂进行表征。结果表明,具有较多的中强酸活性中心和BrΦnsted酸中心的Ni/ZSM-5-P-Fe催化剂具有较高的正辛烷异构化和芳构化催化活性,说明BrΦnsted酸中心能促进正辛烷异构化和芳构化反应的进行;在一定强度的酸中心和金属中心协同作用下正辛烷芳构化及异构化反应效率最高。     

硅-金属氧化物改性ZSM-5分子筛对碳八芳烃异构化反应性能的影响

采用硅-金属氧化物对ZSM-5分子筛的结构与酸性进行了组合改性,制备出高选择性碳八芳烃脱烷基异构化催化剂,利用X射线衍射法、氨气吸附-程序升温脱附法等对制备催化剂的性质进行了表征,考察了氧化硅、氧化镁、氧化镧的负载量对碳八芳烃脱烷基型异构化反应中乙苯转化率、二甲苯收率、异构化率等的影响。结果表明:负载物均未影响改性ZSM-5分子筛催化剂的晶型结构,且分散均匀;金属氧化物的加入有助于调节催化剂的酸量,同时可降低催化剂表观活化能,使反应更易进行,降低芳烃损失;当氧化硅、氧化镁负载质量分数分别为2.5%,1.0%时,异构化反应中的二甲苯收率、异构化率、乙苯转化率依次为97.4%,24.4%,78.3%,改性催化剂综合性能最优。     

小晶粒ZSM-35分子筛的合成

研究了不同硅源、添加剂、合成时间及合成釜转速对合成ZSM-35晶粒大小的影响,并考察了小晶粒和常规粒度ZSM-35分子筛用于己烯-1骨架异构化的催化性能.结果表明,以硅溶胶为硅源,可得到小晶粒ZSM-35分子筛;原料中加入适量的十二烷基苯磺酸钠和聚乙二醇400,可使ZSM-35分子筛的粒度减小;较短的晶化时间和较高的合成釜转速有利于合成小晶粒ZSM-35分子筛;与常规粒度的ZSM-35相比,小晶粒ZSM-35具有较高的骨架异构烯烃选择性和较少的副反应产物.     

碳八芳烃异构化分子筛的酸性与反应分析

采用程序升温脱附方法表征用于碳八芳烃异构化的MOR、RIZ分子筛的酸性质,并用间二甲苯歧化/异构化反应表征分子筛的催化性能。NH_3-TPD脱附动力学分析得到RIZ和MOR分子筛强酸的脱附活化能分别为115.4kJ/mol和178.9kJ/mol。RIZ具有2种强酸位,强酸总量约为MOR的3倍。在370℃、常压下的MX转化反应表明,RIZ分子筛比MOR分子筛的催化活性更高,歧化反应随反应的进行而明显减少。RIZ分子筛的歧化初活性与强酸量有对应关系,与酸强度无关。     

乙苯和对二甲苯在ZSM-5分子筛上吸附的蒙特卡罗模拟

采用巨正则统计系综蒙特卡罗模拟方法研究了高温条件下乙苯和对二甲苯在不同硅铝比ZSM-5分子筛上的吸附行为,并结合工业样品的催化反应进行了验证。GCMC模拟结果表明：在不同硅铝比ZSM-5上乙苯的吸附能均高于对二甲苯,乙苯和对二甲苯的吸附位在两种孔道的交叉处,随Al含量的增加,吸附状态多样化;温度623 K下,压力在200 kPa左右时吸附量已达到平稳。催化反应评价结果表明,乙苯生成苯的反应比对二甲苯生成甲苯的反应更容易进行,与吸附扩散的规律一致。     

ZSM-5分子筛酸性质对二甲苯异构化反应的影响

采用间二甲苯(MX)异构化探针反应,考察ZSM-5分子筛在热处理和酸处理改性条件下对酸性质的影响,对酸中心与二甲苯转化反应的关系进行研究。结合Py-FTIR、NH3-TPD和27Al NMR等表征,结果表明,高温焙烧使部分酸中心的酸性质发生变化,提高了分子筛中L酸的比例;酸处理使分子筛中的部分骨架铝脱除,形成非骨架铝,降低B酸中心的同时,提高了L酸中心的量。将两种方法处理后的ZSM-5分子筛用于MX转化反应,结果表明,在MX异构化活性一致的前提下,L酸比例增大,歧化反应也随之增加,证明歧化反应与L酸中心的催化相关。     

ZSM-5沸石酸性对合成甲基叔丁基醚的影响

采用磺酸＋丙酮溶剂浸渍法对一组不同硅铝比（28.0-68.0）的ZSM－5沸石改质，得到不同酸性的ZSM－5沸石。利用NH3－TPD和Py-IP法分别考察改质前后的两种ZSM－5沸石的酸性，并对两种沸石制成的催化剂进行了合成MTBE反应的活性评价，反应条件为：T=92℃、P＝1.6MPa、LHSV=1.2h^-1、n(MeOH)/n(i-C4H8)＝1.2。结果表明，改质后的ZSM－5沸石B酸量较改质前有所增加，ZSM－5沸石的活性同沸石的n(SiO)/n(Al2O3)呈现一致的变化规律。     

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%。     

正癸烷在不同酸性Y型分子筛催化剂上的加氢裂化反应

 用3种酸性不同的Y型分子筛,采用孔饱和共浸渍法制备了NiW/Y-Al₂O₃双功能加氢裂化催化剂,以正癸烷为模型化合物,考察了硫化态NiW/Y-Al₂O₃催化剂上的活性、异构癸烷收率和二次裂化与Y型分子筛酸性的关系。结果表明,增加Y型分子筛上的中强酸量,能够提高NiW/Y-Al₂O₃催化剂的活性。反应温度较低(330℃)时,Y型分子筛中的中强B酸量和二次裂化相关;而反应温度较高(380℃)时,Y型分子筛的总酸量与二次裂化相关。反应温度升高,正癸烷转化率增加,异构选择性降低,异构癸烷收率先增加后降低,出现1个峰值。     

纳米ZSM-5分子筛在C10芳烃轻质化中的催化性能

以C10芳烃中的主要组分四甲苯和二乙苯为模型化合物,用脉冲反应器研究其在纳米ZSM-5分子筛催化剂上的轻质化反应。结果表明：在纳米ZSM-5上,低温时均四甲苯主要进行异构反应,高温时则发生脱烷基反应和烷基转移反应,反应空速对该反应的竞争影响较大;二乙苯主要进行脱烷基反应;若以BTX（苯、甲苯、二甲苯)的生成量最大为目标,则这两类反应物均宜在低温和高催化剂用量的条件下进行反应,这也可作为工业C10混合芳烃轻质化的最佳反应条件。