ZSM-5分子筛结构对苯烷基化反应性能影响的数值模拟研究

以ZSM-5分子筛催化苯和乙烯烷基化为体系,建立并验证了一种三维各向异性扩散-反应数学模型,该模型考虑了分子筛形貌、孔结构和扩散各向异性的影响。模拟发现当分子筛颗粒体积和abc轴尺寸保持不变时,改变分子筛形貌并不会显著影响其表观活性,因而该情况下无须调控分子筛形貌;而当分子筛颗粒体积不变时,仅缩短b轴尺寸才能显著降低扩散阻力,提高催化剂表观活性,因而合成ZSM-5分子筛时缩短b轴尺寸最有利于扩散和反应。在分子筛颗粒中引入大孔可显著提高分子筛催化剂利用率和表观活性,保持大孔孔隙率不变时,减小大孔孔径更有利。存在最优大孔孔隙率以平衡扩散阻力和活性材料含量,当分子筛粒径4μm、大孔孔径300 nm时,最优大孔孔隙率0.16,对应最高表观反应速率80.5 mol/(m^(3)·s)。另外,由于分子筛内扩散各向异性的影响,当大孔取向平行于c轴时最有利。结果可为苯和乙烯烷基化ZSM-5分子筛催化剂乃至其他分子筛催化剂的设计优化提供一定的理论指导。

FX-01催化剂上苯与丙烯烷基化反应过程研究(Ⅱ)反应器工况模拟

通过对FX-01沸石催化剂上苯与丙烯的烷基化反应中试工况进行模拟,判识了合适的外扩散传质关联式,并计算出外扩散传质阻力,得出了反应过程的控制步骤。固定床鼓泡反应器中烷基化反应过程阻力的大小顺序为:气液膜阻力>液固膜阻力>内扩散阻力与化学反应阻力之和。

烷基化催化剂Y型沸石固体酸的扩散性能和酸性中心

用IR和TPD方法,研究了长链烯烃与芳烃的烷基化反应的Y型沸石催化剂的酸性对反应的作用。研究表明具有中等强度以上的酸性中心都对反应有贡献。长链烯烃在催化剂上的吸附比苯要强得多。长链烯烃在催化剂上除了吸附活化与苯反应之外,还有生焦的倾向。催化剂上的焦碳积累引起微孔堵塞,反应活性下降,可以从孔分布变化和扩散性能下降中得到解释。

多级孔沸石分子筛在芳烃烷基化反应中的研究进展

多级孔沸石分子筛不仅具有微孔沸石固有的高水热稳定性和强酸性,且兼具介孔以及大孔材料的传质优势,提高了表面活性位的有效利用率,在多相催化领域表现出良好的催化性能。本文详细阐述了近年来多级孔沸石在芳烃烷基化反应中的研究进展,讨论了多级孔沸石分子筛中介孔的存在对芳烃烷基化特别是其中包含有较大分子参与的烷基化催化反应的促进作用,从分子扩散和可接近性两方面解释了多级孔沸石对催化活性、选择性和稳定性的促进作用。同时指出制备具有高度有序结构的介孔沸石,并深入研究多级孔沸石的酸性,建立沸石酸性能、孔结构与催化性能之间的关联是未来多级孔沸石的研究方向。

FX-01催化剂上苯与丙烯烷基化反应内扩散过程的研究

采用ZLC法测量反应组份在催化剂晶内扩散系数 ,并对ZLC法的数据处理进行了改进。通过试验得到了内扩散有效因子 ,由有效因子计算催化剂粒内扩散系数。比较粒内、晶内及本征反应速率发现 ,对于苯与丙烯烷基化反应过程 ,采用粒径为 3mm的球形FX -0 1催化剂 ,晶内扩散速率大于本征化学反应速率 ,本征化学反应速率大于粒内扩散速率。