介孔ZSM-5沸石的制备及在2-甲基萘甲基化反应中的应用

以γ-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)为硅烷偶联剂,采用硅烷化晶种法制备介孔ZSM-5沸石,并利用XRD、FT-IR、SEM、TEM、N₂吸附-脱附、NH₃-TPD等手段对其进行表征。结果表明,APTES硅烷化晶种法可以合成出具有介孔结构的纯相ZSM-5沸石,该样品为由若干纳米晶粒团聚而成的粒径300~500 nm的球形颗粒,并且可以通过调变APTES加入量来调节ZSM-5沸石的晶粒尺寸及其孔道结构。该介孔ZSM-5沸石催化剂用于2-甲基萘（2-MN）与甲醇烷基化生成2,6-二甲基萘反应中, 2-MN初始转化率为40%(而未加APTES者仅为30%),反应至10 h,2-MN转化率仍可达32%(而未加APTES者已降至16%)。     

纳米ZSM-5分子筛的酸脱铝改性及其催化萘和甲醇的烷基化反应性能

分别采用盐酸、草酸、柠檬酸对晶种引导的无模板剂合成的纳米ZSM-5分子筛进行脱铝改性,利用XRD、N₂吸附-脱附、²⁷Al NMR、XRF、NH₃-TPD、Py-IR等方法对其进行表征,并考察了不同种类的酸脱铝对ZSM-5分子筛的结构、酸性及其催化萘与甲醇的烷基化反应性能的影响。结果表明,盐酸、柠檬酸与草酸均可脱除分子筛的骨架铝和非骨架铝,但3种酸对分子筛的脱铝程度不同。纳米ZSM-5分子筛经酸脱铝后,在脱除了部分强酸中心的同时产生了一定比例的二次介孔,有效地改善了反应物和产物的扩散性能,使催化萘与甲醇的烷基化反应的萘转化率、2,6-二甲基萘(2,6-DMN)选择性和产物中n(2,6-DMN)/n(2,7-DMN)均有不同程度的提高,并且表现出更强的抗失活能力。     

中空ZSM-5分子筛的制备及其在2-甲基萘烷基化合成2,6-二甲基萘中的应用

通过在溶胶-凝胶过程中添加适量成核促进剂NaH_2PO_4进行凝胶控制,经一步水热晶化法合成出具有中空结构小晶粒ZSM-5分子筛,并通过XRD、FTIR、SEM、TEM、激光粒度分析和N_2吸附-脱附等手段对其结构进行了表征。表征结果显示,成核促进剂的添加使得合成的ZSM-5分子筛形貌更加规则,晶粒大小更为均一,晶粒出现中空结构。在2-甲基萘烷基化合成2,6-二甲基萘的过程中,制得的中空ZSM-5分子筛表现出较好的稳定性、活性和选择性。在反应温度400℃、2-甲基萘重时空速0.5 h~(-1)的条件下,2-甲基萘初始转化率大于28%;反应12h后仍保持在25%以上,2,6-二甲基萘收率最高可达10.5%。     

氯铝酸盐离子液体催化β-甲基萘歧化反应

对三氯化铝-氯代丁基甲基咪唑([Bmim]Cl-AlCl_3)、三氯化铝-氯代丁基吡啶(BPC-AlCl_3)、三氯化铝-四甲基氯化铵([Me_4N]Cl-AlCl_3)离子液体催化β-甲基萘(β-MN)歧化制备2,6-二甲基萘(2,6-DMN)进行了研究。通过正交实验,考察了3种不同阳离子型离子液体中反应温度、AlCl_3在离子液体中所占的摩尔分数及催化剂质量分数等反应条件对β-MN歧化反应的转化率和2,6-DMN选择性的影响,对比了3种阳离子型离子液体的催化反应性能。结果表明：[Bmim]Cl-AlCl_3酸性离子液体最适合催化β-MN歧化反应。在反应温度160℃、AlCl_3摩尔分数0．8、催化剂质量分数14%条件下,β-MN转化率可达42．9%,2,6-DMN的选择性达到40．6%。反应系统中微量水是使离子液体失活的主要原因。     

纳米晶堆积多级结构ZSM-5分子筛的制备及表征

采用水热合成法制备了纳米晶堆积多级结构ZSM-5分子筛,通过正交设计考察了晶化温度、晶化时间和pH值3个因素对其结构性能的影响。在小型固定床反应器上考察了纳米晶堆积多级结构ZSM-5分子筛制备条件对噻吩烷基化反应的影响。结果表明:在晶化温度170℃、晶化时间24 h、pH值11.5条件下制备的纳米晶堆积多级孔ZSM-5分子筛,表面积390.0～434.0 m~2/g、总孔容0.28～0.31 cm~3/g、平均孔径8.2 nm,颗粒粒径小于100 nm,具有较多的颗粒间堆积孔和适宜的酸量与酸强度,水热稳定性和热稳定性也较高,适合噻吩烷基化反应。     

氟硅酸铵改性的HZSM-12分子筛催化合成2,6-二甲基萘

 采用同晶置换的方法制备了系列氟硅酸铵改性的HZSM-12分子筛。对改性前后的分子筛进行了XRD、NH3-TPD、Py-IR、N2物理吸附等表征,并在固定床微型反应实验装置上考察了它们对萘与甲醇烷基化反应合成2,6-二甲基萘的催化性能。结果表明,氟硅酸铵改性提高了HZSM-12分子筛的结晶度,在分子筛晶格中产生了二次介孔,增大了分子筛的介孔孔容和总孔容,有效地改变了分子筛的酸量及酸强度分布。经适宜浓度的氟硅酸铵水溶液改性后,HZSM-12分子筛对萘与甲醇烷基化反应的催化性能得到明显改善,在保持良好催化活性的基础上有效地提高了2,6-DMN的选择性及2,6-DMN/2,7-DMN摩尔比,反应6 h后2,6-DMN的选择性和2,6-DMN/2,7-DMN摩尔比分别为26%和1.93。     

择形催化合成2,6-DMN的研究进展

介绍了2,6-二甲基萘(2,6-DMN)的制备方法,详细论述了萘、甲基萘在分子筛催化剂上择形催化合成2,6-DMN的研究进展,提出了择形催化合成2,6-DMN的研究方向。     

纳米晶堆积多级结构ZSM-5分子筛的设计合成及其催化甲醇制丙烯反应性能

采用硅凝胶原位转化自组装的方法,并且没有使用第二模板剂或有机添加剂情况下,成功地水热合成了纳米晶堆积多级结构ZSM-5分子筛。对合成样品进行了N₂吸附-脱附、SEM、TEM和XRD表征,并考察其催化甲醇转化制丙烯(MTP)反应性能。结果表明,多级结构ZSM-5分子筛由50~90 nm的ZSM-5晶体堆积而成,具有丰富的介孔结构;其介孔孔容和外比表面积相对常规ZSM-5分子筛和纳米晶ZSM-5分子筛都有较大的提高,并且结晶度良好。相对于纳米晶ZSM-5分子筛,纳米晶堆积多级结构ZSM-5分子筛由于其结构上的优势,具有更好的扩散性能,能够有效地提高催化寿命及丙烯选择性,在产品分离上也具有极大的优势。     

SAPO-11分子筛择形催化萘甲基化反应

以SAPO-11分子筛为催化剂,在常压、气相条件下,研究了萘与甲醇烷基化合成2,6-二甲基萘(2,6-DMN)的情况,并与HZSM-5,HB,HUSY分子筛催化剂进行了对比。实验结果表明,SAPO-11分子筛催化剂具有优异的2,6-DMN选择性,在350℃、0.1MPa、萘重时空速0.24h~(-1)、n(萘):n(甲醇):n(1,3,5-三甲苯)=1:5:3.5的条件下,2,6-DMN的选择性和2,6-/2,7-DMN的摩尔比分别达到40.5%和1.96,远远大于热力学平衡值;同时,SAPO-11分子筛催化剂也显示出了较高的活性和稳定性。结合催化剂的比表面积、孔道结构和酸性,对不同分子筛催化剂的反应性能进行了探讨和比较。结果表明,SAPO-11分子筛特殊的孔道结构和相对较弱的酸性,不仅能有效筛分DMN异构体,而且能抑制2,6-DMN发生异构化反应,提高了2,6-DMN的选择性和2,6-/2,7-DMN的摩尔比。     

超临界条件下β-甲基萘的歧化反应

研究了HZSM-5沸石催化β-甲基萘（β-MN）歧化合成2，6-二甲基萘（2，6-DMN）的反应。通过正交试验，优化了β-MN歧化的反应条件。控制反应温度为420℃，质量空速（MHSV）为0．6h^-1，考察了反应压力对β-MN歧化的转化率、2，6-DMN选择性以及HZSM-5沸石使用寿命的影响。采用TPD-NH3和TG表征了常压和超临界态下反应前后催化剂的性能。结果表明，随着反应压力的升高，β-MN歧化的转化率提高，HZSM-5沸石使用寿命延长。当反应体系进入超临界态时，反应70h，反应转化率可维持在14％以上，而常压下反应8h，反应转化率已降至1．23％。在超临界条件下进行β-MN歧化反应不仅可以提高催化反应活性，而且还能原位维持催化剂的活性，延长催化剂的寿命。     

改性HM催化剂上2-甲基萘的择形异丙基化反应

 采用等体积浸渍法制备了不同含量CeO2和MgO复合改性的HM催化剂,以2-甲基萘与异丙醇的异丙基化反应为探针,在固定床反应器上考察其催化性能。结果表明,2-甲基萘择形异丙基化反应的最佳条件是反应压力2 MPa、反应温度200℃、n(2-MN): n(i-PrOH): n(Cyclohexane)=1: 3: 70。在20%质量分数的CeO2改性后的HM催化剂上,在上述最佳反应条件下反应8 h后,2-甲基萘的转化率为37.7%,目的产物2-甲基-6-异丙基萘(2,6-MIPN)的选择性和产率分别为83.0%和28.7%;在加入少量MgO复合改性后的HM催化剂上,2,6-MIPN的选择性达到89.5%。CeO2和MgO的复合改性使分子筛内、外表面的强酸酸量减少,抑制了非择形催化反应的发生,提高了2-甲基-6-异丙基萘的选择性。     

β分子筛催化剂催化合成2,6-二甲基萘

在β分子筛催化剂上研究萘和甲醇的烷基化反应 ,考察醇萘摩尔比、温度、压力及金属杂原子改性Hβ催化剂对萘转化率和 2 ,6-二甲基萘 (DMN)选择性的影响。结果表明 ,甲醇在反应中不仅作为反应物 ,而且具有很好的溶剂作用 ,且甲醇加入量存在最佳值 ;其它条件不变时 ,随温度和压力的升高 ,萘转化率增加 ,2 ,6-DMN选择性先增加后减小 ;随反应时间的延长 ,萘转化率先增加后降低 ,2 ,6-DMN选择性变化不大 ;用Zn改性的 β分子筛催化剂能较好的合成 2 ,6-DMN ,其活性较高 ,选择性的变化趋势与其它杂原子改性的催化剂不同 ,随温度升高目的产物的选择性先迅速提高 ,而后趋于平缓     

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%。     

以苏州高岭土为原料合成ZSM-5分子筛

以苏州高岭土为原料,在水热体系中成功地合成了ZSM-5分子筛.采用XRD,SEM,FT-IR及N2吸附手段对合成的ZSM-5分子筛的结构及酸性分布进行了表征;以大庆VGO为原料,在重油微反装置上对合成的ZSM-5分子筛催化剂进行了催化性能评价.结果表明,这种ZSM-5分子筛与化学合成法得到的ZSM-5分子筛物化性质类似,具有良好的结晶度.这种合成的ZSM-5分子筛中强酸都是以B酸为主,L酸量较少,有利于催化裂化反应的进行;这种合成的ZSM-5分子筛催化剂作为普通催化裂化催化剂的添加剂,使丙烯收率由7.12%上升到9.78%,液化石油气收率由22.97%上升到29.88%,对丙烯具有较好的选择性,增产丙烯效果明显.     

In-situ Synthesis of ZSM-5 Zeolite from Metakaolin/Spinel and Its Catalytic Performance on Methanol Conversion

ZSM-5 zeolite was in-situ synthesized from metakaolin or spinel by incorporating additional silica and alumina sources, respectively. The ZSM-5 zeolite was characterized by X-ray diffractometry (XRD), scanning electron microscopy (SEM), Fourier transform infrared (FT-IR) spectroscopy and N2 adsorption measurement. This supported zeolite was tested on the methanol to propylene (MTP) processes. Experimental results showed that the ZSM-5 zeolite exhibited high selectivity for propylene. The yield of propylene on ZSM-5 zeolite made from metakaolin was increased by 17.73%, while that on ZSM-5 zeolite made from spinel was raised by 9.90%, compared to that achieved with the commercial ZSM-5 zeolite. The significant increase in propylene production is probably due to the distinctive morphology of the ZSM-5 zeolite, which possessed a rough external surface covered with sphere-like particles and distribution of small crystals sized at around 400-500 nm. This morphology could help to generate more crystal defects so that more active centers could be exposed to the reaction mixture. In addition, the zeolite product had a gradient pore distribution and many medium Bronsted acid sites, both of which might also contribute to the increased propylene production.