NiW/介孔Y型分子筛催化剂上菲加氢裂化过程研究

为了实现对煤焦油中副产物多环芳烃菲的有效利用,采用等体积浸渍法制备了介孔Y型分子筛负载金属Ni、W催化剂,利用XRD、H2-TPR、BET、SEM-EDS对制备的催化剂进行表征分析,并在固定床反应器中考察催化剂上菲加氢裂化性能,探讨了反应过程中空速、气液比、温度、压力对催化剂积碳率、菲的转化率、液体收率及产物分布的影响.研究表明,增加空速和气液比会降低催化剂的积碳率,过高的反应温度会导致催化剂快速地积碳失活.通过定时采样对裂解产物分析得到菲在催化剂上的裂解率变化情况,同时也能反映出催化剂的稳定性.对反应过程条件优化得到的最优条件为:空速6 h^(-1),气液比750,温度400℃,压力6.5 MPa.此时,菲的裂解率可以稳定在99%以上,同时催化剂保持较高的稳定性,在4 h内未出现活性降低.

ZSM-5/USY/Beta分子筛催化剂对四氢萘加氢裂化制备BTEX的性能研究

分别采用ZSM-5、USY、Beta 3种分子筛通过等体积浸渍法制备了NiMo/ZSM-5、NiMo/USY、NiMo/Beta 3种催化剂,分别标记为cat-1、cat-2、cat-3。利用XRD、NH3-TPD、SEM对催化剂进行表征分析,在固定床反应器上以四氢萘作为模型化合物,研究其加氢裂化制备BTEX的催化性能,考察了四氢萘加氢裂化的工艺条件,并探讨了加氢裂化机理。结果表明,Beta分子筛制备的催化剂cat-3金属组分颗粒大小均匀,呈现出高度分散的状态,并且酸量适中。在反应温度为400℃、氢油比为600、反应压力为4MPa、2h-1空速的最佳反应条件下,与cat-1、cat-2相比,cat-3具有最佳的四氢萘转化率和BTEX选择性,分别高达95%和70%左右。

碱处理HY分子筛负载Co基催化剂对费-托合成反应的催化性能

以不同季铵碱处理后的HY分子筛为载体,通过熔融法制备了Co/HY-X系列催化剂,并用于费-托合成反应,考察不同季铵碱处理对Co/HY催化剂性能的影响。采用N_(2)吸附-脱附、X射线衍射、傅里叶变换红外光谱和氨程序升温脱附等手段对催化剂进行表征,并在高压固定床反应器上对催化剂的费-托合成催化性能进行测试。结果表明,与未经过季铵碱处理的Co/HY相比,在季铵碱处理的Co基催化剂作用下的CO转化率都有所提高,其中经过四甲基氢氧化铵处理的Co/HY催化剂性能最好,CO转化率提高了约30百分点。

加氢裂化复合分子筛催化剂研究进展

分子筛催化剂是加氢裂化的核心,传统分子筛催化剂只具有单一性质,无法兼具酸性强、水热稳定性及催化活性高等优点,因此复合分子筛催化剂的使用受到业界广泛关注。分别对微孔、介孔组成的复合分子筛进行介绍,通过将多种具有不同孔道结构和特性的分子筛进行复合,制备出在加氢裂化反应中性能优异的复合分子筛催化剂,并对加氢裂化催化剂的发展趋势进行展望。

铁基分子筛SCR反应组分沿催化剂轴向分布的数值模拟

建立铁基分子筛催化剂NH_(3)-SCR催化反应动力学模型,用来预测催化剂的NO_(x)还原性能和研究SCR反应组分的轴向分布,该模型包括NH_(3)吸附与脱附、NH_(3)氧化、NO氧化、NO_(x)还原及N_(2)O生成反应.结果表明:模型能较好地预测SCR反应中各组分浓度在催化剂轴向空间的变化规律;Fe基分子筛催化剂对物质的量n(NO_(2))/n(NO_(x))较为敏感,最佳n(NO_(2))/n(NO_(x))为0.5;受NH_(3)抑制效应影响,当温度低于300℃时SCR反应活性较低,但是当温度高于400℃时SCR反应活性较好.此外,发现Fe基分子筛催化剂SCR反应主要集中在催化剂的入口段和中间段,300℃、空速为60000 h^(-1)时在催化剂的前半段内可实现高达90%的NO_(x)转化率,催化剂出口段的利用率较低.最后,对模型的瞬态性能进行了考察,发现随着温度升高Fe基分子筛催化剂的瞬态响应可以得到改善.

响应面模型用于Beta分子筛催化剂蜂窝状整体式成型的研究

Beta分子筛由于具有独特的三维十二元环孔道结构,可提供更多活性组分附着位点,是在实际应用中具有优异性能的工业催化剂。在工业使用中,蜂窝整体式催化剂具有通量高、流场均匀、压降小、不易堵塞的优点,是气固或者液固催化反应的最优解决方案。但由于Beta分子筛吸水率高,收缩率大,导致蜂窝成型困难,严重限制了Beta分子筛的工业应用。基于此,选择拟薄水铝石(SB粉)为黏结剂、硝酸为胶溶剂、田菁粉为助挤剂,在水粉比为0.6的条件下制备一系列蜂窝整体式成型Beta分子筛催化剂,基于响应面法,评价了各原料的配比对蜂窝整体式催化剂机械强度的影响,得到了催化剂的机械强度与3个因素(黏结剂用量、胶溶剂用量、助挤剂用量)之间关系的二阶多项式近似模型函数。将试验结果与预测值进行对比,证明了预测模型的可靠性,并利用该模型找到最优的Beta分子筛蜂窝成型条件为SB粉质量分数36.1%、硝酸质量分数8.4%、田菁粉质量分数4.7%。

NaY分子筛复合材料及其催化裂化催化剂性能

以高岭土和水玻璃为原料,采用水热法原位晶化合成了NaY分子筛复合材料,通过离子交换法改性并制备出催化裂化催化剂,利用X射线荧光仪、N2吸附-脱附仪、扫描电子显微镜等仪器对试样进行结构表征,在固定流化床微型反应器装置上进行催化剂裂化反应性能评价。结果表明:该NaY分子筛复合材料的外比表面积为93.70 m^(2)/g,介孔孔容为0.19 cm^(3)/g,颗粒直径约在300~500 nm;改性后复合材料的介孔主要分布在2~20 nm,且为双孔分布,分布峰分别为3.8,5.6 nm;与常规NaY型分子筛催化剂相比,采用该NaY型分子筛复合材料所制备的催化剂其反应转化率、液化气和总液体收率依次提高6.18,5.16,1.61个百分点,重油收率下降3.34个百分点,生焦因子下降0.80。

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。

南京大学的多级孔STW分子筛催化剂研究获进展

近日,南京大学和中国石油大学(华东)的研究团队利用一种动力学调控结晶的合成策略,合成了表面为硅质的分级中空STW型分子筛单晶(Al-STW-h)。该催化剂在甲苯甲醇烷基化制对二甲苯反应中表现出优异的催化性能,甲苯转化率为17.5%,催化剂寿命为85 h。相关研究成果发表于《德国应用化学》杂志。

原子层沉积技术调控分子筛基催化剂研究进展

分子筛基催化剂在多相催化研究领域具有重要的应用,但调控活性中心粒子的结构及其在分子筛上的空间位置仍比较困难,是科研界和工业界共同面临的巨大挑战。原子层沉积(ALD)是一种先进的薄膜沉积技术,利用其自限制生长优势,可在原子级别实现对金属粒子生长过程的精准调控。本工作综述了ALD技术在制备分子筛基催化剂方面的应用,主要包括利用ALD技术控制活性位点在分子筛上的生长落位、修饰分子筛骨架结构以及选择性沉积膜调变分子筛表面结构。利用ALD技术设计和调控活性组分结构促进了分子筛基催化剂的发展,但由于分子筛孔道结构复杂且存在缺陷位,因此,ALD技术在分子筛基催化剂的设计调控及大规模应用方面仍具有挑战性,也是今后研究工作的重点。

分子筛含量对多产乙烯原料型柴油加氢改质催化剂性能的影响

为实现减油增化、降低柴汽比、拓宽乙烯原料来源,从而提高炼化企业经济效益,可将直馏柴油加氢改质后用作乙烯原料。考察了催化剂的分子筛含量在不同反应温度下对改质柴油收率与性质的影响。结果表明:随着分子筛含量增加,催化剂总酸量增大,且弱酸占比增加;提高分子筛含量和提高反应温度均有利于降低改质柴油的芳烃指数(BMCI),但其收率也会降低;在收率为50%的情况下,得到的改质柴油BMCI最低可降至8.6,与原料相比降低25.7,是优质的乙烯原料。

分子筛改性铜硅催化剂对顺酐选择性加氢反应性能的影响

采用蒸氨法将不同分子筛掺杂在CuSi催化剂中,考察了ZSM-5,MOR,4A,5A分子筛对Cu基催化剂顺酐(MA)选择性加氢反应性能的影响。相比于未经分子筛掺杂的CuSi催化剂,分子筛掺杂催化剂的活性明显提高。CuSi-4A催化剂中Cu粒子的分散较差,导致其比表面积小,H 2在催化剂上的吸附能力最弱,CuSi-4A活性明显低于CuSi-MOR,CuSi-ZSM-5,CuSi-5A催化剂。而CuSi-MOR催化剂有丰富的Cu+,Cu粒子更小,表现出最佳的催化性能,在反应温度为280℃、氢酐摩尔比为79、质量空速为0.12 h-1的反应条件下,MA转化率高达99.6%,γ-丁内酯选择性为47.9%。在蒸氨法制备CuSi催化剂过程中掺杂分子筛,可提高金属分散度,为催化剂设计提供一定的借鉴。

清洁法制备全结晶ZSM-5分子筛催化剂及其催化性能

在无额外添加碱金属或碱土金属的体系中,以氨水为模板剂,成功制备全结晶ZSM-5分子筛催化剂。晶化结束后,采用闪蒸技术回收晶化残液中的氨水,回收率高达85%,并且实现了回收氨水的循环再利用,连续回用3次仍然可以得到高结晶的分子筛催化剂。表征结果表明,通过优化合成配方,在晶化温度为170℃,晶化时间为6 h的条件下,制备的全结晶ZSM-5分子筛催化剂具有晶体形貌规整、晶间孔丰富、活性中心状态好、机械强度高(108 N·cm^(-1))等优点。在稀乙烯和苯气相烷基化制乙苯反应中,全结晶ZSM-5分子筛催化剂表现出优异的活性、选择性、稳定性及再生性能,关键杂质二甲苯含量仅为(350~400)μL·L^(-1),完全可以满足工业应用需求。

基于分子筛的低负载金属催化剂在绿色化学中的应用

为探究有效的绿色催化剂,制备了基于分子筛的低负载金属催化剂,并在催化氢硅烷水解实验和循环实验中验证了其效用。实验结果显示,在600℃条件下制备的基于分子筛的低负载钯金属催化剂最高具有93%的产出率,再生后循环使用仍具有高至75%的产出率,是高产出的氢硅烷水解催化剂,具有良好的催化活性且可循环使用,符合绿色化学的概念。

分子筛催化剂喷雾干燥塔的计算

喷雾干燥技术作为一种主要的现代干燥技术,已经广泛应用于食品、生物制品、农产品加工、化工及医药等领域。在分子筛催化剂的生产过程中,喷雾干燥也是关键工序之一,喷雾干燥塔的规格尺寸直接影响着分子筛催化剂产品的质量,本文介绍了喷雾干燥塔尺寸的一种计算方法,该方法为分子筛催化剂喷雾干燥塔的设计、制作提供了参考,对于生产高质量分子筛催化剂具有较大意义。

沸石分子筛基VOCs催化燃烧催化剂的研究进展

挥发性有机物(VOCs)是工业生产、交通运输及生物质燃烧产生的主要气体污染物之一,对大气质量、生态环境和人体健康造成潜在危害。随着环境保护意识的提升和大气污染治理的深入开展,研究和开发高效的VOCs治理技术已成为当务之急。作为一种有效的治理手段,VOCs催化燃烧技术因其适用范围广泛和高效净化的特点备受关注。负载型催化剂,尤其是沸石分子筛基催化剂,通过将活性组分分散在载体上,实现对活性组分的高效利用和稳定性提升,具有广阔的工业应用前景。从调控沸石分子筛载体及负载的活性组分两个方面,总结了沸石分子筛基催化剂在VOCs催化燃烧方面的研究进展,并讨论了水汽和多组分VOCs存在对沸石分子筛基催化剂催化燃烧VOCs的影响。最后,针对目前沸石分子筛基催化剂存在的问题,提出了展望。这些研究进展有望为环境治理和空气质量改善提供理论和实践参考,推动沸石分子筛基催化剂在VOCs治理中的应用和发展。

高负载铜基SSZ-13分子筛催化剂SCR模型研究

随着日益严格的排放法规出台,降低重型柴油机的氮氧化物(NO_(x))排放已成为研究的重点.为提高SSZ-13分子筛催化剂在低温下的二氧化氮(NO_(2))转化效率,通过数值仿真的方法研究了高负载铜基的小孔径分子筛催化剂在不同工况下的最佳NO_(2)占比情况.利用GT-SUITE软件建立了一维反应器模型以及催化反应动力学模型,采用数值模拟计算的方法对选择催化还原(selective catalytic reduction,SCR)系统内化学反应进行了研究.模型考虑了423~673 K的温度范围内,氨气(NH_(3))的吸附、脱附和氧化反应、一氧化氮(NO)氧化反应、NO_(x)的还原反应以及硝酸铵(NH_(4) NO_(3))的分解反应,并且在排出气体中监测重要的温室气体——氧化亚氮(N_(2)O)的排放量.结果表明:在高负载铜基的SSZ-13分子筛催化剂作用下,NO_(2)与NH_(3)反应生成的NH_(4)NO_(3)在573 K以下的低温段结晶,晶体堵塞孔道抑制反应进行;而随着温度升高,NH_(4)NO_(3)逐渐分解,反应得以正常进行,因此NO_(2)的含量对NO_(x)的转化效率产生影响,即不同温度段的最高NO_(x)转化效率对应的NO_(2)进气量不同,当温度升高,最高NO_(x)转化效率对应的NO_(2)占比先升高后降低,最高NO_(2)占比不超过40%,并且对应温度区间内排出的N_(2)O含量低于6×10^(-6).改变氨氮比、空速、催化剂活性位点密度等工况探究氮氧化物转化效率最高对应的NO_(2)占比,得到的NO_(2)占比均为动态变化值.定义氮氧化物转化效率超过80%的温度范围为最佳温度窗口,变化工况发现最佳温度窗口均为503~673 K.

提高流化床分子筛催化剂耐磨性能研究进展

分子筛催化剂是当前研究较多的一类流化床催化剂,工业上通常采用双铝基溶胶、硅铝复合溶胶、磷铝溶胶等作为粘结剂,通过喷雾造粒制备分子筛类微球催化剂。流化床工艺不仅要求催化剂具有良好的催化性能,还要有较好的耐磨性能、良好的球形度和适宜的粒径分布以满足实际的工业生产。粘结剂和载体的选择、浆液的制备工艺、喷雾造粒机的进口和出口温度、雾化器转速和成型的后处理都会对催化剂耐磨性能、粒径分布、球形度和催化性能产生巨大影响。本文以工业研究较为成熟的FCC催化剂和MTO催化剂为例,从催化剂浆液组分优化、喷雾造粒成型过程优化以及催化剂后处理优化三个方面总结当前流化床分子筛催化剂耐磨性能研究进展,为其它耐磨流化床催化剂的开发提供一定的参考。

Cu-ZSM-5分子筛催化剂对NH_(3)-SCR催化性能的影响

本文以H-ZSM-5分子筛为基础,考察了制备方法、铜源类型以及铜含量对Cu-ZSM-5分子筛催化剂的NH_(3)选择性催化还原NO(NH_(3)-SCR)的性能影响。结果表明,采用离子交换法制备的Cu改性ZSM-5分子筛的NH_(3)-SCR活性最好;以Cu(NO3)2·3H2O为前驱体的Cu-ZSM-5催化剂具有最佳的低温NH_(3)-SCR催化活性,并且获得了最宽的活性温度窗口;制备所得4种不同铜含量样品中,铜含量负载为2.84%的Cu-ZSM-5分子筛催化剂的活性温度窗口范围最大,在200~600℃范围内NO转化率在90%以上。由此可以说明,引入Cu2+后能够明显提高ZSM-5分子筛的催化活性。此外,XRD分析结果显示,Cu-ZSM-5催化剂的晶相结构并未改变,SEM扫描发现分子筛的形貌并未改变,但粒径变小。本文通过考察Cu-ZSM-5分子筛催化剂的NH_(3)-SCR催化性能,为进一步制备高性能脱硝分子筛催化剂研究提供了实验依据。

用于HC-SCR还原NO_(x)的Cu基分子筛催化剂研究进展

烃类化合物选择性催化还原(HC-SCR)是一种有效的脱硝技术,但是在较低温度下Cu基分子筛催化剂用于HC-SCR催化还原NO_(x)存在催化活性较低、活性温度窗口较窄的问题。本文针对铜/分子筛催化剂选择催化还原NO_(x)的研究进展,系统介绍了负载型Cu基分子筛催化剂在HC-SCR应用中的反应机理以及载体、负载Cu含量、制备工艺、还原剂、H_(2)O和SO_(2)对催化活性的影响。发现掺杂与铜产生协同作用的金属助剂有助于提高低温催化活性。最后提出了制备具有优异低温催化活性的HC-SCR铜基分子筛催化剂的策略和今后开发高效性能催化剂的研究方向,例如适当增加Cu负载量、控制Si/Al比以及进一步提高金属活性组分的分散性。