Co/Zr/Al_(2)O_(3)-Pt/ZSM-5催化剂的制备及其合成气转化制液体燃料性能研究

以Co基催化剂耦合沸石分子筛催化剂应用于合成气催化转化可以有效改善催化剂的产物选择性。本研究通过浸渍法制备得到Zr/Al_(2)O_(3)载体和Pt/ZSM-5催化剂,再通过超声分散法制备了Co/Al_(2)O_(3)、Co/Zr/Al_(2)O_(3)和Co/Zr/Al_(2)O_(3)-Pt/ZSM-5催化剂。通过系列表征技术对载体和催化剂理化性质进行分析,评价了催化剂费-托合成反应性能。结果表明,Zr的引入有助于提升Co/Zr/Al_(2)O_(3)上Co物种的还原性,改善催化活性,增加C_(12+)重质烃的选择性。当Co/Zr/Al_(2)O_(3)与Pt/ZSM-5耦合后,由于贵金属Pt的助剂效应,进一步促进Co物种的还原,Co/Zr/Al_(2)O_(3)-Pt/ZSM-5催化剂的CTY值提高至8.3×10^(−5) mmol/(g·s),同时具有较低的CH_(4)、C_(2)−C_(4)产物选择性。此外,Pt/ZSM-5的酸性促进C_(12+)产物的部分裂解,使产物分布向C_(5)−C_(11)液态烃偏移,C_(5)−C_(11)产物选择性达到45.9%。本研究为设计和制备高效的费-托合成催化剂提供了参考。

合成气在铁锰/沸石催化剂上合成低碳烯烃的研究——Ⅱ.碱改性ZSM-5担载Fe-MnO催化剂反应性能的考察

本文首次采用碱改性处理ZSM-5沸石,降低其酸性,以抑制低碳烯烃在ZSM-5沸石酸中心上的二次反应,结果大大提高了C_2~=—C_4~=选择性。尤其是经NaN_3强碱固相改性ZSM-5担载的Fe-MnO催化剂可得52％的低碳烯烃选择性。考察了金属活性组分调变对催化剂性能的影响,表明不同碱改性的催化剂中MnO助烯烃选择性作用也有差异。通过NH_3-TPD、吡啶-IR,CO_2-TPD和^(29)Si-NMR对催化剂表征表明,碱改性消除了ZSM-5强酸中心,大幅度降低了弱酸中心;提高了催化剂体系碱性及SiO_4四面体周围电子云密度。并对催化剂的活性及烯烃选择性随ZSM-5的碱改性不断提高的规律性作了解释。

ZSM-5分子筛中Na对钴基费-托合成催化剂的毒害作用

采用蒸气转晶法并通过改变H离子交换条件合成了不同Na含量的纳米ZSM-5分子筛,以此为载体负载钴纳米颗粒作为费-托合成催化剂.采用XRD、XPS、TEM等表征手段表征载体和催化剂,考察了催化剂中Na含量对费-托合成性能的影响.结果表明:改变离子交换条件制备了不同Na含量的ZSM-5分子筛,低Na含量时,催化剂具有较高活性和稳定性,C_(5)~C_(12)产物选择性达到52.6%;高Na含量时,在220℃、1.0 MPa的费-托合成反应条件下,Na转移到活性金属钴的表面,致使活性表面积碳,催化剂中毒,活性大大降低.

Fe(Ⅲ)-改性ZSM-5催化剂酸性和积炭性能研究

本文用NH3-TPD、吡啶 -IR、GC和微反色谱等技术考察了Fe(Ⅲ ) -ZSM- 5催化剂在芳构化反应中的酸性、积炭行为以及催化性能的变化规律 .结果表明 ,Fe (Ⅲ )修饰了沸石表面酸性 ,减少了部分强B酸中心 ,加强了弱L酸中心 .缓和了表面积炭和催化活性下降速率。并发现在反应初期 ,强B酸中心下降、积炭量的生成以及催化活性下降速度均较快 .

甲醇/二甲醚制烯烃催化剂改性的研究进展

甲醇制烯烃(MTO)工艺已经在工业中得到广泛应用,但此工艺使用的分子筛催化剂还存在丁烯、丁烷等C_(4+)产物选择性偏高和分子筛催化剂易积碳失活的问题。因此,有必要进一步探索提高低碳烯烃选择性和抑制催化剂积碳过程的方案。综述了ZSM-5和SAPO-34的晶粒尺寸调节、孔道调节和酸性质调控的研究进展,以及分子筛催化剂体系内的二甲醚制烯烃(DTO)反应特征,总结了烃池机理中的烯烃反应机理,简述了丝光沸石(MOR)在MTO、DTO反应体系中的研发潜力,如MOR有望进一步调节低碳烯烃在产物中的比例。MTO、DTO的反应机理尚未得出定论,目前的催化剂改性方案能小幅度提升低碳烯烃的产物选择性并利用介微孔结构延缓积碳。今后,构建复合型催化剂是解决工业化中低乙烯和丙烯选择性比和易积碳问题的直接方案。

改性HZSM-5催化剂上4-甲基联苯与甲醇的甲基化反应性能

采用浸渍法制备了一系列金属氧化物 (MgO ,CaO ,SrO ,BaO ,ZnO ,La2 O3 和CeO2 )改性的HZSM 5催化剂 ,以 4 甲基联苯与甲醇的烷基化为探针反应 ,在固定床反应器上考察了其催化性能 .结果表明 ,在MgO改性的HZSM 5催化剂上 ,目的产物 4 ,4′ 二甲基联苯的选择性最高 ,可达 80 % ,而在未改性的HZSM 5上仅为 13% .金属氧化物改性对 4 ,4′ 二甲基联苯的选择性均有提高 ,其大小顺序为 :MgO >SrO≈ZnO≈CaO≈La2 O3 >BaO >CeO2 .另外 ,还详细研究了MgO改性条件 (如MgO浸渍量 ,改性剂的阴离子种类 ,改性方法 )的影响 .结果表明 ,MgO浸渍量为 5 6 %时较为合适 .

硅改性ZSM-5催化剂上甲苯歧化反应性能的研究

采用液相沉积法研究了硅改性剂对择形分子筛的表面酸性和孔结构参数的影响.利用甲苯歧化反应作为探针反应,考察了改性剂的种类和改性次数等对催化剂的选择性能和活性的影响.结果表明,硅改性剂显著改变分子筛的强酸性,可以对择形分子筛的孔结构进行精细调节.分子筛改性后甲苯的转化率有所降低,但是对二甲苯的选择性明显提高.

不同改性ZSM-5分子筛负载Ni催化剂上1-庚烯芳构化和异构化性能研究

以磷改性ZSM-5分子筛(ZSM-5-P)、磷和铁改性ZSM-5分子筛(ZSM-5-P-Fe)、未改性NaZSM-5分子筛和无定形SiO_2为载体,通过浸渍法制备了Ni/ZSM-5-P,Ni/ZSM-5-P-Fe,Ni/NaZSM-5,Ni/SiO_2催化剂,采用N2吸附-脱附、X射线衍射、NH3-TPD、H_2-TPR以及吡啶吸附-脱附红外光谱等手段对催化剂进行表征,并在催化加氢脱硫反应条件下,考察了1-庚烯在上述催化剂作用下的芳构化和异构化反应性能。结果表明:Ni/ZSM-5-P-Fe和Ni/ZSM-5-P比Ni/NaZSM-5具有更高的催化反应活性,其异构化产品、芳烃及气体收率明显增加;Ni/ZSM-5-P-Fe具有较多的中强酸活性中心和B酸中心,在该催化剂作用下1-庚烯具有较高的异构化和芳构化反应性能,说明B酸中心能较好地促进1-庚烯异构化和芳构化反应的进行,在一定强度的酸中心和金属中心协同作用下1-庚烯芳构化及异构化反应效率最高。

乙醇制乙烯催化剂P改性ZSM-5的研究进展

介绍了P改性ZSM-5分子筛中P的来源和ZSM-5分子筛上生物乙醇制乙烯的反应机理(包括未改性ZSM-5分子筛和P改性的ZSM-5分子筛),分别从催化效果和催化剂结构2方面阐述了P改性ZSM-5分子筛的研究进展,介绍了P改性ZSM-5分子筛的微观结构的研究现状。P改性后的ZSM-5催化剂可有效地降低反应温度、提高催化剂的稳定性及抗积炭能力,对生物乙醇制乙烯催化剂P改性ZSM-5分子筛的发展趋势作了展望。

硅铁ZSM-5催化剂上乙苯分子的吸附作用和表面反应

运用X光电子能谱、顺磁共振及穆斯堡尔谱研究了FeZSM-5沸石催化剂上乙苯的吸附及与催化剂的相互作用。沸石中骨架铁能与吸附的乙苯分子发生较强的相互作用。使Fe_2,电子结合能产生较大的低能位移;乙苯分子可以络合配位在沸石骨架中配位不饱和的Fe(Ⅲ)上,引起对应铁的顺磁信号和穆斯堡尔参数的变化,利用程序升温脱附和表面反应技术,通过考察吸附乙苯在FeZSM-5催化剂上的脱附和反应,进一步揭示了FeZSM-5乙苯脱氢催化活性中心的性质.

金属改性ZSM-5催化剂对黄丝藻提油后藻渣催化热解的影响

采用固定床反应器对黄丝藻提油后藻渣进行催化热解,以物料与催化剂质量比为1∶2研究不同金属类型(Mo、Ce、Ni)及金属负载量(4%、6%、8%)改性后的ZSM-5催化剂对黄丝藻提油后藻渣热解产物特性的影响。对催化剂进行BET、XRD等表征,对热解气体产物通过气相色谱分析,对液体产物采用气相色谱-质谱联用仪进行定性及半定量分析。结果表明:金属改性后ZSM-5催化剂加剧热解挥发分裂解,导致液体产物收率降低,热解气体产物的收率增加。反应过程中,催化剂的加入使气体产物中CO含量增加,CO_2含量减少。采用6%Ni/ZSM-5催化剂时所获得液体产物中酸类物质降低为0.09%,碳氢化合物组分达34.81%,且含有较低的稠环化合物和最高的烷基苯成分(4.92%)。

铁助剂对纳米ZSM-5负载钴催化剂的费-托合成催化性能的影响

以蒸气转晶法制备的纳米ZSM-5为载体,采用共浸渍法负载钴,并通过不同方法引入铁助剂,制备了纳米ZSM-5负载钴基费-托合成催化剂.采用XRD、N2-物理吸附、H2-TPR、NH3-TPD、XPS、TEM等方法表征催化剂,并对催化剂的费-托合成(FTS)催化性能进行评价,研究了铁离子直接掺杂ZSM-5分子筛骨架、铁钴共浸渍、铁钴分步浸渍等三种铁助剂引入方式对钴基催化剂结构、性质及费-托合成催化性能的影响.结果表明:铁助剂引入方式影响了催化剂中钴物种的分散和还原性以及载体的酸性,由此影响催化剂的费-托合成催化性能.分步浸渍法所制备的催化剂的钴物种分散度最高,但是还原性最低,使其达到稳态后具有最高的CO转化率、最低的CH4选择性和最高的C5+产物选择性.此外,以浸渍法(共浸渍和分步浸渍)引入的铁助剂更有利于iso-C5的生成,而直接掺杂法引入的铁助剂不利于异构烃的生成.

ZSM-5催化剂改性方法研究 Ⅰ.改性方法对择形性能的影响

用催化剂装量为1g 的固定床流动反应器研究了 ZSM-5沸石催化剂的改性方法,和它对催化剂的乙苯-乙烯烷基化反应选择性的影响。ZSM-5沸石催化剂经水热处理和水煮改性后,其烷基化选择性可从原来的60%左右提高到80%左右。如将水热处理和离子改性同时使用,则可将 ZSM-5沸石催化剂烷基化时的对二乙苯选择性提高到95～97%,而且稳定性也显著地提高。本文对不同改性方法的作用进行了讨论。

改性ZSM-5分子筛作为甲醇合成汽油催化剂的研究

本文报道在 MR-GC80微型反应器上对几种改性 ZSM-5分子筛作为甲醇转化汽油催化刺的评价。结果有:a)磷改性 ZSM-5分子筛催化剂具有气相产物中烯烃含量增多,而油相产物中,芳烃产物含量减少。b)镍改性 ZSM-5分子筛催化剂使气相产物中烯烃含量有所降低,而在油相中碳数较大的组份(包括芳烃)的含量增大。c)锑改性 ZSM-5分子筛催化剂可减少低碳数烃类在油相中的比例。d)稀土金属(镧、鈰、钍)改性的 ZSM—5分子筛催化剂可较明显地抑制了油相产物中芳烃的比例,尤其是钍改性的分子筛催化剂在二甲苯的三异构体中对二甲苯的比例可高达52.4%(GC 面积%)。

合成乙二醇单乙醚用ZSM-5催化剂的NH_4F改性研究

用无缓冲溶液NH4F法对合成乙二醇单乙醚用的ZSM 5沸石分子筛催化剂进行了改性 ,采用正交实验法考察了处理条件对催化剂反应性能的影响。结果表明 ,适宜的改性条件如下 :溶液 pH =5 ,溶液加入量 =催化剂体积的 5倍量 ,加料速度 15 0mL/h ,溶液浓度 0 .5mol/L ,处理温度 90～ 95℃ ,处理时间 6～ 8h。乙二醇单乙醚的选择性和单醚收率分别为 >80 %和 >79%。

小晶粒ZSM-5的表征、磷改性及其在多产丙烯FCC催化剂中的应用

ZSM-5是催化裂化催化剂中的重要组分,对于增加丙烯产率有显著作用。采用XRD、SEM和粒度分析(SDP)表征了常规(大晶粒)和小晶粒2种ZSM-5分子筛。对这2种ZSM-5分子筛进行磷改性,并对它们进行水洗实验,考察改性元素流失情况。以上述2种磷改性ZSM-5分子筛制备FCC催化剂,采用磨损指数、固定流化床装置(FFB)等方法评价催化剂催化性能。结果表明,小晶粒ZSM-5分子筛与常规ZSM-5分子筛相比,相对结晶度高,平均粒度显著小,颗粒分散均匀,条状物少。对小晶粒ZSM-5分子筛进行磷改性,可以减少改性元素的流失,进而大幅提高催化剂活性稳定性;磷改性小晶粒ZSM-5分子筛在800℃下水热处理17h,结晶度保留率达到97.6%。采用磷改性小晶粒ZSM-5分子筛制备FCC催化剂,可以大大降低催化剂的磨损指数,同时增加对丙烯的选择性,提高丙烯产率。工业应用表明,丙烯产率可以提高0.74百分点。

Sn改性b轴取向ZSM-5分子筛催化剂催化甲醇制丙烯反应性能研究

以葡萄糖为第二模板剂,采用两步水热晶化法合成了b轴取向ZSM-5分子筛,并采用浸渍法负载Sn对其进行了改性处理,以提高ZSM-5分子筛的寿命和丙烯选择性。采用粉末X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、N_(2)吸/脱附、吡啶红外光谱(Py-FTIR)和氨气程序升温脱附(NH3-TPD)等分析手段对Sn改性b轴取向ZSM-5分子筛催化剂进行了表征,并在固定床微反评价装置上考察了催化剂的表面酸性质(酸量和酸强度)对甲醇制丙烯反应性能的影响。结果表明,Sn改性b轴取向ZSM-5分子筛催化剂呈现出相似的孔结构性质,随Sn负载量(质量分数,下同)增加,Lewis酸量和Lewis酸强度逐渐升高,强酸量先降低后升高。表面酸性质对甲醇反应的产物分布和催化剂寿命有较大影响,当Sn负载量增加引起Lewis酸量和强酸量过高时,丙烯选择性和催化剂寿命均出现大幅降低。具有适宜Lewis酸量和强酸量的Z5-S2催化剂表现出较高的丙烯选择性(53.53%)和丙烯与乙烯质量比(6)、最高的低碳烯烃(C_(2)=~C_(4)=)选择性(77.43%)和催化剂寿命(40 h)。

Fe/MnO-ZnZSM-5双功能催化剂上合成气直接转化为芳烃的反应

探讨了Fe/MnO ZnZSM 5 (n(SiO2 ) /n(Al2 O3 ) =5 0 )双功能催化剂上合成气直接转化为芳烃的反应 ,考察了反应温度和Zn载量对CO转化率及芳烃选择性的影响 .结果表明 ,Fe/MnO ZnZSM 5具有良好的合成气芳构化性能 ,在V(CO) ∶V(H2 ) ∶V(Ar) =3∶6∶1,SV =16 0 0h-1,p =1 1MPa ,T =5 43K的条件下 ,CO转化率可达到 98 1%,芳烃产物选择性可高达 5 3 1%.催化剂经 6 0h运转后 ,CO转化率仅降低 0 5 %,显示了良好的稳定性和应用前景 .

碱处理改性对Zn/HZSM-5分子筛催化剂性能的影响

以不同浓度的Na OH溶液对HZSM-5分子筛进行碱处理改性后所得多级孔ZSM-5分子筛作为活性组分制备甲醇制芳烃催化剂,采用XRD、SEM、NH3-TPD和N2吸-脱附等手段对催化剂进行了表征,分别考察了碱处理改性对分子筛催化剂骨架结构、酸性质、孔结构以及催化性能的影响。结果表明,通过合适浓度的Na OH碱溶液处理后,HZSM-5分子筛在保持微孔骨架结构的同时,可以调变其晶内介孔孔道结构分布以及酸性质。随着Na OH碱溶液浓度升高,HZSM-5分子筛的酸量、介孔孔容、介孔表面积都增加、孔容分布变宽,催化剂的活性和稳定性等催化性能得以改善。HZSM-5分子筛碱处理改性适宜的Na OH溶液浓度为0.4 mol/L,改性后的催化剂芳烃收率由25.07%增加到32.22%,使用寿命由8 d增加到16 d,但Na OH溶液浓度超过0.6 mol/L后会严重破坏HZSM-5分子筛骨架结构,催化活性下降较快。

磷-过渡金属复合改性ZSM-5分子筛及其在增产丙烯催化剂中的应用

以磷酸氢二铵和过渡金属盐溶液为改性剂,ZSM-5分子筛为原料,采用过量溶液浸渍法制备了磷-过渡金属复合改性ZSM-5分子筛,并对其性质进行了表征。在此基础上,制备了用于增产丙烯的催化裂化(FCC)催化剂。选用中国石油兰州石化公司300万t/a FCC装置的混合原料,在ACE微反装置及XTL-5提升管装置上,对制备的催化剂反应性能进行了评价。结果表明:与改性前相比,改性后ZSM-5分子筛的颗粒分散均匀,粒径较小,B酸量/L酸量高,微反活性稳定性提高;采用改性后ZSM-5分子筛制备的FCC催化剂,催化性能明显提高,丙烯收率和选择性分别提高了2.63,2.01个百分点,重油收率降低了2.52个百分点,液化气和总液体收率分别提高了6.29,2.24个百分点,研究法辛烷值提高了0.85个单位。