碱改性HZSM-5分子筛催化噻吩烷基化性能的研究

分别采用Na_2CO_3,Na_2CO_3/十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)混合碱对HZSM-5分子筛进行改性处理,利用X射线衍射仪(XRD)、BET法、扫描电子显微镜(SEM)、N2等温吸附脱附、氨程序升温脱附(NH3-TPD)等分析手段对碱处理前后的分子筛进行了表征,并考察了碱处理前后HZSM-5分子筛催化噻吩烷基化的性能。结果表明:采用Na_2CO_3/CTAB混合碱处理商业HZSM-5分子筛[n(Si O2)/n(Al2O3)为50],在Na_2CO_3溶液浓度为4 mol/L,c(CTAB)/c(Na_2CO_3)为0.050的最优条件下,分子筛的比表面积由改性前的318 m2/g增大到485 m2/g,催化噻吩烷基化反应的噻吩转化率、选择性则分别由改性前的35.47%,58.32%依次提高到93.57%,79.68%。     

工艺条件对HZSM-5催化剂噻吩烷基化反应性能的影响

采用碱和柠檬酸依次处理HZSM-5分子筛,制备出具有微孔-介孔多级孔HZSM-5催化剂,记为HZ(AC-0.5),通过X射线衍射(XRD)、比表面积(BET)、氨气程序升温脱附(NH3-TPD)等方法对改性前后的催化剂进行表征,并在小型固定床反应器上,考察了工艺条件对催化剂噻吩烷基化反应的影响。结果表明:在反应温度为120℃,反应压力为1.0 MPa,体积空速为1.0 h-1的条件下,HZ(AC-0.5)催化剂的噻吩烷基化转化率最高可达95.6%;催化剂反应重复进行5次后,噻吩的转化率明显下降,说明催化剂已经失活;对失活的催化剂进行高温处理再生后,其噻吩转化率为91.3%,说明高温处理后的再生催化剂依然具有较强活性。     

ZSM-5催化剂加氢脱硫与烯烃芳构化反应研究

采用Na2CO3溶液以及Na2CO3/TPAOH（四丙基氢氧化铵）混合碱溶液对不同硅铝比的ZSM-5分子筛进行处理,用XRD,BET,NH3-TPD,SEM等方法对碱处理前后的ZSM-5分子筛进行表征。结果表明：Na2CO3/TPAOH混合碱处理没有破坏ZSM-5分子筛原晶体形貌,且更利于增加分子筛的比表面积和介孔体积。以FCC汽油为原料,对碱处理后不同硅铝比的ZSM-5分子筛制得的Co-Mo/ZSM-5催化剂进行加氢脱硫及烯烃芳构化性能评价。结果表明,在反应温度为400 ℃、反应压力为2.5 MPa、氢油体积比为300∶1、反应空速为1.5 h-1的条件下,脱硫率为94.2%,芳烃收率为30.82％。     

不同HZSM-5催化剂上苯与乙醇的烷基化反应

 以正丁胺为模板剂、水玻璃为硅源、硫酸铝为铝源,采用水热晶化法合成出酸性和晶粒大小不同的ZSM-5分子筛,通过XRD、BET、SEM、NH3-TPD和Py-IR方法对催化剂进行了表征,并在连续流动固定床反应器上对其进行了苯与乙醇烷基化反应性能评价。结果表明,ZSM-5催化剂的酸性质是影响苯与乙醇烷基化反应中苯转化率和乙苯选择性的重要因素,晶粒大小在一定程度上对乙苯的选择性有影响。酸性弱、酸量少的小晶粒ZSM-5分子筛乙苯选择性和苯的转化率能同时达到最优。考察了操作条件对催化性能较好的小晶粒HZSM-5分子筛上苯与乙醇烷基化反应苯的转化率和乙苯选择性的影响,得到该催化剂的最佳反应条件：反应温度380 ℃,苯/醇摩尔比3 ~ 5,质量空速3 ~ 5 h-1。     

分子筛催化体系中汽油噻吩类含硫化合物烷基化反应脱硫的研究

考察了HY，Hβ，HZSM-5，SAPO-11四种分子筛催化剂对FCC汽油中噻吩类含硫化合物烷基化反应深度脱硫的影响。结果表明：在360℃，1MPa的反应条件下，强酸酸量比例大、B酸中心多的HZSM-5分子筛催化剂能达到催化噻吩类含硫化合物与烯烃进行烷基化转化的目的，使汽油中大部分含硫化合物经烷基化反应生成大分子含硫化合物进入更高沸点的馏分油中；另一方面，HZSM-5分子筛独特的孔结构能够有效地减少噻吩类的过度缩合，减少生焦和烯烃类的多聚，最大限度保证汽油产品收率。以量子力学理论为基础，运用分子模拟手段计算噻吩类含硫化合物的动力学直径，研究了含硫化合物及烯烃与ZSM-5的化学吸附作用，并根据计算结果提出了在分子筛催化体系中噻吩类含硫化合物烷基化的反应历程。     

USY分子筛催化噻吩烷基化性能的研究

以模拟汽油为原料,在小型固定床反应装置上,对4种硅铝比不同的USY型分子筛催化噻吩烷基化反应性能进行了评价。结果表明,硅铝摩尔比为11.15的USY 1分子筛具有较为适中的B酸量和L酸量,其总B,总L,强B,强L酸量分别为616.5,170.9,589.1,120.0μmol/g,USY 1分子筛催化噻吩烷基化的活性和稳定性明显优于其他3种USY分子筛。USY 1分子筛催化噻吩烷基化的最佳工艺条件为:反应温度140℃、反应压力0.4 MPa、模拟汽油质量空速3 h-1。在此优化条件下,模拟汽油的噻吩转化率达89.28%,催化剂的使用寿命为35 h。     

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%。     

ZSM-5和ZSM-11分子筛催化苯与甲醇烷基化反应研究

采用水蒸气辅助晶化法合成ZSM-5、ZSM-11和多级孔ZSM-11分子筛,运用XRD、SEM、NH3-TPD、N2吸附-脱附和TG方法对合成的分子筛进行表征。结果表明:所合成的ZSM-5和ZSM-11分子筛的比表面积、微孔体积、晶粒大小和酸性等物化性质相似;多级孔ZSM-11分子筛引入了大量介孔,微孔体积得以保留。合成的分子筛催化苯与甲醇烷基化反应结果表明,ZSM-11相对于ZSM-5表现出更高的反应活性和稳定性,这是因为C7、C8等芳烃分子在ZSM-11孔道内扩散更快;多级孔ZSM-11相对于微孔ZSM-11反应活性进一步提升,在反应温度460℃、压力0.2 MPa、质量空速3 h-1的条件下,苯转化率达到54.3%,甲苯和二甲苯总选择性达到91.9%,其中二甲苯选择性为37.9%,该催化剂在反应240 h内保持良好的稳定性,相对于微孔ZSM-11,寿命显著提升。     

ZSM-22和ZSM-35分子筛催化苯和甲醇烷基化反应研究

采用水热法合成了ZSM-22和ZSM-35分子筛,使用XRD、SEM、NH3-TPD、N2吸附-脱附、TPO、TG和拉曼光谱等方法对合成的分子筛进行表征,并将合成的ZSM-22和ZSM-35以及工业级 ZSM- 5分子筛用于苯和甲醇烷基化反应。结果表明：合成的ZSM-22和ZSM-35分子筛的外比表面积、微孔体积、酸性等性质相似,而两种分子筛的积炭位置、积炭速率以及石墨化程度不同。合成的ZSM-22和ZSM-35较工业生产的ZSM- 5酸性稍弱,催化苯和甲醇烷基化反应时,甲苯和二甲苯(TX)的总选择性更高,分别可达93.63%和96.50%,其中对二甲苯在二甲苯中的选择性显著高于ZSM-5分子筛,分别为51.96%和41.45%,而乙苯和C9+等副产物的选择性明显低于ZSM-5。     

多级孔ZSM-5分子筛的合成及催化苯、甲醇烷基化反应的研究

采用固相水热合成法,以有机硅烷作为添加剂,直接合成了多级孔ZSM-5分子筛。采用XRD、SEM、NH3-TPD、N2物理吸附等手段对多孔级ZSM-5分子筛进行了表征。结果表明,该分子筛拥有微孔和介孔2种孔道。苯、甲醇烷基化反应的研究表明,与普通ZSM-5分子筛相比,多级孔ZSM-5分子筛上苯的转化率提高了约8%,甲苯及二甲苯的选择性提高了约3%,收率提高了近9%。采用6%MgO/多级孔ZSM-5分子筛,苯、甲醇烷基化合适的反应条件为:温度460℃,质量空速6h-1,此时苯的转化率达到55%,甲苯及二甲苯的选择性超过90%,其中二甲苯的选择性超过35%。     

以分子筛催化剂催化的C4烷基化反应研究进展

阐述了分子筛催化剂催化的异丁烷与丁烯烷基化反应的研究进展。分子筛催化剂主要包括X、Y型分子筛、β-分子筛、ZSM-5、MCM-22、丝光沸石等。讨论了分子筛催化剂的组成、制备条件、烷基化反应条件等因素对反应的选择性和转化率的影响。     

ZSM-5/SBA-15催化甲苯与甲醇烷基化反应的研究

采用后合成法制备了ZSM-5/SBA-15微孔介孔复合分子筛,通过XRD、N2吸附-脱附等表征手段对催化剂结构进行分析,结果表明,ZSM-5/SBA-15既具有微孔结构又具有介孔结构。将ZSM-5/SBA-15复合分子筛应用于甲苯甲醇烷基化反应,在反应温度为400 ℃、质量空速为2 h-1、甲苯甲醇摩尔比为2的反应条件下甲苯的转化率为17.35%,对二甲苯的选择性为62.78%,对二甲苯的收率为10.89%。     

介孔分子筛MCM-41的合成及其催化噻吩与异丁烯烷基化反应性能

采用水热合成法制得不同硅铝比的介孔分子筛MCM - 41 ,并通过XRD ,BET ,NH3 -TPD方法对催化剂进行了表征 ,结果表明 ,弱酸性介孔分子筛HMCM - 41具有较高的相对结晶度、较大的比表面积、孔径和酸量。同时 ,不同焙烧方式对催化剂相对结晶度及比表面积影响较大 ,N2 气氛焙烧有利于保护介孔分子筛MCM - 41的骨架完整 ,提高其相对结晶度。以噻吩为模型化合物 ,异丁烯为烷基化剂 ,对HMCM - 41分子筛催化噻吩与异丁烯的烷基化反应性能进行了考察。在反应温度 80℃、常压、进料气体 (异丁烯 /N2 摩尔比为 1 /1 )流量 5ml/min、WHSV =2 33h- 1的条件下 ,噻吩转化率高达 95%以上     

纳米和微米ZSM-5分子筛在焦化苯乙基化反应体系中稳定性比较

以焦化苯乙基化合成乙苯为探针反应,研究了具有相同硅/铝摩尔比、不同晶粒尺寸的ZSM-5分子筛的催化性能。结果表明,纳米和微米ZSM-5分子筛稳定性差异与烷基化试剂种类密切相关。在焦化苯与乙醇的反应体系中,以微米ZSM-5分子筛为母体所得到的ZSM-5-m-25的稳定性较好;在焦化苯与乙烯的反应体系中,以纳米ZSM-5分子筛为母体所得到的ZSM-5-n-25分子筛的稳定性较好。     

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%。     

ZSM-11分子筛改性及其在苯、甲醇烷基化反应中的应用

采用NaOH溶液碱处理、HCl溶液酸处理、负载Mg等方法对ZSM-11分子筛进行改性。采用XRD,FE-SEM,NH3-TPD,N2吸附-脱附等方法对改性前后的分子筛及催化剂进行表征,结果表明：改性后的分子筛中引入了大量的介孔,但最大限度地保留了分子筛的晶型和微孔,负载Mg后,容易产生积炭副反应的强酸中心被覆盖。将改性后的分子筛催化剂用于苯、甲醇的烷基化反应中,在反应温度为460 ℃、反应压力为0.2 MPa、质量空速为3 h-1、n（苯）：n（甲醇）=1的条件下,苯转化率达到52.60%,甲苯、二甲苯总选择性达到89.91%,二甲苯选择性达到34.08%。苯、甲醇烷基化反应的稳定性实验结果表明,改性后分子筛催化剂在200 h内保持了反应活性的相对稳定。     

碱处理法制备微介孔ZSM-5及其加氢脱硫性能的研究

以不同浓度Na2CO3和NaOH溶液对ZSM-5分子筛进行脱硅处理,采用XRD,SEM,BET,NH3-TPD手段对处理前后的分子筛进行表征,并考察不同浓度碱液处理对ZSM-5分子筛加氢脱硫性能的影响。结果表明：碱处理可以得到微介孔结构的ZSM-5分子筛,并可调变分子筛的酸性,提高脱硫效果与烯烃芳构化活性;NaOH溶液对ZSM-5分子筛的晶体结构影响较大,低浓度的NaOH溶液（0.5 mol/L）处理后,ZSM-5分子筛的相对结晶度下降至90.8%;NaOH溶液浓度为1.0 mol/L时,ZSM-5分子筛的结晶度仅为78.3%,比表面积、孔体积和孔径均下降;Na2CO3溶液处理时,在得到微介孔结构ZSM-5分子筛的同时对ZSM-5分子筛的晶体结构影响较小,当Na2CO3溶液浓度为4.0 mol/L时,得到的催化剂在FCC汽油加氢脱硫及芳构化反应中,脱硫率高达94.2%,芳烃体积分数增加20.7百分点。     

碱处理对ZSM-5分子筛膜结构及其催化性能的影响

以片状或管状不锈钢为载体,采用原位生长法制备ZSM-5分子筛膜,考察了碱处理对ZSM-5分子筛膜结构及其催化性能的影响。结果表明,用0.2 mol/L的NaOH溶液处理ZSM-5分子筛膜时,碱处理温度偏高或时间偏长,均会导致分子筛膜表面出现裂痕,影响膜基界面结合强度;在合适的碱处理条件下,可避免分子筛膜出现裂痕,但不能如粉末样品那样产生介孔;碱处理可溶解分子筛膜表面的无定型物质,从而改善其催化性能。     

CTAB-NaOH混合液碱处理HZSM-35分子筛催化DME羰基化反应

采用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)-NaOH混合溶液对HZSM-35分子筛进行碱处理,并采用XRD、XRF、N2物理吸附-脱附、NH3-TPD、Py-IR、TPO手段对碱处理HZSM-35分子筛进行表征,同时将其应用于催化二甲醚(DME)羰基化反应。结果表明,采用NaOH浓度在0.1~0.6 mol/L范围的CTAB-NaOH混合溶液碱处理HZSM-35分子筛,可部分脱除HZSM-35分子筛微孔孔道内的无定形硅铝物种,提高其八元环的总酸量,使其在催化DME羰基化反应时的DME转化率(64.4%)比未碱处理(50.0%)和单独NaOH碱处理者(54.9%)均有一定程度的提高,同时有效地抑制了催化剂上积炭的生成,但乙酸甲酯选择性变化不明显。碱处理HZSM-35在DME羰基化反应中的催化性能不仅与其八元环的总酸量有关,而且还与其孔道扩散性能相关。     

Ni/（ZSM-5/MCM-41）催化剂的制备及其催化庚烷异构性能

以ZSM-5为硅源、NaOH为碱源、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,采用水热合成法制备ZSM-5/MCM-41复合分子筛,并浸渍负载金属Ni,制得金属-酸中心双功能催化剂;利用X射线衍射光谱、N₂吸附-脱附、氨程序升温脱附和透射电镜等表征手段,考察碱溶条件及Ni负载量对催化剂结构和性能的影响;进而考察催化剂对正庚烷异构化反应的催化性能。结果表明：制备ZSM-5/MCM-41复合分子筛的最佳碱溶条件为NaOH浓度1.5 mol/L、碱溶温度为40℃、碱溶时间30 min;得到的复合分子筛的酸性适宜且具有典型的微孔/介孔复合结构;负载Ni后,金属Ni均匀地分散在复合分子筛表面;使用2%Ni/(ZSM-5/MCM-41)催化正庚烷异构化反应,在反应温度290℃下,正庚烷的转化率达65.44%,异庚烷的选择性达70.59%。