不同分子筛负载Pd催化剂催化苯加氢烷基化制备环己基苯

以不同分子筛为载体,采用浸渍方法制备了一系列Pd/分子筛催化剂,采用XRD、NH3-TPD、BET和SEM表征方法对不同分子筛进行表征,并考察了低温下不同分子筛酸性和孔结构对Pd/分子筛催化剂催化苯加氢烷基化制备环己基苯(CHB)性能的影响。结果表明：苯加氢烷基化反应的催化性能受不同分子筛酸量和孔结构的影响,以小孔道、高酸量的HZSM-5、H-IM-5分子筛和大孔道、低酸量H-RZM的分子筛为酸性组元的Pd/分子筛催化剂,苯转化率(<16%)和环己基苯选择性较低(<45%);以大孔道、适中酸量的HBETA和HMCM-49 分子筛为酸性组元的Pd/分子筛催化剂,苯转化率和环己基苯选择性明显提高,可分别达36.61%、62.85%和34.69%、71.55%;HY分子筛具有较开阔的孔道、较高酸量,Pd/HY催化苯加氢烷基化反应的苯转化率(48.63%)和环己基苯选择性最高(82.94%),是较为合适的低温苯加氢烷基化反应的酸性组元。     

苯加氢烷基化制环己基苯催化剂的制备与工艺条件的考察

采用等体积浸渍法制备了Ni-Cu/Hβ双功能催化剂,采用XRD、N2吸附-脱附、TEM和NH3-TPD方法对催化剂进行了表征,并将其用于催化苯加氢烷基化制备环己基苯的反应,考察了催化剂的制备条件(Ni负载量、Ni和Cu的来源、助催化剂的种类)和反应条件(反应时间、反应温度、氢气压力、催化剂用量)对反应的影响。实验结果表明,适宜的催化剂制备条件和反应条件为:Ni和Cu的来源分别为乙酸镍和硝酸铜、负载量分别为4%(w)和0.2%(w);反应温度210℃、氢气压力2 MPa、反应时间1 h、催化剂用量5%(w)(基于苯的质量)。在此条件下,苯的转化率可达57.74%,环己基苯的选择性可达71.38%。催化剂的金属活性位和酸性是苯加氢烷基化的关键因素。     

低温固定床Ni/HY催化苯加氢烷基化制环己基苯

采用浸渍法制备了Ni/HY苯加氢烷基化双功能催化剂，采用XRD、Py-IR、NH3-TPD和NMR等手段对催化剂的结构进行了表征，并将其应用在低温、可连续生产的固定床反应器中。考察了金属Ni质量分数(1%~5%)、酸性组分(HY、Hβ和HMCM-49分子筛)以及反应工艺条件(反应温度、反应压力、质量空速和氢/苯摩尔比)对苯加氢烷基化产物分布的影响。结果表明：在反应温度110℃、压力1.4 MPa、氢/苯摩尔比0.65和质量空速 0.85 h-1的优化条件下，Ni质量分数为4%时与HY酸性组分组成的双功能催化剂能够实现低温、连续、有效地合成环己基苯，苯的转化率为40%，环己基苯的选择性为75%，可连续稳定运行200 h。     

环己基苯氧化-分解联产苯酚和环己酮技术的研究进展Ⅰ.苯加氢烷基化制备环己基苯

苯通过加氢烷基化反应制备环己基苯,再经氧化-分解反应可同时得到苯酚和环己酮2种重要化工原料,是近些年发展起来的生产苯酚和环已酮的新途径;该工艺与传统异丙苯氧化生产苯酚方法相比,副产了高附加值的环己酮,解决了丙酮生产过剩的问题。比较了苯加氢烷基化、环己烯与苯烷基化和联苯选择加氢制备环己基苯3种方法,重点对苯加氢烷基化所涉及的化学反应、催化机理、双功能催化剂、反应工艺及流程的研究进展进行概述。并指出了该技术存在的问题,对其今后的发展提出了建议。     

碱处理Hβ分子筛催化苯与乙烯液相烷基化反应

采用不同浓度的氢氧化钠溶液对Hβ分子筛进行碱处理,然后使用X射线衍射、X射线荧光光谱、NH₃程序升温脱附等技术进行表征,并用于催化苯与乙烯烷基化反应。结果表明：与Hβ原粉相比,碱处理后的分子筛表现出更高的催化活性,这主要由于改性后Hβ晶体表面上的非晶态颗粒被清除,反应物和产物的扩散效果增强,从而提高了分子筛的催化活性;即使碱液浓度较高造成分子筛结构坍塌,所得碱处理分子筛仍然表现出较好的选择性。其中,采用0.08 mol/L 氢氧化钠溶液,在60 ℃下碱处理60 min所得Hβ分子筛催化苯与乙烯烷基化反应的性能最好,转化率为87.29%,乙苯选择性为91.67%。     

Hβ分子筛烷基化脱除FCC汽油中高含量噻吩硫的研究

根据Hβ分子筛、γ-Al2O3以及其它活性成分在催化剂中所占比例的不同,用混捏法制得一系列催化剂,在微型固定床反应装置上考察了分子筛所占比例、焙烧温度以及添加其它活性成分改性对该催化剂烷基化脱除高含量噻吩硫的活性和寿命的影响,并用Pyridine-IR和XRD对催化剂进行了表征。结果表明,Hβ分子筛质量分数为50%,制得的催化剂烷基化脱噻吩硫效果最佳;增加B酸可提高催化剂的活性,增加L酸可延长催化剂的寿命;催化效果最好的催化剂可以通过烧焦再生恢复活性。     

HZSM-5分子筛催化苯与氯乙烷烷基化反应

在固定床反应器中以HZSM-5分子筛为催化剂,进行了苯与氯乙烷烷基化反应的实验。考察了HZSM-5分子筛的n(SiO2)∶n(Al2O3)、反应温度、n(苯)∶n(氯乙烷)和液态空速(LHSV)等因素对烷基化反应的影响。实验结果表明,随n(SiO2)∶n(Al2O3)的增大,HZSM-5分子筛的酸量减少,酸强度减弱;n(SiO2)∶n(Al2O3)=25的HZSM-5分子筛的催化活性较高;采用HZSM-5分子筛(n(SiO2)∶n(Al2O3)=25)催化苯与氯乙烷的烷基化反应的适宜操作条件为:573～613K,n(苯)∶n(氯乙烷)=8.0～10.0,LHSV=4～6h-1。在593K时,苯的转化率达到9.56%(x),乙苯选择性达到97.44%(x)。低温时烷基化反应中未发现二甲苯异构体生成,高温时有极少量的二甲苯异构体生成。     

化学液相沉积改性Hβ分子筛催化剂催化甲基萘与甲醇烷基化反应

研究了用正硅酸乙酯化学液相沉积改性的Hβ分子筛催化剂催化甲基萘与甲醇的烷基化制备2,6-二甲基萘(2,6-DMN)的反应。考察正硅酸乙酯沉积条件对Hβ分子筛催化剂的骨架结构、比表面积、表面酸性及对甲基萘与甲醇的烷基化反应催化性能的影响。优化了溶剂种类、沉积时间、正硅酸乙酯沉积量等改性条件。实验结果表明,改性后的Hβ分子筛的骨架结构基本不变,比表面积减小,表面酸中心数减少;对甲基萘与甲醇的烷基化反应,改性后的Hβ分子筛催化剂的催化活性下降,而择形性能明显提高。     

磷改性β分子筛的制备及其在苯与乙烯烷基化反应中的应用

通过采用高温带压磷酸二氢铵溶液对β分子筛进行磷改性得到改性β分子筛催化剂,考察其在苯与乙烯高空速烷基化反应中的催化活性,并对其结晶度、元素组成、酸量、酸类型及骨架结构等物化性质进行表征。结果表明：经磷改性后,β分子筛催化剂的总酸量和B酸、L酸中心浓度均有明显提高,且磷元素的引入使改性β分子筛催化剂在31P MASNMR和27Al MASNMR表征谱图中,在化学位移为－30.908和41.392处均有一强吸收峰,证明β分子筛的骨架结构中有P（4Al）和Al（4P）四配位结构出现,稳定了骨架铝,提高了催化剂的活性稳定性。当P2O5在催化剂中的质量分数为2%时,该催化剂在苯与乙烯高空速烷基化反应中的活性稳定性最佳。     

MCM-22分子筛用于苯与丙烯烷基化反应的研究

采用两种改性剂对MCM-22分子筛改性处理,并对其在低温、低苯烯比(摩尔比)条件下的催化性能进行评价。结果表明,在140℃、苯烯比为1.52时,改性剂A处理的MCM-22分子筛有较好的催化活性和稳定性,苯的平均转化率达44.0%,在反应100h时,催化剂活性依然很高,且其产物中的正丙苯含量维持在170μg/g以下。     

晶化时间对Hβ分子筛结构及噻吩烷基化反应的影响

以四乙基氢氧化铵为模板剂,偏铝酸钠为铝源,氢氧化钠为钠源,硅胶为硅源,在不同晶化时间下水热合成了Hβ分子筛。采用X射线衍射(XRD)仪、扫描电子显微镜(SEM)、N2吸附-脱附(BET)法、氨程序升温脱附法对Hβ分子筛结构性质进行了表征。考察了晶化时间对分子筛结构和对噻吩烷基化性能的影响。表征结果表明:当晶化时间为120 h时,有利于Hβ分子筛的合成,合成的Hβ分子筛形貌规则且均匀、表面呈略粗糙的截顶八面体颗粒状,表面积和孔体积较大,酸性适中,且没有产生丝光沸石杂晶,纯度最佳。噻吩烷基化反应结果表明:晶化120 h得到的分子筛具有较高的噻吩转化率(93.2%),此时该催化剂上1-己烯对噻吩的选择性为76.7%。     

HZSM-5分子筛催化苯与碳酸二乙酯烷基化合成乙苯

在连续流动固定床反应器上,用HZSM-5分子筛催化苯与碳酸二乙酯(DEC)进行烷基化反应合成乙苯;采用X射线衍射、NH3程序升温脱附和吡啶吸附红外光谱等手段对HZSM-5分子筛进行了表征;考察了HZSM-5分子筛的硅铝比n(SiO2)∶n(Al2O3)、反应温度和原料配比对烷基化反应的影响。实验结果显示,随硅铝比的增加,HZSM-5分子筛的酸量减少,酸强度减弱;硅铝比为200的HZSM-5分子筛的催化活性最高。以硅铝比200的HZSM-5分子筛为催化剂,适宜的烷基化反应条件为:反应温度653K、反应压力0.5MPa、n(苯)∶n(DEC)=4、重时空速1h-1、催化剂用量5mL。在此条件下,苯的转化率为42.5%,乙苯的选择性达到85.5%。     

镁改性ZSM-5分子筛的制备及其催化苯与甲醇烷基化反应性能

制备了不同镁负载量的镁改性多级孔ZSM-5催化剂,采用X射线衍射、N₂吸附-脱附、NH₃程序升温脱附等分析手段对镁改性ZSM-5催化剂进行表征,考察了反应温度、质量空速、原料配比、镁负载量对镁改性ZSM-5催化剂催化苯与甲醇烷基化反应性能的影响,并对催化剂稳定性进行评价。结果表明：镁改性ZSM-5催化剂催化苯与甲醇烷基化反应最佳的工艺条件为：反应温度470 ℃,质量空速2.0 h^-1,苯与甲醇摩尔比1∶1;在最佳工艺条件下,镁负载量（w）为3%的改性ZSM-5催化剂可连续运行1 300 h,苯平均转化率大于54%,甲苯和二甲苯的平均选择性大于90%,乙苯平均选择性低于1.5%;催化剂再生后的反应活性和稳定性与新鲜催化剂相当;催化剂经过了工业试验验证,具备工业应用前景。     

柠檬酸改性对Hβ分子筛烷基化性能的影响

研究了柠檬酸处理对Hβ沸石表面酸性、孔结构及苯与丙烯烷基化催化性能的影响,应用高斯法对NH3-TPD结果进行了拟合.结果表明,Hβ的表面酸性及孔结构的变化与柠檬酸的浓度有关当柠檬酸浓度降低时,酸密度增加;柠檬酸浓度较低时会导致比表面积和孔体积增加,而浓度较高则会引起比表面积和孔体积的下降.苯与丙烯的烷基化结果表明,较高酸强度、较低酸密度和较低孔体积催化剂,其寿命较短.     

多级孔β分子筛在噻吩烷基化反应中的催化性能

将β分子筛用NaOH溶液处理后得到多级孔β分子筛,采用XRD、SEM、FTIR、N_2吸附-脱附、XRF和NH_3-TPD方法对处理前后的β分子筛进行表征,并研究了它在噻吩烷基化反应中的催化性能。表征结果显示,NaOH溶液处理在保持β分子筛微孔骨架结构的同时,增加了它的介孔比表面积和介孔体积,并调变了酸性。实验结果表明,在反应压力0.85 MPa、反应温度160℃、反应时间2 h、催化剂质量1 g的条件下,以0.1 mol/L NaOH溶液处理60 min得到的多级孔β分子筛作为催化剂时,噻吩转化率和烷基化选择性最高,分别为94.6%和70.1%。     

MgO改性MCM-22分子筛催化苯与碳酸二乙酯的烷基化反应

以Mg(NO3)2为前体,在MCM-22分子筛上负载不同量的MgO,制备了MgO改性的MCM-22分子筛(MgO/MCM-22)催化剂;在固定床连续微反装置上,考察了MCM-22分子筛原粉和MgO/MCM-22催化剂对苯与碳酸二乙酯进行烷基化反应合成乙苯的催化性能;采用XRD、BET、NH3-TPD和吡啶吸附红外光谱等手段对催化剂进行了表征。实验结果表明,随MgO负载量的增加,苯的转化率逐渐降低,而乙苯的选择性逐渐升高。表征结果显示,随MgO负载量的增加,催化剂的酸强度减弱,酸量减少;催化剂的比表面积和孔体积也随MgO负载量的增加而减小,从而导致苯的转化率随MgO负载量的增加而逐渐降低;而减少的酸中心抑制了副反应的发生,因此乙苯的选择性随MgO负载量的增加而增大。适宜的MgO负载量(质量分数)为3%。     

苯液相烷基化的HY分子筛催化剂的改性

在改性的HY分子筛催化剂上进行苯与乙烯的液相烷基化反应,研究了焙烧温度和水蒸汽处理条件等对催化剂性能的影响。用TPD、IR、XRD、比表面和孔径分布测定等方法研究了催化剂的晶相结构、表面酸性质和催化活性之间的一些规律。     

分子筛催化萘酚的长链烷基化反应

研究了Hβ,HY,USY和HZSM-5 4种分子筛催化剂对β-萘酚和三聚丙烯烷基化反应的催化性能.结果表明,这4种催化剂中,Hβ对萘酚烷基化的催化活性较高,其转化率和选择性分别为52.1%和86.3%;沸石的孔结构和酸量是影响反应转化率和选择性的主要因素.通过红外光谱与核磁共振波谱证明了反应产物为壬基萘酚,并对反应机理进行了探讨.     

MWW分子筛结构及其催化苯/乙烯烷基化反应性能的研究

对自制的MWW分子筛催化剂与国外催化剂进行了结构和催化性能的比较。通过XRD,SEM,FT-IR,29Si MAS NMR,PSD,BET等表征,发现MWW分子筛为典型的MCM-22分子筛,具有平均直径约4 m的薄饼状形貌。与国外WBZ-1催化剂相比,MWW分子筛的比表面积和B酸/L酸中心之比略高,而骨架Si/Al比和机械强度略低。通过苯/低含量乙烯烷基化制乙苯反应性能的研究,发现MWW分子筛催化剂比国外WBZ-1催化剂表现出更好的催化性能,具有更高的乙烯转化率和乙苯选择性以及更好的催化稳定性。在反应温度230 oC、反应压力2.5 MPa、苯体积空速5 h-1、苯/乙烯摩尔比4.5的条件下,MWW分子筛催化剂上乙烯转化率平均为97.1%,乙苯选择性平均为95.3%,乙基化选择性平均为99.5%,并且在反应运行1 000 h以上时仍能维持良好的催化反应性能。     

亚临界甲醇相Hβ分子筛催化制备生物柴油

研究了在亚临界甲醇相Hβ分子筛催化酯交换反应制备生物柴油的反应条件。结果表明,在n(甲醇): n(油脂)=12.5:1、催化剂用量为油脂质量的5%、反应温度300℃、反应时间2 h条件下,收率92.8%。为了在低醇油摩尔比时获得较高生物柴油收率,在第1次酯交换结束后,分出甘油,再加入甲醇继续进行第2次酯交换反应。在相同条件下,两次酯交换反应制备生物柴油的收率均高达98%。