全结晶MCM-22分子筛催化剂的制备及其催化性能

采用水热晶化法高效合成了全结晶的MCM-22分子筛催化剂,利用X射线衍射、扫描/透射电子显微镜、NH3-TPD等手段对催化剂的晶体结构、微观形貌、酸性质等进行了综合表征,并考察了催化剂在苯和乙烯液相烷基化制乙苯反应中的催化性能。结果表明,该全结晶MCM-22分子筛催化剂在160℃条件下40h即可完成晶化,相对结晶度达到100%。制得的分子筛为薄片层状结构,由100%活性组分组成。晶化后的催化剂成品仍维持条状形貌,机械强度达到82N/cm,满足工业应用需求。将该全结晶MCM-22分子筛催化剂应用于液相烷基化反应时,在反应温度180℃、反应压力3.5MPa、乙烯质量空速1h-1、苯与乙烯摩尔比为2.5的条件下运行1000h,催化剂表现出良好的反应活性、选择性和稳定性,乙烯转化率接近100%,乙基选择性约99.84%,重组分含量始终维持在1000μL/L左右。

MWW型分子筛的高效清洁合成及其在苯与乙烯烷基化反应中催化性能

研究了MWW型分子筛合成过程中模板剂六亚甲基亚胺加入量对产物晶相、结晶度、形貌、孔结构和酸性等物化性能的影响。结果表明,通过加入晶种,利用晶种的导向作用,能有效提高MWW型分子筛的晶化速率,大幅降低配料中有毒模板剂六亚甲基亚胺用量,达到分子筛高效清洁生产的目的。在制得的MWW型分子筛中加入黏结剂制成催化剂,工业装置操作条件下评价其在苯与乙烯液相烷基化反应中的活性、选择性、产物分布及稳定性等,并进行了2 000 h寿命试验,结果表明,乙烯转化率接近100%,乙基化选择性大于99.7%,催化剂性能稳定,满足工业应用要求。

无粘结剂ZSM-5催化剂改性及其甲苯与乙烯择形烷基化反应的催化性能

利用甲苯与乙烯的烷基化反应制备对甲乙苯,是一条具有技术经济性的合成工艺路线。本工作对无粘结剂ZSM-5分子筛催化剂颗粒进行了聚苯甲基硅氧烷(PPMS)修饰剂化学液相沉积(CLD)改性处理研究,考察了其对催化剂物化性质与择形烷基化反应性能的影响。在CLD改性过程中形成的SiO_(2)使ZSM-5孔口收窄、外表面酸性位点钝化,这可以有效阻止对甲乙苯异构化为间甲乙苯或邻甲乙苯。经过重复3次改性的无粘结剂ZSM-5可将对甲乙苯的择形选择性提高至97%以上,与改性的常规含粘结剂ZSM-5催化剂颗粒相比,CLD改性的无粘结剂ZSM-5催化剂颗粒具有更好的烷基化活性和反应稳定性。

改性Y型分子筛上苯与多乙基苯的液相烷基转移

为获得高性能的液相烷基转移反应催化剂,采用不同的方法对Y型分子筛进行改性处理。采用N_2吸附-脱附、程序升温脱附(NH_3-TPD)和吡啶吸附红外(Py-IR)等手段对样品进行了表征,并在连续微型固定床反应器中考察了改性Y型分子筛上苯和多乙基苯烷基转移反应的催化性能。结果表明,催化剂的烷基转移反应性能与Y型分子筛的孔道和B酸量有密切的关系。通过铵离子交换和酸处理改性均可以提高催化剂的B酸量、比表面积、孔容和孔径;水蒸汽处理会降低酸量;铵离子交换和酸处理复合改性的Y型分子筛催化性能最好。适宜的反应条件为:反应温度180~240℃,反应压力2.5~4.0 MPa,总物料重量空速3~5 h^(-1),苯与二乙苯的质量比2~4,在该条件下二乙苯转化率大于65%,乙基选择性大于98%。该催化剂性能稳定,1 000h运行后活性仍没有下降。

MgO改性无粘结剂ZSM-5分子筛制备及催化苯与乙烯烷基化反应性能

通过气固相晶化法使成型ZSM-5催化剂中粘接剂结晶转化,合成了无粘结剂ZSM-5分子筛催化剂条形颗粒,并采用浸渍法对其进行了MgO改性及制备。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、氮气物理吸附、NH3程序升温脱附(NH3-TPD)等手段表征了催化剂物化性质和酸性质。考察了其在苯和乙烯烷基化反应中的择形催化性能,并进行了合成乙苯联产对二乙苯的探索实验,研究了催化剂中粘结剂和MgO对反应活性、择形选择性、稳定性等性能的影响。结果表明:MgO改性不仅钝化了ZSM-5分子筛外表面酸性,还能进入孔道使分子筛酸量减少,使得整体酸强度减弱。相较于含粘结剂的分子筛催化剂,MgO改性后的无粘结剂ZSM-5分子筛催化剂具有更好的改性择形催化性能,表现出优异的反应活性、对二乙苯择形选择性。而且因为无粘结剂ZSM-5分子筛具有丰富的微-介孔复合结构与合适的酸性,该催化材料具有较好的反应稳定性。

低钠合成纳米β分子筛及其液相烷基化性能

为了得到适用于高效液相烷基化反应需求的β分子筛材料,通过调变钠/硅摩尔比(简称钠/硅比)条件,水热合成得到不同的β分子筛样品,采用XRD、ICP、FT-IR、TG-DTA、UV-Raman、SEM、N_(2)吸附-脱附、NH_(3)-TPD和^(29)Si、^(27)Al MAS NMR等表征手段对分子筛样品进行分析,考察了不同钠/硅比对产物晶相组成、晶体尺寸、孔结构与酸性质等的影响。结果表明:无钠合成的产品结晶度较低;而过高的钠/硅比则容易诱导杂相的形成;相对低含量的碱金属钠离子作为助剂,可以充分协同发挥微量L-赖氨酸中活性氨基的络合限域效用,大幅增强模板剂季铵根阳离子在β合成中的结构导向作用,有效促进更多的Si、Al原子进入分子筛骨架,提升晶体结构的可控性和稳定性,并具有高产率、高结晶度和良好分散性等优点。钠/硅比0.02合成的纳米β分子筛具有更高孔体积和多级孔贯通性好的优势,在床层温度为160℃、反应压力为3.5 MPa、质量空速为6.0 h^(-1)、n(苯)/n(乙烯)为3条件下,催化苯与乙烯液相烷基化制乙苯反应,反应时间为12 h时,该H-β催化剂上的乙烯转化率达到82.3%,产物中乙基、乙苯的选择性达到99.9%、73.2%,展现出优异的低温活性和产物选择性。

不同有机结构导向剂合成MCM-22分子筛及其催化性能

分别以六亚甲基亚胺(HMI)、哌啶(PI)和高哌嗪(HPZ)为有机结构导向剂(OSDA)水热晶化法合成了MCM-22分子筛,采用XRD、SEM、N2吸附-脱附等分析方法对合成的MCM-22分子筛进行表征,利用苯与乙烯液相烷基化制乙苯反应和1,3,5-三异丙苯裂解反应考察了MCM-22分子筛的催化性能。实验结果表明,采用HMI、PI及HPZ三种OSDA均能合成高结晶度的MCM-22分子筛,其中,以PI和HMI为OSDA合成的MCM-22分子筛具有较好的催化性能,PI可用作MCM-22分子筛合成的备选OSDA,但需要严格控制原料组成及晶化条件;以HPZ合成的MCM-22分子筛催化性能不理想。