高水热稳定性介孔氧化铝的制备及其在催化裂化中的应用

以异丙醇铝为铝源,氧乙烯-氧丙烯-氧乙烯三元嵌段共聚物(P 123)为模板剂,采用溶剂蒸发诱导组装法合成了大比表面积、大孔体积的有序介孔氧化铝(OMA);进一步通过环己烷溶剂高温后处理,制备了具有高水热稳定性的有序介孔氧化铝(HS-OMA)。以二者为基础,分别制备了重油催化裂化催化剂。结果表明:经800℃,100%水蒸气处理10 h后,所制备的HS-OMA有序介孔结构未遭破坏;以HS-OMA为基质,所制备的催化剂重油催化裂化性能优于传统催化剂和以OMA为基质者;与传统催化剂相比,采用以HS-OMA为基质的催化剂,产物焦炭、干气、液化气和油浆收率依次降低0.66,0.19,1.65,1.12个百分点,而汽油和总液体收率则分别提高了3.46,2.00个百分点。     

含β沸石结构单元的介孔硅铝分子筛合成

以β沸石在Na₂SiO₃水溶液中选择性脱硅降解所得沸石次级结构单元、脱除的硅物种及Na₂SiO₃共同作为硅铝源,十六烷基三甲基溴化铵为模板剂,水热法合成出介孔硅铝分子筛BM。采用XRD、N₂吸附-脱附、TEM、FT-IR、²⁷Al MAS NMR、Py-IR、XRF及NH₃-TPD手段对BM进行了表征,并以异丙苯裂化为探针反应,对比考察了Hβ、HBM和HAl-MCM-41分子筛的催化性能。结果表明,BM为孔壁含有β沸石结构单元的介孔分子筛。与常规方法合成的Al-MCM-41分子筛相比,其表面硅羟基数量明显减少,孔壁增厚,且四配位铝比例明显增加,酸中心密度、强酸中心比例、B/L酸比值及水热稳定性都明显提高。采用HBM分子筛催化异丙苯裂化反应的苯收率约为采用HAl-MCM-41分子筛时的3倍,且前者的催化稳定性高于Hβ沸石。     

纳米Pd/Al2O3催化剂的制备及应用

采用氢电弧等离子体法制备的纳米钯粉制备了纳米Pd/Al2O3催化剂,并在重整后加氢反应中研究了其催化活性和选择性。扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）显示,纳米Pd/Al2O3催化剂的其表面排列有序、呈蜂窝状,其载体的内部没有钯存在,而浸渍法所得的壳型Pd/Al2O3催化剂载体内部有钯的存在。在重整后加氢反应中,纳米Pd/Al2O3催化剂显示出较高的催化活性和优异的选择性能。     

含介孔结构Y型分子筛的制备及其在催化裂化反应中的应用

釆用水热法分别以三嵌段聚合物（F127）和表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为模板剂制备含有介孔结构的Y型分子筛,利用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、N2吸附-脱附和氨气程序升温脱附等技术对分子筛进行表征。以水热处理后的超稳Y（USY）分子筛为原料合成催化剂,考察多级孔结构Y型分子筛对轻柴油催化裂化性能的影响。X射线衍射和扫描电镜结果表明,合成过程中模板剂的加入对Y型分子筛的结构和形貌没有影响。N2吸附-脱附和酸性分析结果表明,模板法合成的USY分子筛较常规USY分子筛的介孔孔体积和总酸量增大。由于孔道结构和酸性的双重影响,模板法合成催化剂的催化裂化性能高于常规方法合成催化剂的催化裂化性能。催化裂化反应结果表明,以F127为模板剂合成的F-MCAT样品表现出较好的催化性能,其微反活性比未加模板剂的催化剂样品高3.89百分点。     

Al/BMMs双介孔分子筛催化剂的制备及其在异丙苯催化裂化中的应用

通过后铝化合成方法制备了Al/BMMs双模型介孔分子筛催化剂;采用XRD、BET、FT-IR、TG等分析手段对其结构和性能进行了表征,并且考察了不同硅/铝摩尔比的催化剂在异丙苯催化裂化中的催化性能。结果表明,反应后Al/BMMs催化剂仍然保持了双介孔结构;同时随着Al含量的增加,异丙苯的转化率增加,当n(Si)/n(Al)=20时,转化率达到最大(约54%)。     

二次重建法制备具有大孔容高比表面的大孔-介孔γ-Al2O3

Through improving the aging process during synthesis of the support, γ-Al2O3 with large pore volume and high surface area was synthesized by a facile secondary reforming method. The synthesis parameters, such as the reaction temperature, the first aging temperature and the second aging temperature, were investigated. The textural properties of γ-Al2O3 were characterized by means of N2 adsorption-desorption isotherms, X-ray powder diffractometry(XRD), scanning electron microscopy(SEM), Fourier transform infrared(FTIR) spectroscopy and thermogravimetry(TG). The experimental results indicated that AACH and amorphous AlOOH were the precursors of alumina, which were formed via precipitation from solutions after reaction of aluminum sulphate with ammonium hydrogen carbonate. The precursor nanocrystallites grew and re-assembled during the secondary reforming process, which resulted in an increased pore size and pore volume and a decreased bulk density. The as-synthesized γ-Al2O3 materials featured meso/macroporosity, large pore volume(2.175 cm3/g), high surface area(237.8 m2/g), and low bulk density(0.284 g/mL).     

CuO/Al2O3催化臭氧氧化实际含酚废水的条件优化

非均相催化臭氧氧化是一种很有潜力的高级氧化技术。本文使用浸渍沉淀法制备高效的CuO/Al2O3催化剂催化臭氧氧化实际含酚污水。通过考察CuO/Al2O3催化剂投加量,臭氧流量,初始pH等因素,确定最佳反应条件。当催化剂投加量为30g/L,臭氧流量为0.3m3/h,pH为8.80（污水初始pH值）时,反应15分钟后,酚的去除率达到98%,得到最佳的处理效果。文中也考察了污水水质因素（例如盐度、硬度、氨氮浓度等）对含酚污水降解的影响。此外还探讨了不同反应体系对含酚污水的降解效果以及对含酚污水的矿化度。与单独臭氧氧化体系相比,CuO/Al2O3催化臭氧氧化体系的矿化度高15%左右。实验结果表明CuO/Al2O3催化剂的引入可以有效提高实际含酚污水在臭氧氧化体系中的降解效果。     

Ag/Al2O3+Cu/Al2O3组合催化剂上C3H6选择性催化还原NOx的研究

在全自动催化剂活性评价装置上,考察了Ag/Al2O3和Cu/Al2O3催化丙烯还原NOx的活性及副产物CO的生成转化情况.在实验的温度范围内(200～650℃),Ag/Al2O3具有优异的催化丙烯选择性还原NOx活性,但同时有大量副产物CO形成.Cu/Al2O3选择性催化丙烯还原NOx活性不高,却能有效促进CO的氧化.Ag/Al2O3与Cu/Al2O3机械混合时,催化丙烯还原NOx的活性下降,但没有生成CO.将Cu/Al2O3附加在Ag/Al2O3后,Ag/Al2O3+Cu/Al2O3体系具有与Ag/Al2O3相似的NOx去除活性,同时使CO在300℃以后几乎完全转化.     

介孔Ni/Al2O3催化剂用于月桂酸甲酯加氢脱氧：Al2O3结构和物相的影响

通过高温焙烧制备了介孔Al₂O₃载体,再用湿浸渍法制备了负载型介孔催化剂Ni/Al₂O₃。利用XRD,N₂吸附-脱附,H₂-TPD等对催化剂进行了表征,并以月桂酸甲酯为反应物,评价了催化剂的加氢脱氧性能。实验结果表明,制备的Ni/Al₂O₃催化剂保持了载体Al₂O₃的介孔结构,且随载体焙烧温度的升高,催化剂的比表面积降低、平均孔径增大、金属Ni的晶粒尺寸增大、活性氢物种的供应能力呈火山型变化趋势。载体比表面积的适当降低,有利于催化剂表面活性中心的形成,提高催化剂的活性氢物种供应能力;催化剂孔径增大能促进反应物和产物分子的迁移扩散。NiAl-700具有最佳的活性氢物种供应能力和大的平均孔径,在400℃、2.0 MPa、H₂/油体积比500、液态空速1.5 h^-1的条件下,月桂酸甲酯转化率为77.53%,烷烃选择性为71.0%,主...     

有序中孔氧化铝的制备及其在重油催化裂化中的应用

以三嵌段聚合物P123为模板剂,制备了具有有序中孔孔道结构、大比表面积和孔体积的有序中孔氧化铝材料,并用于催化裂化催化剂的制备。采用N2吸附-脱附、压汞法、XRD、TEM和FTIR等方法对中孔氧化铝和催化剂进行了表征,并考察了催化剂的重油催化裂化性能。表征结果显示,所制备的有序中孔氧化铝材料可显著增大催化剂的比表面积和孔体积,改善催化剂的孔分布,提高催化剂表面酸中心的可接近性。实验结果表明,相对于传统催化裂化催化剂,采用有序中孔氧化铝材料制备的催化剂的重油催化裂化性能显著改善,在反应温度500℃、重时空速15 h-1、剂油质量比4∶1的条件下,重油转化率和汽油收率分别增加了2.32和2.77百分点,重油和焦炭收率则分别下降了2.56和1.37百分点。     

中孔ZSM-5沸石的制备及其催化裂解性能

采用碱处理脱硅制备了中孔ZSM-5沸石,考察了不同碱处理方式对ZSM-5沸石的酸性质和孔结构的影响,采用XRD、NH₃-TPD、SEM、N₂吸附-脱附、FT-IR等手段对碱处理ZSM-5沸石进行表征,研究了碱处理ZSM-5沸石对裂解正构烷烃n-C₁₄、1,3,5-三异丙基苯和轻柴油裂化反应的催化性能。结果表明:碱处理ZSM-5沸石的中孔比表面积、中孔孔体积以及酸量均比工业ZSM-5沸石有所增加,在催化裂解n-C₁₄时,促进了己烷的进一步裂解,提高了产物中戊烷的选择性;在催化裂解1,3,5-三异丙基苯时加深了裂解程度,提高了初级裂解产物二异丙苯和深度裂解产物苯的选择性;在催化裂解轻柴油时,增加了汽油收率。并且,加入TPA⁺阳离子与NaOH的混合碱液比加入单一的NaOH碱溶液更能促进ZSM-5沸石表面脱硅,使得表面富铝,促进了中孔结构的形成,进一步增大了中孔比表面积和中孔孔体积,增加了酸量,提高了ZSM-5沸石的催化裂解性能。     

Y型分子筛/介孔氧化铝核壳结构复合物的制备及其在重油裂化中的应用

制备了核-壳结构Y型分子筛/介孔氧化铝复合物,所制备复合物具有Y型沸石分子筛核心和虫洞状介孔氧化铝壳层。以所制备复合物为活性组分的催化裂化催化剂具有大比表面、大孔体积以及良好的大分子酸性位可接近等物理结构特性,从而显示了优良的重油催化裂化性能。与以单纯Y型沸石为活性组分的催化剂相比,所制备催化剂重油转化率增加了2.73个百分点,重油产率和焦炭产率分别下降了2.23和1.28个百分点。     

介孔氧化铝的合成及其催化乙醇脱水的性能

采用非离子模板剂P123,以异丙醇铝为铝源、乙醇为溶剂,通过溶胶-凝胶法合成了介孔氧化铝,分别在500,600,800℃下进行培烧;采用XRD,BET,NH3-TPD,TEM等手段对其进行表征,并用于乙醇脱水制乙烯反应,研究了焙烧温度对催化剂形貌及催化性能的影响。实验结果表明,不同温度焙烧的介孔氧化铝晶形不同,800℃焙烧后为γ-Al2O3,其余为无定形;随焙烧温度的升高,介孔氧化铝的比表面积、孔体积和平均孔径基本呈减小趋势。800℃焙烧的介孔氧化铝具有更好的催化效果,将其用浸渍法进行铁改性,铁浸渍量为1%(以Fe2O3质量分数计)时催化性能明显提高,在反应温度380℃、乙醇含量99.7%(w)、液态空速2.5 h-1的条件下,乙醇转化率和乙烯选择性分别达到98.2%和99.8%。     

废聚苯乙烯的热裂解与催化裂解

对废聚苯乙烯(WPS)的热裂解与催化裂解进行了研究,考察了反应温度、反应时间及催化剂用量对裂解率、产油率和各产物选择性的影响。实验结果表明,WPS的裂解产物主要是苯乙烯,副产物为苯、甲苯、乙苯和α-甲基苯乙烯。无论是热裂解还是催化裂解,裂解率和苯乙烯选择性均随反应温度的升高而增大;延长反应时间,裂解率增大,但苯乙烯选择性下降。在反应温度380℃、反应时间60min的条件下,催化剂用量(相对于WPS的质量分数)由2.0%增至8.0%时,裂解率由75.0%降至61.2%,产油率在90.0%以上;副产物α-甲基苯乙烯的选择性与催化剂的用量成正比。WPS裂解制取苯乙烯具有工艺简单、成本低等优点,具有较好的经济效益和社会效益。     

利用废催化裂化平衡剂合成堇青石

以废催化裂化平衡剂为主要原料,配以滑石粉、工业氧化铝或石英,通过高温固相反应进行合成堇青石的实验,采用XRD和SEM等手段对合成产物进行表征。考察原料配比、焙烧温度和焙烧时间对合成堇青石的影响。实验结果表明,适当提高原料中铝、镁的含量,降低硅含量,可合成出高堇青石晶相含量的堇青石;合成堇青石较佳的条件为:原料配比废平衡剂61.42%(w)、滑石粉37.68%(w)、工业氧化铝0.90%(w),焙烧温度1 200℃,焙烧时间2 h;在较佳条件下合成的堇青石,其堇青石晶相含量可达95%(w),形貌呈板(片)状。     

直馏石脑油催化裂解反应中甲烷的生成

采用小型固定流化床装置,对比研究了反应温度对直馏石脑油热裂解和催化裂解反应中CH4产率和选择性的影响规律,分析了导致CH4产率和选择性差异的主要原因。以正辛烷作为探针分子,分析了催化裂解和热裂解反应中CH4生成的反应路径。结果表明,反应温度在600～700℃范围内,直馏石脑油催化裂解反应中CH4的生成是烃类自由基反应和正碳离子反应共同作用的结果,其中正碳离子反应是CH4生成的主要反应路径;分子筛催化剂中较强Brnsted酸中心是石脑油催化裂解反应生成CH4的重要活性中心。烃类热裂解反应中CH4的生成来自于伯C-C键的均裂反应,而其催化裂解反应生成的CH4来自于C2原子连接的C-C键或C-H键的质子化裂化反应。     

催化裂化反应深度的研究与应用

由于流化催化裂化(FCC)原料组成、产品收率、目的产品组成与性质均已发生巨大变化,原料转化率已不能准确地反映现代FCC的实际反应深度。在研究催化裂化一次反应和二次反应的基础上,把催化裂化反应分为3类：即分子数量增加但相对分子质量减小的化学反应、分子数量减少但相对分子质量增加的化学反应和分子数量与相对分子质量基本不变的化学反应。提出了催化裂化反应深度指数的定义和计算方法,并用其计算了6套大型工业FCC装置的反应深度指数。结果表明,反应深度指数涵盖了裂解反应、缩合反应和中间产物二次反应进行的程度,反应深度指数比原料转化率或重油转化率能更显著地衡量催化裂化反应深度的变化。     

3-甲基庚烷热裂化和催化裂化甲烷生成机理

采用脉冲微反装置,在反应温度为550~650℃,低转化率(小于15%)下,采用石英砂和ZRP分子筛研究了3-甲基庚烷的热裂化和催化裂化反应,分析了甲烷的生成机理。结果表明,3-甲基庚烷热裂化主要产物是乙烯、丙烯和丁烯;在链传递阶段,甲基自由基夺氢生成甲烷的链循环反应路径有7条;与叔碳原子相连的C—H键和C—C键具有较高的反应活性,对甲烷选择性的贡献超过80%。3-甲基庚烷在ZRP分子筛催化下主要发生质子化裂化反应,C1~C4烷烃收率相对较高,甲烷由质子化裂化反应生成。对比热裂化与质子化裂化反应对甲烷的贡献可知,当反应温度低于600℃时,甲烷主要由质子化裂化反应生成;当反应温度高于650℃时,甲烷主要由热裂化反应生成。