HZSM-5催化剂的催化脱硫反应研究

采用浸渍法制备了一系列不同镧负载量的HZSM-5分子筛催化剂，并对其进行了X射线衍射、红外光谱、比表面和NH3-程序升温脱附等方面的表征。结果表明，HZSM-5分子筛的结晶度均达到了85％以上，掺镧后的HZSM-5分子筛在波数1100cm^-1附近的非对称振动特征峰有一定程度的蓝移，BET法的比表面积及直径、单点体积、BJH法的吸附体积及脱附体积均有所增大，反应的比表面活性有所提高，致使弱酸量大幅度减少，中强酸、强酸量大幅度增大。在活性氢物质甲醇存在时，固定床微型反应器中噻吩的催化转化反应结果表明，催化剂的脱硫反应活性明显增强，噻吩转化率提高，噻吩转化为H2S的量增加，但液相产物趋向复杂，选择性有所降低，且在掺镧约1．0％左右噻吩的转化率达到51．3％。     

四氢噻吩与硫酸镁热化学还原生成H_2S机制

针对注蒸汽开采稠油过程中次生硫化氢生成机制尚不清晰,生成路径复杂等问题,以稠油含硫模型化合物四氢噻吩+硫酸镁+水反应体系为研究对象,利用热模拟实验探究该热化学还原反应生成H_2S的机制、路径和反应动力学。结果表明:四氢噻吩+硫酸镁+水反应体系发生热化学还原反应的路径为含硫有机物的水解、硫酸根的质子化、硫化氢自催化、硫代硫酸盐向有机硫化物转化以及硫化物的热解和水解等过程;反应生成物包括羰基硫、硫醇、噻吩和硫醚类硫化物、H_2、CO_2、H_2S、MgO及烃类气体,裂解和缩聚反应同时存在,反应体系的反应级数为0.8,表观活化能为28.102 kJ/mol。     

硫化物在FCC催化剂上的裂化脱硫研究

采用微反、元素分析、微库仑法和PFPD色谱等评价分析手段 ,对硫醇、硫醚、噻吩、甲基噻吩和苯并噻吩等硫化物在FCC催化剂上的裂化脱硫行为进行了研究。结果表明 ,硫醇、硫醚易于裂化脱硫 ,在实验条件下其脱硫率在 95 %左右 ;噻吩、苯并噻吩则相对较难裂化脱硫 ,两者的脱硫率均为 6 5 %;甲基噻吩比噻吩容易裂化脱硫 ,但其脱硫率低于硫醇和硫醚。苯并噻吩较容易生成含硫焦炭 ,脱除的硫中有 15 .6 %进入焦炭中 ;而其他几种硫化物生成的含硫焦炭上硫的量较少 ,都在 7%以下。此外 ,硫醇、硫醚和苯并噻吩在反应过程中除裂化和生焦反应外 ,基本上不会生成其他硫化物 ,而噻吩、甲基噻吩在反应中则会相互转化。     

HZSM-5催化裂解抽余C5制备乙烯／丙烯

以HZSM-5分子筛为催化剂,在固定床反应器上进行抽余C5催化裂解制备乙烯/丙烯实验.考察了不同硅铝摩尔比的HZSM-5催化裂解抽余C5制备乙烯/丙烯的反应性能;用H3PO4浸渍法对HZSM-5进行改性,考察P改性对抽余C5催化裂解性能的影响,并采用X射线荧光光谱(XRF)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、氨程序升温脱附(NH3-TPD)等手段对其进行表征.结果表明,硅铝摩尔比为50的HZSM-5具有较好的催化裂解抽余C5制乙烯/丙烯反应性能,该催化剂最适宜的工艺条件是0.1 MPa、550℃、液体质量空速为3 h-1、水/油(抽余C5)体积比为0.8;未改性HZSM-5(硅铝摩尔比为50)在最佳工艺条件下反应3 h,所得乙烯和丙烯总收率为43.43%,而P改性后的HZSM-5在相同条件下反应,乙烯和丙烯总收率可达47.30%,提高了3.87%;P改性不会破坏HZSM-5分子筛的骨架结构,可调节分子筛的酸性,改善HZSM-5分子筛的催化裂解性能.     

甲基锡-分子筛杂化材料的合成及表征

在真空条件下考察了几种典型沸石分子筛(HY、Hβ、HZSM-5、MCM-41)的洁净表面与四甲基锡化合物的化学反应性能.用元素分析、in situ FTIR、ICP、GC、TPD-MS等方法研究了反应的化学计量关系以及气相和固相产物的组成及热稳定性.探讨沸石分子筛表面与四甲基锡金属有机基团接枝反应的基本规律.研究结果表明:SnMe4与分子筛的接枝反应的难易与分子筛的结构和酸性密切相关,其与HY、Hβ、HZSM-5、MCM-41分子筛发生反应的最低温度分别为193、183、223、343 K.接枝物种的热稳定性也大不相同,热稳定程度依次为SnMe3/MCM-41＞ SnMe3/HY＞ SnMe3/Hβ＞ SnMe3/HZSM-5.     

硫化物在FCC催化剂上的裂化脱硫研究

采用微反、元素分析、微库仑法和PFPD色谱等评价分析手段，对硫醇、硫醚、噻吩、甲基噻吩和苯并噻吩等硫化物在FCC催化剂上的裂化脱硫行为进行了研究。结果表明，硫醇、硫醚易于裂化脱硫，在实验条件下其脱硫率在95％左右；噻吩、苯并噻吩则相对较难裂化脱硫，两者的脱硫率均为65％；甲基噻吩比噻吩容易裂化脱硫，但其脱硫率低于硫醇和硫醚。苯并噻吩较容易生成含硫焦炭，脱除的硫中有15．6％进入焦炭中；而其他几种硫化物生成的含硫焦炭上硫的量较少，都在7％以下。此外，硫醇、硫醚和苯并噻吩在反应过程中除裂化和生焦反应外，基本上不会生成其他硫化物，而噻吩、甲基噻吩在反应中则会相互转化。     

HZSM-5分子筛的改性及其催化裂解废轮胎制备低碳烯烃

用不同浓度氢氧化钠溶液对硅铝比为200的商业HZSM-5分子筛进行了扩孔改性,利用粉末X射线衍射、扫描电镜、NH₃程序升温脱附和N₂吸脱附对改性分子筛的晶体结构、孔结构、形貌和酸性进行了表征,考察了改性HZSM-5分子筛在催化裂解废轮胎反应中的性能.结果表明,通过改变氢氧化钠溶液的浓度,可以一定程度调控分子筛晶体的孔结构和酸量.随着碱浓度增大,改性HZSM-5分子筛平均孔径增大,而介孔孔容和酸量先增加后减少.经0.4 mol/L氢氧化钠溶液改性处理后的HZSM-5分子筛催化剂,介孔孔容及酸量最大,其催化裂解废轮胎低碳烯烃选择性最高,达到了32.39%,远高于商业HZSM-5分子筛.      

HZSM-5催化剂的催化脱硫反应研究

采用浸渍法制备了一系列不同镧负载量的HZSM 5分子筛催化剂,并对其进行了X射线衍射、红外光谱、比表面和NH3-程序升温脱附等方面的表征。结果表明,HZSM 5分子筛的结晶度均达到了85%以上,掺镧后的HZSM 5分子筛在波数1100cm-1附近的非对称振动特征峰有一定程度的蓝移,BET法的比表面积及直径、单点体积、BJH法的吸附体积及脱附体积均有所增大,反应的比表面活性有所提高,致使弱酸量大幅度减少,中强酸、强酸量大幅度增大。在活性氢物质甲醇存在时,固定床微型反应器中噻吩的催化转化反应结果表明,催化剂的脱硫反应活性明显增强,噻吩转化率提高,噻吩转化为H2S的量增加,但液相产物趋向复杂,选择性有所降低,且在掺镧约1 0%左右噻吩的转化率达到51.3%。     

生物油催化裂解精制机理

采用乙酸为模型化合物,在裂解温度500℃,质量空速为5.0h-1,不同水含量条件下进行了催化裂解精制实验,并采用GC-MS分析了催化裂解液体产物.乙酸经过HZSM-5分子筛催化剂催化裂解后,产物中含有苯、萘、茚及其衍生物.根据乙酸催化裂解产物,推测了乙酸催化裂解精制反应途径,说明生物油催化裂解精制反应过程主要发生脱氧和芳烃化反应.     

秸秆气化焦油在负载复合金属的HZSM-5分子筛上的催化裂解反应的研究

对生物质秸秆气化焦油的催化裂解进行了实验研究,用浸渍法在HZSM-5分子筛上负载复合金属制备催化剂,在不同的反应条件下进行实验,发现该催化剂能促进焦油转化为气体可燃成分,对降低焦油含量具有明显的效果.     

裂解汽油在ZSM-5沸石上的芳构化

采用连续流动反应装置,考察了裂解汽油在HZSM-5与金属元素改性的HZSM-5上的芳构化反应,发现锌改性后提高了液体产物中芳烃的收率。为了克服裂解汽油中含硫含焦杂质的影响,提出了获取芳烃的有效工艺:蒸馏除焦-加氢预脱硫-氢气氛下芳构化反应-冷凝产物。用氨吸附的程序升温脱附法,将催化剂的酸性质与其催化芳构化作用进行关联,认为Zn改性后的HZSM-5催化剂具有较温和的酸中心,可能是其芳构化高活性与高选择性的原因。     

孔结构和表面酸性对多种分子筛吸附脱硫性能的影响

通过静态吸附实验考察了环己烷、苯、噻吩和四氢噻吩在MCM-41、SBA-15和NaY吸附剂上的吸附,探讨了分子筛孔结构与表面酸性位对吸附性能的影响。结果表明:MCM-41吸附剂的比表面积及孔体积均大于SBA-15吸附剂,使其对4种吸附质的吸附量均比SBA-15分子筛的大;NaY分子筛的孔径与环己烷、苯、噻吩和四氢噻吩的分子动力学直径相差不大,且其表面有L酸位和B酸位的存在,使得其对4种吸附质的吸附量远大于纯硅MCM-41和SBA-15分子筛;4种吸附质在NaY吸附剂上的饱和吸附量由大到小为噻吩、四氢噻吩、苯、环己烷,主要通过大π键与L酸作用的方式吸附;4种吸附质在MCM-41和SBA-15吸附剂上的饱和吸附量由大到小分别为四氢噻吩,噻吩,苯,环己烷,主要是通过硫原子上的孤对电子与B酸位作用的方式吸附。     

催化裂化干气中乙烯在不同催化剂上的低聚反应

根据3种乙烯聚合反应机制制备了多种催化剂,并用丁催化裂化干气中乙烯的低聚反应,以考察不同反应机制催化剂的反应性能.结果表明:遵循正碳离子反应机制的酸性分子筛催化剂的反应性能优于二聚及复分解机制催化剂;HZSM-5催化剂具备合适的酸性和孔结构,具有较高的催化乙烯转化能力、反应活性和稳定性.     

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.     

HZSM-5/堇青石整体式催化剂的制备及催化性能

以整体式堇青石蜂窝陶瓷为载体,经预处理后涂覆HZSM-5分子筛,制备出含不同HZSM-5质量分数的HZSM-5/堇青石整体式催化剂。采用XRD和BET对催化剂的结构进行了表征,在常压微型固定床反应装置上评价催化剂的甲醇制烯烃反应性能,并考察了催化剂中HZSM-5分子筛的质量分数、反应温度、气体空速等与烯烃组成分布的关系。结果表明：HZSM-5/堇青石整体式催化剂中仍保持HZSM-5分子筛的XRD特征衍射峰;催化剂的比表面积、孔体积随着HZSM-5质量分数的增加而增加;催化剂中HZSM-5分子筛质量分数为22.5%时具有最好的活性,在反应温度为380℃、气体空速为820mL/(g·h)的条件下,乙烯的选择性为35.22%,丙烯的选择性为30.95%。     

分子筛催化苯和低浓度Cl_2混合气制氯化苯的性能

以HCl为Cl源经催化氧化,制备不同组成的HCl和Cl_2等的混合气体。考察在分子筛催化下混合气体中Cl_2浓度对苯氯化反应速率和Cl_2利用率的影响。比较不同氢型分子筛HY、HZSM-5、Hβ和稀土改性Y型分子筛(REY)的孔道结构、酸性对苯氯化反应的催化性能。通过BET、NH3程序升温脱附(NH3-TPD)、吡啶吸附傅里叶红外光谱(Py-FT-IR)等技术对催化剂进行表征。结果表明:混合气体中Cl_2浓度对苯氯化反应影响很小,分子筛的孔道结构及其酸种类是影响苯转化率的关键因素;Hβ分子筛由于其具有三维特殊孔道、合适的酸强度和较多的Lewis酸(L酸)酸量,其催化活性明显优于HY、HZSM-5分子筛;REY分子筛含L酸最多,催化活性最高。当Cl_2质量分数为15%,反应3 h时,在REY分子筛催化下,氯化苯的平均生成速率为8.4 g/(g·h)。     

碳氢燃料裂解结焦特性分析

该文研究中选择SAPO-34、HZSM-5、USY这3种孔径不同的分子筛催化剂进行碳氢燃料的裂解结焦特性分析,研究反应时间、反应温度等外界因素对研究催化剂结焦特性的影响。研究结果显示,700℃条件下这3种催化剂均能够得到最大的结焦量,其中USY型分子筛催化剂则能够达到达55μL/mg的结焦量。分子筛的结焦过程还受到表面酸性、孔径大小等分子筛的自身性质、时间、裂解温度等因素的影响。此次实验可用于碳氢燃料催化裂解催化剂的选择。     

ZSM-5型分子筛上H_2选择还原NO

采用水热法合成了微米HZSM-5分子筛(HZSM-5)和纳米HZSM-5分子筛(nano-HZSM-5),通过XRD和SEM对样品进行了表征。结果表明:所得样品为纯态的HZSM-5和nano-HZSM-5分子筛。以上述样品为载体,制备了Pd基催化剂,并用于H2选择还原NO研究。在整个测试温度范围内,Pd/HZSM-5表现出良好的催化性能,优于Pd/nano-HZSM-5。当温度高于100℃时,Pd/HZSM-5上的NO可达到完全转化。此外,Pd含量仅影响低温时(100℃)Pd/HZSM-5的催化活性。上述结果说明所制备的Pd/HZSM-5是H2选择还原NO的优良催化剂。     

异丙苯裂解反应中Ti-ZSM-5分子筛的活性衰减与积炭

用异丙苯裂解反应考察了Ti-ZSM-5分子筛的催化活性,发现裂解活性与Ti-ZSM-5中Si/Ti有关,Ti进入分子筛骨架降低了积炭活性,但焦炭的生成并不影响稳态活性,表明炭主要沉积在催化剂的外表面上。     

量子化学方法研究HZSM-5沸石结构酸性(Ⅳ)

HZSM-5沸石分子筛硅铝骨架结构基本单元为五元环,它通过氧桥联接而得到单元为四元环、六元环。本文采用CNDO/2半经验量子化学的方法,对HZSM-5沸石基本结构单元—四、五、六元环的电荷分布进行计算。依据Mortier等人处理y型沸石分子筛酸性的基本思想,从而得到了HZSM-5沸石分子筛酸性结构参数α_0。Barthomeuf等认为沸石分子筛可作为一个多元酸的电解质溶液,因此其质子酸度应用活度来表示。a_(H~+)=[H~+]f_(H~+),而活度系数f_(H~+)为结构参数乘以一个常数,f_(H~+)=Kα_0,我们取K=32,[H~+]=nH~+αN_(A_1)/Z_(cat),从理论上求出HZSM-5沸石分子筛在不同硅铝比时的活度,其结果和实验值相一致。这为从理论上计算HZSM-5沸石分子筛的酸性提供了一个参考方法。