Ce改性HZSM-5分子筛催化甲醇与丁烯耦合转化制丙烯性能研究

为了进一步提高HZSM-5分子筛在甲醇与丁烯耦合转化制丙烯反应中的催化性能,采用浸渍法对HZSM-5分子筛进行Ce改性,得到了一系列具有不同Ce负载量的x Ce/HZSM-5催化剂。考察了Ce负载量和反应条件(甲醇与丁烯物质的量之比、反应温度和空时)对催化性能的影响,并结合催化剂表征结果,分析了Ce改性对催化性能和物化性质的影响,探讨了x Ce/HZSM-5催化剂的构效关系。结果表明,在温度550℃、压力0.1 MPa、甲醇与丁烯物质的量之比0.8、空时2.3(g cat·h)mol CH_(2)的最佳反应条件下,Ce负载量(w)为2.5%的2.5Ce HZSM-5催化剂具有最高的丙烯收率,为41.9%。Ce与HZSM-5分子筛上羟基官能团(OH)发生相互作用,降低了B酸酸量,同时生成新的L酸中心Ce(OH)^(2+),调变了催化剂表面酸中心密度和酸类型分布,提高了丙烯选择性和收率。

咪唑改性HZSM-5分子筛的制备及催化CO_2加氢合成二甲醚

以咪唑为添加剂,四丙基氢氧化铵为模板剂,采用水热法制备了咪唑改性HZSM-5型分子筛,用XRD、SEM、EDS、BET、TG和NH3-TPD对合成的分子筛进行了表征。结果表明,当在制备分子筛的前驱液中加入少量咪唑时,制备的HZSM-5型分子筛粒径明显减小且分布更加均匀,酸性增强,并具有更好的抗高温性能。采用浸渍法制备了CuO-ZnO-Al2O3/咪唑改性HZSM-5双功能催化剂,探讨了其催化二氧化碳加氢制备二甲醚的活性,在反应温度270℃、反应压力3.0 MPa、V(CO2)∶V(H2)=1∶3、n(CuO)∶n(ZnO)=2∶1和m(CuO-ZnO2-Al2O3)∶m(咪唑改性HZSM-5)=2∶1的条件下,CO2的单程转化率和二甲醚的选择性分别达到了42.3%和33.1%。

Al改性HZSM-5分子筛催化甲醇制烯烃反应研究

研究了Al负载HZSM-5催化剂上甲醇制烯烃反应过程。考察了Al负载量、反应温度、空速、反应时间等因素对催化效果的影响。随着Al含量的增加,Al-HZSM-5催化剂的比表面积、孔体积逐渐减小,但骨架结构没有变化,乙烯和丙烯选择性明显优于改性前的HZSM-5。Al的最佳负载质量分数为6.0%,此时低碳烯烃的选择性有最大值为69.3%;380℃为最佳反应温度,空速最佳范围在786mL/（g.h）~996mL/（g.h）。随着反应时间增长,催化剂会逐渐积碳失活。

改性HZSM-5分子筛在乙醇脱水制生物乙烯工业小试中的应用研究

主要研究了改性HZSM-5分子筛在固定床反应器上催化乙醇脱水制生物乙烯的应用情况,考察了反应温度、质量空速、乙醇质量浓度以及催化剂粒度等工艺条件对改性HZSM-5分子筛催化性能的影响,同时考察了催化剂的单程寿命。结果显示,反应温度在200~300℃,乙醇质量空速为1.2 h^(-1)的条件下,采用470 g/L的乙醇溶液,催化剂粒度在10~20目之间,乙醇转化率为99%以上,乙烯选择性为98%以上,单程可连续运转1 104 h,表明改性HZSM-5在乙醇脱水工业小试中的催化性能优异。

高温水热处理后磷改性HZSM-5分子筛的结构变化

对高温水热处理后磷改性HZSM-5分子筛进行了X射线衍射(XRD)、NH3-程序升温脱附(TPD)、吡啶-红外光谱(IR)、29Si,27Al,31P魔角旋转核磁共振(MASNMR)谱等物化表征以及催化活性评价。通过磷改性HZSM-5分子筛29SiMASNMR谱中Si(1Al)峰的变化,进一步证实了磷改性可阻止HZSM-5分子筛骨架脱铝。27AlMASNMR谱表明,HZSM-5分子筛经磷改性后有大量“不可观测铝”出现。根据磷改性分子筛酸性变化以及29Si,27Al,31PMASNMR谱分析,提出了磷改性分子筛表面结构模型,用此结构模型可较好地解释磷改性分子筛的酸性变化。

磷改性HZSM-5分子筛的制备及其在合成气一步法制二甲醚反应中的应用

以磷酸为前驱体,采用浸渍法制备了一系列不同P2O5含量(分别为5%,10%和15%)的磷改性HZSM-5分子筛(P2O5/HZSM-5),并采用氨程序升温脱附和吡啶吸附红外光谱法研究了其酸性.结果表明,随着P2O5含量的增大,P2O5/HZSM-5样品的酸量尤其是强Brnsted酸位的酸量逐渐减少.以上述P2O5/HZSM-5分子筛为甲醇脱水催化剂与工业甲醇合成催化剂(Cu-ZnO-Al2O3)组成双功能催化剂,在连续流动加压固定床反应器上考察了其对合成气一步法制二甲醚反应的催化性能.结果表明,以适量磷(10%P2O5)改性的HZSM-5分子筛作为甲醇脱水催化剂,可使产物中二氧化碳和烃类副产物的选择性分别由改性前的43·3%和3·0%下降至低于33%和0·1%,从而使二甲醚的选择性由49·7%提高到63%以上.当P2O5/HZSM-5中的磷含量(15%P2O5)过高时,产物中甲醇的选择性高达30%以上,表明反应所生成的中间产物甲醇无法有效地转化,从而使二甲醚的选择性和一氧化碳的转化率均大大降低.

P改性HZSM-5分子筛的酸性结构表征

采用浸渍法制备了一系列磷改性的HZSM-5分子筛样品,用XRD,N2吸附,NH3-TPD,Py-IR,固体核磁等方法对试样进行了表征.结果表明,磷的引入基本上不会造成分子筛骨架结构的破坏.磷的引入对分子筛弱酸中心影响不大,但使得强酸中心的酸强度下降酸量减小.磷改性使HZSM-5分子筛发生明显的骨架脱铝现象,通过控制磷的含量可以方便地调变HZSM-5分子筛的酸性.

改性HZSM-5分子筛催化醛氨缩合反应

采用离子交换方法制备了不同金属离子改性HZSM-5分子筛的M/HZSM-5(M分别为Co,Pb,Cd和Zn),利用原位红外和氨气-程序升温脱附法(NH_3-TPD)研究了催化剂的酸性,并考察了改性前后催化剂在醛氨缩合反应中的催化活性。结果表明,改性后得到的Co/HZSM-5,Pb/HZSM-5和Cd/HZSM-5的催化活性提高,zn/HZSM-5催化活性下降。HZSM-5分子筛通过金属离子改性后,HZSM-5的骨架结构没有被破坏,金属离子均匀地分布在分子筛表面。分子筛的酸性强弱、酸量和酸中心类型的分布均发生了一定的变化,在金属离子含量基本相同的情况下,不同的金属离子对分子筛表面酸性的调变能力不同。

稀土改性HZSM-5分子筛催化裂解混合C4烃制低碳烯烃性能的研究

用浸渍法制备了稀土改性HZSM-5分子筛催化剂（简称RE/HZSM-5）,研究了RE/HZSM-5对混合C4烃（包括C4烷烃和C4烯烃）裂解活性及低碳烯烃收率的影响。结果表明,RE改性后HZSM-5分子筛催化剂的裂解活性明显增加,轻稀土改性HZSM-5分子筛比重稀土改性的表现出更好的增产低碳烯烃裂解性能。在0.1MPa,重时空速（WHSV）=1.2×104mL/h.g^-1条件下,轻稀土La、Pr、Nd、Sm、Gd改性HZSM-5分子筛催化剂上混合C4烃催化裂解产物中乙烯和丙烯总收率在625℃时达到最高,分别为54.66%、54.32%、53.32%、54.15%和54.06%,比相同条件下未改性的HZSM-5高3%~4%。重稀土中只有Yb/HZSM-5表现出较好的裂解活性,裂解产物中乙烯和丙烯总收率在600℃时达到最高,为54.80%。用红外光谱（FT-IR）,氨程序升温脱附（NH3-TPD）和吡啶吸附红外光谱法（Py-IR）法对RE/HZSM-5分子筛进行了表征,结果表明催化剂的总酸量、B酸与L酸的比值与催化活性之间存在密切关系。

硼、镁改性HZSM-5分子筛用于甲苯甲醇烷基化反应

采用Py-IR分析研究了硼（B）、镁（Mg）及B-Mg复合改性对HZSM-5分子筛表面酸性和催化性能的影响。结果表明，Mg、B及B-Mg复合改性后的HZSM-5，其B酸中心和L酸中心均降低。B元素的加入有利于对位选择性的提高，但会降低催化剂的稳定性。Mg元素的加入减缓了B元素的流失，提高了催化剂的稳定性，从而使得甲苯甲醇烷基化反应中对-二甲苯的收率大大提高。

半纤维素改性HZSM-5分子筛上丁烯齐聚反应研究

以半纤维素为添加剂对HZSM-5分子筛进行改性,采用XRD、SEM、N2物理吸附-脱附、NH_3-TPD及Py-FTIR手段对其形貌、织构、酸性进行研究。并以丁烯齐聚为探针反应,考察半纤维素改性HZSM-5分子筛对低碳烯烃齐聚的催化能力。结果表明,当半纤维素质量分数为1.6%时,改性分子筛的比表面积、介孔体积最大,酸性最强,催化丁烯齐聚反应表现出了明显的优势,反应140 h转化率仍维持在80%左右,且三聚、四聚产物最多,柴油组分选择性最高。

轻烃在金属改性HZSM-5分子筛上的芳构化

C_3—C_5轻烃在多种金属改性的HZSM-5沸石催化剂上进行了芳构化试验,并对各种原料以及原料中含有其他成份、影响反应的因素、催化剂的稳定性等进行了研究。结果表明,HZSM-5催化剂对C_3—C_5烃类有较好活性,经金属改性后,芳烃收率可增加20—30％。

锌、镓改性HZSM-5分子筛催化烷烃芳构化工艺研究

用浸渍法把 Ga、Zn以氧化物的形式负载于 HZSM- 5上制得催化剂 ,用于催化 C3 -4 烷烃芳构化反应 ,确定了添加剂的含量 ,研究了反应条件对催化剂活性的影响 ,实验结果表明 :分别加入 2 % Ga和 2 % Zn的HZSM- 5后 ,反应转化率为 92 % ,芳烃选择性达 78.6 % ,二甲苯中对二甲苯含量大于 99%。反应进行了 10 0h,催化活性无明显降低 。

NiO改性HZSM-5分子筛催化剂催化1-丁烯芳构化反应

以N iO改性的HZSM-5分子筛为催化剂,在固定床微反装置上考察了N iO负载量、焙烧温度、焙烧时间等对1-丁烯芳构化反应性能的影响。用X射线衍射、N2吸附脱附、红外光谱表征催化剂的物化性质,研究了高温焙烧和负载N iO前后催化剂的结构、表面酸性质及其变化规律,并与反应性能相关联,得出1-丁烯在催化剂上的反应历程。研究结果表明,N iO的最佳负载量(质量分数)为2.0%,适宜的预处理条件为在空气中675℃下焙烧4h,此时催化剂的催化活性和芳烃选择性都最高,1-丁烯转化率达到84%,芳烃选择性达到59%。

Ce-P复合改性HZSM-5分子筛的乙醇制乙烯性能研究

合成了HZSM-5分子筛,在此基础上制备了不同含量Ce-P复合改性HZSM-5分子筛样品,并采用X射线衍射、N2低温物理吸附和吡啶吸附-红外光谱等手段对分子筛进行了表征。在常压、乙醇质量空速1.5h-1、温度为280℃的反应条件下,在固定床反应器上考察了改性分子筛乙醇脱水制乙烯的催化性能。结果表明,少量的Ce-P复合改性的HZSM-5的MFI结构没有改变,但Ce的加入,使其表面酸含量减少,尤其是强酸为主的B酸中心减少更为明显,使得表面L酸中心与B酸中心的比值(L/B)增高,从而提高了催化剂的活性和稳定性。3%Ce-1%P/HZSM-5分子筛表现出最佳的活性和稳定性,其乙醇转化率和乙烯选择性可长时间维持在99%以上。

改性HZSM-5分子筛上噻吩烷基化反应和失活再生性能的研究

采用不同碱单独处理和两种碱不同方式联合处理HZSM-5分子筛,制备微孔-介孔多级孔HZSM-5分子筛催化剂并应用于噻吩烷基化反应中。结果表明,不同碱单独处理和两种碱不同方式联合处理HZSM-5分子筛后,均能够在分子筛上造出介孔孔道且能够调变分子筛的酸性,其中,采用Na_2CO_3溶液和TPAOH溶液分开处理得到的分子筛催化剂织结构最适合噻吩烷基化反应;其次考察具有最佳织结构分子筛催化剂的噻吩烷基化反应稳定性,并分析催化剂失活的原因和再生条件。结果表明,当噻吩烷基化反应进行到1050 h后,催化剂已基本失活,催化剂失活的主要原因是,在反应过程中原料中反应组分间发生烯烃齐聚、环化、脱氢和芳烃烷基化等副反应生成的大分子化合物沉积在催化剂上,堵塞催化剂的孔道和遮盖催化剂的活性中心所致;对失活催化剂进行高温再生,从高温再生的能耗较大以及多次高温再生对催化剂酸性和骨架结构不利的角度考虑,选定催化剂的再生温度为550℃。

改性HZSM-5分子筛的表征及用其催化合成环十五内酯

采用浸渍法制备出了不同金属离子(Fe、Mo、Mo-Fe)改性的HZSM-5分子筛,用XRD,FTIR,NH3-TPD等检测方法考察了改性HZSM-5分子筛上Fe、Mo和Mo-Fe的体相状态和酸性;并将改性HZSM-5分子筛用于催化15-羟基十五烷酸甲酯合成环十五内酯。结果表明,Mo-Fe/HZSM-5分子筛的Mo-Fe引入到HZSM-5分子筛骨架中,分子筛的酸量和酸强度增加,15-羟基十五烷酸甲酯的最大转化率为58.85%,环十五内酯选择性为16.48%。

改性HZSM-5分子筛催化剂芳构化性能研究

制备Ni改性及水热改性HZSM-5分子筛催化剂,并在固定床连续微型反应装置上考察对正辛烷芳构化反应的催化性能。采用低温氮吸附、NH3-TPD和FT-IR等方法对催化剂进行表征。结果表明,随着Ni含量的增加,催化剂B酸逐渐减少,L酸逐渐增多,总酸呈现出先减少后增多的趋势,适宜的Ni含量能够促进芳构化反应。随着水热温度的提高,B酸减少,总酸增多,催化剂的芳构化活性逐渐降低。催化剂活性与表面酸性有关,尤其是与强酸量有关,强酸量下降,芳构化能力下降。

钙改性HZSM-5分子筛对油页岩热解特性的影响研究

采用热重质谱红外光谱(TG-MS-FTIR)联用技术和管式热解炉,探究了Ca改性前后HZSM-5分子筛对油页岩热解的催化行为,并采取BET、NH3-TPD、TG手段对分子筛进行表征。结果表明,改性前后的HZSM-5均可以显著提高C1−4脂肪烃类产物的产量,降低其析出温度。Ca改性后的HZSM-5可以降低CO2的产量。对页岩油的分析表明,改性后的HZSM-5可以提高页岩油产量,并且有效降低页岩油中脂肪链长度。但是对芳构化促进作用更强。分子筛中Brönsted酸位点对脂肪烃催化效果明显,Lewis酸位点有利于芳构化反应的发生。

磷铝铁改性HZSM-5分子筛用于增产丙烯助剂的试验

在采用磷、铝、铁对HZSM-5分子筛进行改性的基础上,制得催化裂化增产丙烯助剂,并且在固定床微反装置上对此助剂进行了评价。结果表明:进行磷改性后,丙烯产率提高了1.92个百分点;进行磷、铝混合改性后.丙烯产率提高了2.03个百分点;进行磷、铝、铁混合改性后,丙烯产率最大可提高2.75个百分点。试验还表明:进行磷、铝、铁混合改性时,硝酸铁的用量最好在3%左右;所制增产丙烯助剂与主催化剂混合应用时,为获得最大丙烯产率。二者之间的配比也要适当。