Co改性Mo/HZSM-5催化剂的甲烷无氧芳构化催化性能研究

以Mo/HZSM-5（硅铝比38）为基础,分别添加第二活性组分Mg,Ni,Cr,Cu,Zn,Co,采用共浸渍法制备了一系列的二元催化剂,考察这些催化剂对甲烷无氧芳构化过程的催化性能,结果表明,在Mo/HZSM-5催化剂中添加Co可提高其对甲烷无氧芳构化过程的催化活性。进一步研究了不同Co负载量的二元催化剂对甲烷无氧芳构化过程的催化性能,并采用XRD,NH3-TPD,TG-DTA等手段对催化剂进行表征,结果表明： 催化剂中添加Co后能够提高苯的生成速率;添加0.7 %（w）的Co时制备的6%Mo-0.7%Co/HZSM-5催化剂中Co与Mo具有良好的协同作用,与6% Mo/HZSM-5催化剂相比,不但减缓了积炭的生成,提高了催化剂的稳定性,而且提高了催化剂的催化活性,苯收率提高2%~5%;催化剂中添加Co后,酸强度及酸量得到明显改善,弱酸量与强酸量比例适中,Co化合物与Mo化合物能够均匀分散在分子筛表面,从而可提高催化剂的催化活性。     

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。     

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%。     

Mo/纳米MCM-49上甲烷无氧芳构化研究

本文研究了Mo/纳米MCM-49催化剂上甲烷无氧芳构化反应.考察了反应温度对甲烷转化率及苯的收率的影响.反应温度在973 K,催化剂取得良好催化活性,甲烷转化率为11～12%,生成苯的选择性为80%～90%.本文还对催化剂稳定性、积碳行为以及再生条件进行了考察.研究表明Mo/纳米MCM-49催化剂稳定性远远超过Mo/ZSM-5催化剂稳定性.通过直接焙烧和添加定量的MoO3活性组分的方法可大幅度延长催化剂的寿命.     

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。     

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。     

预处理温度对NH4F改性Mo/HZSM-5催化剂上甲烷无氧芳构化反应的影响

在经NH4F改性的Mo/HZSM-5催化剂上进行甲烷无氧芳构化反应,考察预处理温度对催化剂性能的影响.实验结果表明,NH4F改性有效地延长了催化剂的寿命,并提高了反应活性;NH4F改性降低了HZSM-5分子筛上强酸位的浓度,提高了催化剂的抗积碳性能.     

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%。     

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-11催化剂甲烷无氧芳构化性能的研究

考察了MoO3担载量及焙烧温度对Mo／HZSM-ll甲烷无氧芳构化性能的影响。采用NH3-TPD和MASNMR研究了分子筛的表面酸性和骨架铝的变化。结果表明，催化剂的表面酸性在甲烷芳构化反应中起着重要的作用，MoO3担载量明显改变了催化剂的表面酸性，进而影响了催化剂的催化性能。担载5％的MoO3导致HZSM-11轻微脱铝。但直至担载10％的MoO3，脱铝现象也未发生明显的变化。随着焙烧温度的提高，使更多的骨架四配位铝转变为非骨架六配位铝．导致催化剂酸中心的强度降低和数量减少。使催化剂的活性下降。     

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)。     

甲烷芳构化Co—Mo／HZSM—5催化剂的研究

考察了Ｃｏ－Ｍｏ／ＨＺＳＭ－５催化剂的甲烷无氧芳构化性能,并用ＮＨ３－ＴＰＤ和ＸＲＤ方法表征了其表面结构对于甲烷芳构化的影响。结果表明,适量引入Ｃｏ助剂可显著提高甲烷的转化率和芳烃收率,降低焦炭的生成,提高催化剂的稳定性。     

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。     

炼厂气芳构化Zn基与Mo基催化剂的比较

探讨了以未经任何预处理的炼厂气作原料气的芳构化反应。 结果表明,在不 同催化剂上,都 会发生 Ｃ２ ～ Ｃ４ 烃的裂解和芳构化反应,但没有观察到甲烷的转化。各催化剂性能差别较大, Ｈ Ｚ Ｓ Ｍ － ５ 和 Ｚｎ／ Ｈ Ｚ Ｓ Ｍ ５ 催化剂具有较强的抗中毒能力,而 Ｍｏ 负载型催化剂易于中毒,部分 Ｒｕ 物种的存在可以增强 Ｍｏ 的抗中毒性能。     

焙烧温度对负载型Mo基催化剂结构与甲烷化性能的影响

以浸渍法制备得到的CeO2-Al2O3复合氧化物载体于500℃或700℃焙烧处理,浸渍Co和Mo物种后得到Co-Mo/(CeO2-Al2O3)催化剂前驱体,再于500℃或700℃进行焙烧处理得到催化剂。采用N2物理吸附、H2程序升温还原、X射线衍射及扫描电子显微镜对催化剂进行了表征,在固定床上于550℃,3MPa,5000h-1,n(H2)/n(CO)为1.0且含有H2S的合成气中对催化剂的甲烷化性能进行了测试。结果表明CeO2-Al2O3载体的焙烧温度对催化剂比表面积有较大影响,而催化剂表面Co与Mo物种的分散度主要受催化剂前驱体焙烧温度的影响。当CeO2-Al2O3载体于500℃焙烧催化剂前驱体于700℃焙烧后,Co与Mo物种的分散度最好,催化剂甲烷化活性最高。     

非Mo基高温耐硫甲烷化催化剂研究

制备非Mo基的CeO_2-ZrO_2催化剂,在固定床反应器于650℃,3MPa,GHSV=5000h~(-1),V(H_2)/V(CO)=1.0且含有体积分数为0.6%的H_2S的合成气中考察催化剂制备方法、成分比例和热稳定添加剂(La、Mg、Y)对其高温耐硫甲烷化性能的影响。采用N_2物理吸附、H_2程序升温还原、X射线衍射对催化剂进行了表征。结果表明,共沉淀法制备的催化剂(CeO_2-ZrO_2)比浸渍法制备的催化剂(CeO_2/ZrO_2)的高温甲烷化活性高,稳定性好。XRD表征发现,共沉淀法制备的CeO_2-ZrO_2催化剂能形成类合金。共沉淀过程中添加La助剂有利于提高催化剂的热稳定性。     

化工期刊题录

催化学报　 2 0 0 3,2 4 ( 3)在改性纳米ZSM -5上通过异构化和芳构化减少FCC汽油中的烯烃添加吐温 40合成钛硅分子筛TS -1TiO2 薄膜光催化臭氧化邻苯二酚在透氧膜反应器中进行甲烷氧化偶联反应的研究ZnO和TiO2 粒子的光催化活性及其失活与再生单金属双中心Ti-MCM -4 1分子筛催化剂的光催化性能不同方法制备的Ni/ZrO2 -CeO2 -Al2 O3催化剂对CH4 -CO2 重整反应的催化性能水热法改性氢氧化锆制备Pt -SO2 - 4/ZrO2 固体酸催化剂Ⅰ 水热温度的影响用于甲烷脱氢芳构化反应Mo基催化剂的研究NO在Au/Al2 O3催化剂上还原反应的TPD …     

透氧膜反应器提效甲烷芳构化

<正>近日,中国科学院青岛生物能源与过程研究所与德国汉诺威大学、尤利西研究中心、拜耳公司等机构合作,在透氧膜反应器中尝试进行了甲烷芳构化反应,生成了苯及其衍生物。甲烷芳构化是将甲烷直接转化为液体产品的有效途径之一,在催化科学、工业应用等方面具有重要意义。其早期研究主要集中在开发高活性、高稳定性的催化剂。Mo?ZSM-5催化剂是目前被广泛研究和使用的催化剂。但该类催化剂存在易积炭失活、甲烷转化率低等问题。研究     

Mo对非晶态合金Ni-B/TiO_2-Al_2O_3催化糠醛液相加氢的影响

采用浸渍法制备了TiO2-Al2O3复合载体,并采用浸渍还原法制备了非晶态合金Ni-B/TiO2-Al2O3催化剂;以糠醛液相加氢为探针反应,采用示差扫描量热法、比表面积测试、程序升温还原和程序升温脱附等表征手段,考察了Mo对Ni-B/TiO2-Al2O3催化剂性能的影响。研究结果表明,Mo的添加显著提高了Ni-B/TiO2-Al2O3催化剂的活性和糠醇的选择性,当Mo质量分数为0.675%~1.250%时,糠醛转化率和糠醇选择性均达到100%;Mo能提高Ni-B/TiO2-Al2O3催化剂的热稳定性,部分氧化态物种易于还原,同时催化剂的吸氢强度减弱,化学吸附中心数增加,显著提高催化剂的活性。Mo的适量添加使产物糠醇在催化剂上易于脱附,防止其深度加氢,提高了糠醇的选择性。     

耐硫变换-甲烷化Mo/TiO_2催化剂的动力学研究

利用浸渍法制备了合成气耐硫变换-甲烷化Mo/TiO_2催化剂,采用正交实验考察了温度、水气体积比、氢气含量、一氧化碳含量和压力等因素对耐硫变换-甲烷化反应Mo/TiO_2催化剂反应性能的影响,并用极差分析法进行了分析,建立了包括15个动力学模型参数的耐硫变换-甲烷化催化剂动力学方程,探讨了动力学方程的适用性。实验结果表明,温度、水气体积比、氢气含量、一氧化碳含量和压力等因素对不同优化目标的影响不同;在实验考察的条件范围内,所建立的反应动力学方程的计算值与实验值较为一致,可以准确描述一氧化碳、氢气、二氧化碳、甲烷、乙烷等主要组分的反应速率,满足工业反应器的设计需要。