乙苯烷基化择形催化剂——改性HZSM-5分子筛的研究

HZSM-5在不同pH值对Mg~(2+)和Mn~(2+)的吸附量测定结果发现,HZSM-5吸附Mg~(2+)和Mn~(2+)的最佳pH值都在3.0附近。对Mg(Ac)_2/HZSM-5和Mn(Ac)_2/HZSM-5的热分解性能研究结果表明:由于Mg(Ac)_2、Mn(Ac)_2和载体HZSM-5之间的相互作用,使得负载型样品热分解的起始温度比纯Mg(Ac)_2和Mn(Ac)_2低,而完全分解的温度由纯样品的500℃左右提高到550℃左右。镁改性HZSM-5分子筛上进行乙苯与乙醇烷基化反应可直接合成高纯度的对二乙苯。在反应温度38O℃,空速6.9L·h~(-1)下,在Mg(1.5)HZSM-5催化剂上,反应达到稳定后,对位选择性为96％,对二乙苯产率达5.8％。经Mn改性的HZSM-5催化剂上,对二乙苯产率为6.3％,乙苯转化率达7.0％,但对位选择性只有82.3％。经Mg、Mn同时改性的HZSM-5催化性能没有MgHZSM-5好。     

甲苯甲醇烷基化合成对二甲苯工艺路线的机遇与挑战

对二甲苯(PX)是合成聚酯纤维的重要原料,是聚酯产业链中至关重要的一环,当前国际环保意识不断加强、原油价格动荡不定、国内“多煤少油”、燃油车即将退市的综合背景给发展煤基甲苯甲醇烷基化合成PX新工艺带来了百年不遇的契机,该工艺的开发不但会促进煤化工的纵深发展,还会给聚酯产业链的健康发展增加一道安全保障.然而,在该路线的开发过程中,仍将面临来自经济层面、安全层面和技术层面的诸多挑战.     

MgO修饰的HZSM-5分子筛对甲苯甲醇烷基化反应性能的影响

采用浸渍法制备了系列MgO修饰的HZSM-5分子筛催化剂,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、NH₃程序升温脱附(NH₃-TPD)、吡啶红外(Py-IR)等方法对修饰前后的HZSM-5分子筛催化剂进行表征,并在固定床反应器上对催化剂的性能进行评价.结果表明：MgO的修饰并未对HZSM-5分子筛的晶体结构有明显影响,但是部分MgO优先覆盖了分子筛表面的强酸位,从而降低了分子筛的酸强度,并改变了B酸/L酸比例;同时由于MgO堵塞部分孔道造成分子筛比表面积降低,进一步降低了分子筛表面酸性位的数量,影响甲苯甲醇烷基化反应性能和产物分布.MgO修饰后的HZSM-5分子筛,虽然使甲苯转化率降低,抑制了甲苯歧化反应、深度烷基化反应和缩聚反应的发生,但是有利于对二甲苯和乙基甲苯的生成,表现出一定的择形催化性能.     

β分子筛的改性及其在甲苯与异丙醇烷基化反应中的应用

采用不同浓度的柠檬酸和磷酸对β分子筛进行改性,并对其应用于甲苯与异丙醇烷基化反应的催化性能展开研究。结果表明,改性后的β分子筛较原分子筛具有更好的催化活性,分别以0.5mol·L~(-1)柠檬酸和0.1mol·L~(-1)磷酸改性后的分子筛为催化剂,可不同程度的提高异丙醇的转化率和烷基化反应的选择性。     

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。     

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。     

ALCL_3和SiCL_4改性HZSM-5沸石上的乙苯乙烯烷基化反应

本文用微型反应器、SEM、XPS、IR-TPD、吸附动力学等手段研究了HZSM-5沸石经 ALCL_3或 SiCL_4蒸气改性前后的乙苯、乙烯烷基化反应的催化性能及其与沸石表面性质间的关系。结果表明,改性会使 HZSM-5 沸石的表面 B 酸中心数量减少,强度降低,并造成沸石孔口、孔道阻塞或孔径收缩和孔道阻碍,扩大了二烷基苯异构体间的扩散差别。这些变化是造成乙苯、乙烯烷基化反应活性和选择性变化的重要原因。     

磷修饰高硅ZSM-5球形催化剂的甲醇制丙烯反应性能

通过浸渍法制备了磷改性的高硅ZSM-5球形催化剂.采用XRD,BET,NH3-TPD等手段对催化剂进行了表征.结果表明,磷化合物均匀地负载在催化剂表面,且进入了分子筛晶内孔道,磷的引入对分子筛骨架没有明显影响,但会导致孔道内表面脱铝,磷修饰后催化剂强酸中心明显消失,弱酸位有所增加.磷修饰高硅ZSM-5催化剂的甲醇转化反应结果表明,高硅ZSM-5催化剂内的磷化合物可以有效地抑制氢转移反应,但对重组分影响较小,磷引入后丙烯选择性明显增加但甲醇转化率下降,过量负载的磷化合物导致催化剂活性迅速降低.     

焙烧温度对氟改性纳米HZSM-5分子筛催化甲醇制丙烯的影响

在400-550℃的不同焙烧温度下,制备了氟改性的纳米HZSM-5分子筛催化剂。利用XRD、N2吸附/脱附和NH3-TPD技术对氟改性前后催化剂的结构和酸性进行了表征,并在固定床反应器上考察了其催化甲醇制丙烯反应的催化性能。结果表明,氟改性可明显降低酸中心的数量及强度,从而显著提高丙烯的选择性和催化剂的稳定性。由于在450℃下焙烧的催化剂出现了新的强酸,使催化剂的稳定性和丙烯的选择性都略有下降。当焙烧温度达到550℃时,由于比表面积和孔体积大大降低,导致催化剂的稳定性显著下降。     

水热处理HZSM-5分子筛的结构变化及其对甲苯甲醇烷基化制对二甲苯催化性能的影响

HZSM-5分子筛经水热处理后,通过浸渍法合成了多组分复合改性的甲苯与甲醇烷基化催化剂.采用X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM),NH3程序升温脱附(NH3-TPD)、低温N2吸附、Al固体核磁共振谱(27Al MAS NMR)和热重分析(TG)等手段对水热处理前后的分子筛孔道结构和酸性的变化进行了表征.在小型固定床上考察了改性HZSM-5上制备的催化剂在甲苯与甲醇烷基化反应中的性能.在反应温度为440℃,液时空速5h-1,甲苯(T)/甲醇(M)=2的条件下,经水热处理4小时HZSM-5上制得的催化剂显示了较好的稳定性,明显高于未经水热处理的催化剂.水热处理后HZSM-5上强酸位酸强度降低和孔道的疏通可能是催化剂稳定性提高的主要原因.     

在改性Mo/SiO2催化剂上甲烷部分氧化反应

用L9(34)正交配置实验对2%Mo/SiO2催化剂进行了改性研究,发现Cr,Cu,Sn和P可改变催化剂的活性和选择性,在Cr为0 5%时有较高的甲醇收率,在450℃,常压下反应可使甲醇收率为2 76%。XPS,FT IR,TPR和TPD研究表明催化剂表面上的Mo为正六价,且存在Mo Si作用键,催化剂表面有大量的酸性中心和多种相互作用相。     

强酸促进的Mo／HZSM－5基催化剂上甲烷脱氢芳构化研究

研制出一种强酸促进的甲烷非氧化脱氢芳构化催化剂Ｍｏ－Ａ／ＨＺＳＭ－５．在可比的实验条件下，其对甲烷的转化活性和苯收率比非促进的Ｍｏ／ＨＺＳＭ－５催化剂均提高约４０％，且催化剂稳定性大为提高．实验结果揭示表面酸度，主要是表面Ｂ－酸位浓度，与甲烷的转化活性密切相关．本文认为在强酸促进的Ｍｏ－Ａ／ＨＺＳＭ－５催化剂上，甲烷活化脱氢主要系经由Ｂ－酸助的Ｃ－Ｈ键异裂的反应途径，即：低价Ｍｏ物种则可能在稳定卡宾中间态，以及后续的齐聚、芳构化过程中起重要作用．     

P/HZSM-5分子筛催化乙醇脱水制备乙烯

采用浸渍法制备一系列P/HZSM-5分子筛催化剂,考察P含量对乙醇脱水制备乙烯的影响,并以X线衍射（XRD）、N₂吸附脱附（BET）、²⁷AL核磁共振(²⁷AL MAS NMR)等表征手段研究了P物种对HZSM-5分子筛结构和酸性质的影响。结果表明:H₃PO₄的添加会在某种程度上促进骨架四面体Al原子的脱离,从而有效地降低催化剂酸强度,进而减弱了催化剂的活性,但有利于延长使用寿命。结合NH₃-TPD表征结果,P的添加量控制在2.0%比较合适。     

Cu/ZnO/CeO2/Al2O3四元涂层催化剂甲醇水蒸气重整本征动力学

为建立微槽道反应器上Cu/ZnO/CeO2/A l2O3四元涂层催化剂的本征动力学模型,在微环状反应器中对甲醇水蒸气重整反应进行了研究。结果表明:该反应可以利用甲醇水蒸气转化反应和甲醇分解反应作为独立反应平行进行的模型表示。经过数学变换,利用线性最小二乘法确定了模型参数,并进行了F统计检验,验证了其合理性。所获的动力学模型可为甲醇水蒸气重整微槽道反应器的数学模拟和优化奠定重要基础。     

条形高Ni/γ-Al2O3在甲苯气相加氢中的催化性

研究浸渍法制备的条形负载型高Ni含量的Ni／Al2O3催化剂及其与压片法制备催化剂在甲苯气相加氢中的催化活性的对比，并研究了氢压、反应温度、氢油比和空速对甲苯转化率的影响。在微反评装置上进行了1200h的稳定性试验。结果表明：浸渍法制备的条形高Ni／Al2O3催化剂对甲苯加氢反应具有很高的催化活性和良好的寿命。     

酸处理HZSM-5负载Cu催化剂的制备及其催化性能

用H2SO4对HZSM-5分子筛进行处理,然后作为载体由浸渍法负载Cu制备Cu/HZSM-5催化剂,在富氧条件下考察其对于丙烯选择还原NO反应的催化活性.实验结果表明,用H2SO4处理HZSM-5有利于提高Cu/HZSM-5的催化活性.用3mol/L的H2SO4溶液处理HZSM-5、负载上4%Cu的Cu/HZSM-5活性最高,可以使NO的转化率在275℃时达到99.8%,在600℃时还接近50%.