CTAB辅助晶种法制备ZSM-5催化MTP反应

在晶种法合成过程中添加不同比例的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为晶体生长抑制剂制备了一系列纳米ZSM-5团聚体分子筛样品。采用XRD、SEM、ICP、氩气物理吸附、NH_(3)-TPD等分析手段表征了催化剂的孔结构和酸性等,并阐述了CTAB对ZSM-5分子筛物化性质的影响:适量CTAB的添加在促进ZSM-5分子筛晶化的同时可抑制晶体的进一步生长,使初级纳米晶粒产生团聚,增加了比表面积,促进了微孔孔道的构筑,增加了酸性位点。采用固定床反应器评价了样品在高空速下的甲醇制丙烯(MTP)催化性能。结果显示,样品Z5-2(合成初始物料中CTAB/SiO_(2)摩尔比为0.02)具有适宜的孔结构和酸量,表现出较好的催化性能,丙烯选择性为47.6%。

从基础研究到工业转化应用的实践——甲醇制烯烃SMTO催化技术开发

煤基甲醇制烯烃(MTO)是煤炭清洁利用的关键技术之一,对于保障国家能源安全具有重要的战略意义。中国石油化工集团有限公司经过20余年的研究,在催化反应机制、高性能分子筛催化剂以及反应-再生工艺技术等方面持续创新,开发了高效甲醇制烯烃SMTO工艺技术,实现了从导向性基础研究到工业应用的贯通式创新。

纳米薄层ZSM-5分子筛的制备及甲醇制丙烯反应性能

利用我国丰富的煤炭资源经甲醇制取丙烯,是一条重要的丙烯生产替代路线,其关键在于高效催化剂的研发。本文采用双子季铵盐C18-6-6Br2模板剂合成出二维层状堆积结构的纳米薄层ZSM-5分子筛。与亚微米级的ZSM-5分子筛相比,纳米薄层ZSM-5分子筛晶体在b轴方向上的厚度明显降低(仅为20nm左右),提高了催化剂的扩散性。应用于甲醇制丙烯(MTP)反应,相比于亚微米级ZSM-5分子筛A样品,纳米薄层ZSM-5分子筛B样品的丙烯选择性(48.3%v.s.40.1%)和催化寿命(170hv.s.80h)均显著提升,这为工业甲醇制丙烯催化剂的设计开发提供了新的思路。

甲醇制芳烃(MTA)催化剂再生动力学的研究

采用热重分析对甲醇制芳烃结焦失活的ZSM-5分子筛催化剂进行再生动力学的研究,实验考察了再生温度、氧分压和不同再生气体流量对再生效果的影响,计算得到积炭质量分数为18.7%的催化剂的再生动力学参数,回归得到ZSM-5分子筛催化剂的再生动力学模型。结果表明:适宜的再生烧炭温度在550℃左右,氧分压在14.89k Pa,再生气的流量100m L/min。并用不同的试验数据验证模型,表明动力学模型是可靠的。

甲醇制烯烃反应中的催化剂积碳机理

MTO反应中产生的碳沉积物会导致分子筛催化剂的孔隙和活性位点的堵塞,加速其性能下降而失去活性。文中从催化剂积碳物质形成机理出发,阐述了MTO反应中催化剂积碳形成的影响因素,包括分子筛酸性、孔径结构及反应条件等;分析了积碳对催化剂及MTO反应产物选择性的变化。得到结论,催化剂孔道和空腔内产生的芳香族中间物的大量沉积形成焦炭分子是致使催化剂失活的主要原因,为改进催化剂及工艺技术开发提供研究依据。

甲醇制芳烃研究进展

甲醇制芳烃(MTA)技术是从甲醇制烃(MTH)技术发展而来。根据甲醇制烯烃(MTO)的机理研究,MTA的反应机理大致可以分为直接C—C键形成机理和间接C—C键形成机理(碳池机理)。MTA是一个酸催化反应,主要以分子筛,尤其是以H-ZSM-5分子筛为催化剂,再通过其他元素对分子筛进行改性以提高芳烃的选择性。反应中生成的稠环芳烃会转化为积炭,这是催化剂失活的主要原因。大多数MTA技术仍然处于实验室研究阶段,在中国,中国科学院山西煤炭化学研究所和清华大学开发的MTA技术已应用于中试装置或示范性工业装置。

甲醇制低碳烯烃催化剂的制备与改性

合成了ZSM-5分子筛,对其进行改性制备了HZSM-5和Ca/HZSM-5催化剂,并采用X射线衍射、扫描电子显微镜、X射线能谱、傅里叶变换红外光谱和吡啶-程序升温脱附方法对催化剂进行了表征。以氮气为载气,在常压、500℃的反应条件下,在连续流动固定床反应器上考察了HZSM-5和Ca/HZSM-5催化剂对甲醇制低碳烯烃反应的催化性能。表征结果显示,Ca/HZSM-5与HZSM-5催化剂相比,酸强度降低,B酸中心数量减少,L酸中心数量增加;评价结果显示,Ca改性后Ca/HZSM-5催化剂的稳定性与转化产物中低碳烯烃的总选择性均显著提高,丙烯选择性由Ca改性前的30%提高到40%。结合催化剂的表征与评价结果,探讨了催化剂酸强度及其分布与催化剂稳定性和甲醇转化产物分布的关系。

含镓ZSM-5分子筛的制备及其在甲醇芳构化反应中的催化性能

用三种不同方法(水热合成法、浸渍法、离子交换法)制备了含Ga的ZSM-5分子筛,采用XRD、SEM、FT-IR、NH3-TPD、ICP、XPS和氮吸附等多种技术对其进行了表征,并考察了硅源、Ga含量和Ga的存在状态等对该分子筛结构、酸性及其在甲醇芳构化反应中催化性能的影响。结果表明,硅源种类(硅溶胶、白炭黑、正硅酸乙酯)显著影响分子筛的形貌、晶粒粒径大小及杂原子Ga的存在状态,进而决定其在甲醇制芳烃反应中的芳构化催化活性和稳定性。分子筛中Ga物种主要有骨架Ga、骨架外表面游离态(与分子筛无相互作用)的Ga2O3以及与分子筛有相互作用的非骨架Ga三种不同的存在状态。骨架Ga物种以四配位形式存在,提供酸性位点;非骨架Ga作为芳构化活性中心,主要起脱氢芳构化作用。适量的非骨架Ga中心与酸中心协调匹配能有效促进芳烃产物的生成。

甲醇制烯烃反应过程中SAPO-34分子筛催化剂的积碳行为研究

在固定床积分反应器内考察了甲醇制烯烃反应过程中SAPO-34分子筛催化剂(以下简称催化剂)上积碳的生成规律,实验结果表明,随着反应温度的升高,催化剂积碳量呈指数规律增长,反应初始阶段的积碳生成速率很快,随后趋于平缓;用水作稀释剂,可以有效地减缓催化剂的积碳速率;催化剂床层内呈现明显的积碳分布,床层入口处的积碳量(质量分数)平均为9.56%,而出口处的积碳量仅为3.20%,符合平行失活机理。积碳催化剂的傅里叶变换红外光谱和热重分析结果表明,反应温度不同,积碳的组成也不同,较低反应温度下生成的积碳主要以脂肪烃为主,而在较高的反应温度下,积碳中多环芳烃的比例增大。

甲醇转化制烯烃技术的新进展

从分子筛催化剂和工艺(包括UOP公司的甲醇制烯烃(MTO)技术、Lurg i公司的甲醇制丙烯(MTP)技术、ExxonM ob il公司提出的含氧化合物制烯烃(OTO)技术)两方面综述了近年来国外一些大公司在甲醇转化制烯烃方面的研究进展,分析了未来可能的发展动向。

甲醇制芳烃技术的发展现状

甲醇制芳烃技术(MTA)以ZSM-5分子筛为催化剂,通过负载改性元素和增大晶体粒度来提高催化剂对芳烃的选择性和水热稳定性,积炭是催化剂失活的主要原因。MTA反应机理的核心是C—C键的形成机理,比较被认可的有氧鎓离子机理和烃池机理。国内外MTA技术多处于实验室研究阶段,清华大学和中国科学院山西煤化所开发的MTA技术已成功进行工业试验。

甲醇制芳烃催化剂研究进展

系统回顾了甲醇制芳烃(MTA)的反应原理、MTA催化剂的活性组分(沸石与脱氢组分)、修饰组分、制备方法以及MTA催化剂反应-失活研究等方面的研究进展。甲醇可通过氢转移与脱氢环化两种途径转化为芳烃,后一途径可获得更高的芳烃选择性。负载具有脱氢功能的Zn组分、低硅铝比的ZSM-5基催化剂为性能优异的MTA催化剂。La、P及Si等组分的修饰可改善MTA催化剂的水热稳定性、提高其芳烃选择性或对二甲苯(PX)选择性。积炭、脱氢组分聚集、还原及分子筛骨架脱Al(或Ga)是导致MTA催化剂失活的重要因素。最后指出,改善催化剂水热稳定性、提高芳烃收率与高附加值芳烃产品的选择性及实现制备过程的绿色化是未来MTA催化剂开发的重要方向。

MCM22/ZSM35共结晶分子筛上催化裂化汽油改质

采用MCM22分子筛、ZSM35分子筛、MCM22/ZSM35共结晶分子筛为催化剂,在固定床反应装置上对催化裂化汽油进行改质。实验结果表明,MCM22/ZSM35共结晶分子筛催化剂表现出最好的芳构化性能。在温度330～430℃、空速1.0h-1、压力0.1～2.0MPa的实验条件下,在MCM22/ZSM35共结晶分子筛催化剂300h的汽油改质中,原料汽油中芳烃的质量分数由19.99%提高到30%左右,烯烃的质量分数由36.76%降至18%以下。失活后的催化剂在空气气氛下可以再生。

甲醇制烯烃典型技术最新研究进展(Ⅰ)——催化剂开发进展

对国内外甲醇制烯烃催化剂的开发历程及进展进行了综述。开发无毒模板剂或价格低廉的无机模板剂、降低水用量、有效控制分子筛纯度、提高收率、母液的循环利用,是今后甲醇制烯烃工艺催化剂活性组分制备的发展方向。提高流化床甲醇制烯烃工艺中SAPO-34成型催化剂的催化性能、水热稳定性和耐磨强度、控制粒径分布和球形度,改进固定床甲醇制丙烯工艺中ZSM-5分子筛成型催化剂的催化性能、抗结焦性和水热稳定性、提高压碎强度是甲醇制烯烃工业化催化剂的开发方向。

反应气氛对甲醇制低碳烯烃反应的影响

采用水热合成法合成了SAPO-34分子筛,将其制备成催化剂用于甲醇制烯烃反应;考察了氮气、水蒸气、一氧化碳、二氧化碳及合成气等反应气氛对甲醇制烯烃反应的影响;综合考察了在不同反应气氛下,催化剂的活性随反应时间的变化。实验结果表明,反应气氛对甲醇制烯烃反应有较大影响,以水蒸气为反应气氛时反应效果较好,催化剂寿命最长,在甲醇质量空速2h-1、反应温度380℃的条件下,甲醇转化率维持在99%以上的时间可达250m in,乙烯、丙烯的选择性及收率最高,可分别达到33%,45%及33%,45%;以合成气和一氧化碳为反应气氛时反应效果较差,而以氮气和二氧化碳为反应气氛时反应效果最差。

四氢萘在分子筛催化剂上环烷环开环反应的研究

在小型固定流化床(FFB)装置中考察了Y与ZSM-5分子筛催化剂以及温度、剂油比对四氢萘裂化环烷环开环的影响。结果表明:四氢萘在分子筛催化剂上通过环烷环开环反应生成丙烷、丙烯、丁烷、丁烯、甲基戊烷和环戊烷、环己烷等非芳烃以及苯、C1～C4烷基取代苯等单环芳烃;并通过脱氢缩合反应生成萘、烷基萘、菲、芘等多环芳烃直至焦炭等;其中环烷环开环与脱氢缩合反应的相对比例在两种分子筛催化剂上分别为1.22、0.95。由于扩散和吸附性能的影响,其裂化开环反应的选择性在Y分子筛催化剂上比在ZSM-5分子筛催化剂上高;在温度450～550℃、剂油质量比3～9范围内,随着反应温度升高或者剂油比增加,双分子氢转移以及脱氢缩合反应增强,从而导致环烷环开环产物选择性降低。

气相晶化法合成SAPO-34分子筛

分别以磷酸、拟薄水铝石和硅溶胶为磷源、铝源和硅源,吗啉和三乙胺为模板剂,采用气相晶化法在不同条件下合成了SAPO-34分子筛。研究了各种因素对气相晶化法合成SAPO-34分子筛的影响,确定了制备SAPO-34分子筛的最佳合成条件。干胶配比、干胶中的硅铝比和晶化温度对气相晶化法合成SAPO-34分子筛有重要影响,最佳干胶配比为n(SiO2)∶n(Al2O3)∶n(P2O5)∶n(H2O)=1.0∶1∶2∶30,最佳晶化温度为180℃,但在160,140℃时也能合成出纯SAPO-34分子筛。模板剂不同,合成的分子筛不同,搅拌有利于气相晶化。以制备的SAPO-34分子筛为催化剂催化甲醇制低碳烯烃反应结果表明,甲醇转化率达98%以上,乙烯和丙烯的总选择性达80%以上。

多级孔ZSM-5分子筛的制备及其催化甲醇芳构化反应性能

采用晶种法,在合成体系中引入十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)制备了具有多级孔道的ZSM-5分子筛。采用XRD、SEM、NH_3-TPD、XRF和氮气吸附等多种技术对其进行了表征,并考察了不同CTAB添加量对该分子筛结构、酸性及其在甲醇芳构化反应中催化性能的影响。结果表明,CTAB的添加显著影响分子筛的形貌、孔结构及分子筛的酸性,进而决定其在甲醇制芳烃反应中的稳定性和芳构化选择性。分子筛增加的介孔性提高了大分子化合物的扩散,进而提高了催化剂寿命。CTAB的添加抑制了铝源进入骨架进行配位,增加CTAB的用量导致Si/Al比提高,进而导致分子筛酸性下降以及芳烃选择性下降。

铂/L分子筛重整催化剂烷烃芳构化反应机理

铂/L分子筛新型重整催化剂具有碱性、单功能与独特的孔结构。与双功能催化剂对比,它对n-C_6～n-C_8直链烷烃有极高的芳构化活性和选择性,其芳构化机理可能与双功能催化剂不同。本文应用正己烷(n-C_8)、正庚烷(n-C_7)、正辛烷(n-C_8),2-甲基己烷(2MHx)、甲基环戊烷(MCP)等探针分子,在脉冲微反装置上考察了它们在Pt/BaL催化剂上的芳构化性能和产物分布。提出烷烃分子(≥C_6)主链的1。

甲醇制烯烃催化剂失活机理的研究进展

综述了甲醇制低碳烯烃(MTO)过程中吸附、扩散和反应过程对催化剂失活的影响,其中催化剂表面积炭是MTO工艺失活的主要因素,同时介绍了甲醇催化转化低碳烯烃过程催化剂结构对反应活性和选择性的影响。