碳四烃在改性HZSM-5分子筛上芳构化研究

研究了炼厂混合C_4烃在Zn、Ga、Cr、La改性的HZSM-5分子筛催化剂上的芳构化反应,采用TPD和IR测定了催化剂的表面酸性质。结果表明,用Zn(3%)和Zn(2%)Ga(1%)改性的HZSM-5分子筛具有较好的芳构化性能;各改性HZSM-5分子筛催化剂芳构化性能变化与表面酸性有关,总酸量下降,芳构化活性下降,强B酸中心减少,深度裂解反应减少;Zn的单组分和双组分改性的HZSM-5分子筛催化剂芳构化活性的增高与表面强L酸浓度增加和吡啶吸附IR谱中的1615cm~(-1)吸收峰出现有关。     

高温水蒸汽处理对HZSM-5分子筛上乙烯、苯烷基化反应性能的影响

本文用色谱法考察了直接法合成并经不同条件高温水蒸汽处理过的HZSM-5分子筛催化剂对乙烯的作用;用微反研究了这些样品用于苯和乙烯烷基化反应的催化性能;考察了这些性能与表面酸性质的关系并对水蒸汽处理条件和烷基化反应条件的选择进行了讨论.     

不同金属改性HZSM-5催化剂的甲醇羰基化反应性能

以具有酸性特性的HZSM-5分子筛为载体,结合金属本身具有的羰基化活性,可以更好的提高羰基化反应效率。采用负压沉积沉淀法对HZSM-5催化剂进行Pt、Pd、Cu、Au、Zn改性,制备不同酸度的催化剂。利用X射线衍射、NH₃程序升温脱附、吡啶吸附FTIR、N₂吸附-脱附和X射线荧光分析研究了不同金属对催化剂物理化学性质及不同负载型HZSM-5催化剂对甲醇羰基化产物的分布和产率的影响。结果表明,不同金属的引入对HZSM-5催化剂的比表面积、孔径和孔体积影响较小,但明显地改变了催化剂表面的酸强度。Pt、Au、Zn和Cu改性后的催化剂更有利于甲醇羰基化反应的进行,其中Cu/HZSM-5催化剂在400℃的甲醇转化率高达90.2%,比HZSM-5催化剂的甲醇转化率高12%,但目标产物的选择性比Pt/HZSM-5及Au/HZSM-5的低。总的来看,金属的引入改变了催化剂表面Brønsted酸（B酸）和Lewis酸（L酸）中心的数量,甲醇的转化率随总酸量的增加而增加,催化剂表面B酸与L酸的比例在0.3~0.5时,催化剂表现出更好的羰基化作用。     

金属氧化物改性的HZSM-5上甲苯与甲醇的烷基化反应

 考察了La2O3,MgO以及La2O3-MgO复合改性的HZSM-5催化剂的孔结构、表面酸性和吸附性能,以及它们在甲苯与甲醇烷基化反应中的催化性能. 未经改性的HZSM-5上甲苯甲基化反应产物组成为热力学平衡组成,而改性后的催化剂上目标产物对二甲苯选择性提高,但反应活性下降. La2O3改性使HZSM-5孔径缩小,孔道变窄,强酸和弱酸酸量均降低,目标产物选择性明显提高; MgO主要分布在沸石外表面和孔口,因而MgO改性的HZSM-5孔口尺寸稍有缩小,另外强酸酸量减少,弱酸酸量略有上升,对二甲苯选择性略有提高; 而La2O3-MgO复合改性的催化剂上对二甲苯选择性显著提高,达到93%. 结果表明,反应的对位选择性是孔径和表面酸性同时调变的结果,孔径效应比酸性分布对催化剂的对位选择性影响更大.     

氟氯有机化合物对分子筛催化剂的改性——Ⅱ.CF_3Cl对分子筛催化剂的改性研究

用XRD,IR,XPS和TPD等方法,考察了用CF_3Cl处理的一系列含氟量不同的HZSM-5,HM分子筛的结构和表面性质的变化。结果表明,改性后催化剂的表面与体相有脱铝现象,并有新物相生成。少量氟的掺入可提高酸中心的强度,使中等强度B酸中心数增加。改性后的HZSM-5和HM对甲苯歧化反应的活性和稳定性都有所改善。     

A New Way to Obtain Mo/HZSM-5 Catalyst with High Activity and Selectivity for Methane Dehydro-aromatization 一种制备高活性和高稳定性甲烷无氧芳构化Mo/HZSM-5的新方法

 采用气相化学沉积法对HZSM-5分子筛的外表面进行选择性修饰,然后将它作为载体制备Mo/HZSM-5 催化剂,并应用于甲烷无氧脱氢芳构化反应. 改性的催化剂比未改性的催化剂表现出更好的甲烷转化活性、芳烃选择性和稳定性,明显地抑制了积碳的生成. 利用核磁氢谱对催化剂进行了表征. 在未经改性的Mo/HZSM-5催化剂表面,平均每个晶胞中含有1.12个B酸中心, 而在改性后的催化剂表面,平均每个晶胞中只有0.61个B酸位. 说明在甲烷无氧芳构化反应中,少量的B酸中心即可达到反应要求,过多的酸性位只会导致更多积碳物种的生成,从而加快催化剂失活速度,降低其稳定性.     

表面强酸分布——影响HZSM-5沸石对位选择性的主要因素

考察了交换剂和改性处理对HZSM-5沸石在甲苯乙基化反应中对位选择性的影响,检测了反应初级产物的组成,用原位TPD法研究了沸石表面酸中心的催化性质。结果表明,孔径和酸性分布都是影响沸石对位选择性的重要因素,但是表面酸性的调变对提高HZSM-5沸石的对位选择性更为重要。对-甲乙苯是甲苯乙基化反应的初级产物,在表面异构化反应后生成间-甲乙苯。烷基化和异构化两种反应活性中心在酸强度上的差异很小,仅仅是所处位置不同。由于改性处理同时抑制了这两类活性中心,使HZSM-5沸石在甲苯乙基化反应中的对位选择性上升而活性下降,表现出反向变化关系。     

氟改性对纳米 HZSM-5 分子筛催化甲醇制丙烯的影响

 在比较了纳米和微米 HZSM-5 分子筛催化甲醇制丙烯反应性能的基础上, 对纳米 HZSM-5 分子筛进行了氟改性. 利用透射电镜、N2 吸附、X 射线衍射、氨程序升温脱附和吡啶吸附-红外光谱技术对改性前后的样品进行了表征, 并在常压、500 oC 和甲醇空速 (WHSV) 为 1.0 h–1 的反应条件下, 在连续流动固定床微型反应器上考察了其催化甲醇制丙烯的性能. 结果表明, 当氟含量<10% 时, 随氟含量的增加, 改性纳米 HZSM-5 分子筛的酸量减少, 酸强度降低, 从而使丙烯选择性和催化剂稳定性不断提高. 但过量 (15%) 氟的改性使纳米 HZSM-5 分子筛的酸量、比表面积和孔容均明显减小, 致使其稳定性反而降低. 在适量 (10%) 氟改性的纳米 HZSM-5 分子筛上, 丙烯选择性和维持甲醇完全转化的反应时间分别由原来的 30.1% 和 75 h 增加到 46.7% 和 145 h.     

分子筛的酸处理对Mo/HZSM-5催化甲烷无氧芳构化反应性能的影响

 采用HNO3溶液对HZSM-5分子筛进行预处理,并以处理后的分子筛为载体制备了Mo/HZSM-5 催化剂. 结果表明,改性的Mo/HZSM-5催化剂在甲烷无氧脱氢芳构化反应中表现出很好的稳定性,显著地抑制了积炭物种在催化剂表面的形成. SEM,XRD和1H MAS NMR等表征结果表明,酸处理在一定程度上降低了HZSM-5分子筛的结晶度,使部分Al物种脱离骨架结构,迁移到骨架外形成新的表面Al羟基,从而使HZSM-5分子筛上B酸中心的数目明显减少. 未经改性的Mo/HZSM-5催化剂表面,平均每个晶胞中有1.12个B酸位,而改性的Mo/HZSM-5催化剂表面,平均每个晶胞中仅有0.88个B酸位. 这表明过多的酸性位存留在催化剂上会引起积炭的生成,降低催化剂的稳定性.     

镁改性对HZSM-5分子筛催化乙烯制丙烯的影响

采用等体积浸渍法制备了一系列不同Mg含量(0–1.0%)的HZSM-5分子筛。利用X射线衍射(XRD)、N_2吸附/脱附、铝魔角旋转固体核磁共振(~(27)AlMASNMR)、~(29)SiMASNMR、氨-程序升温脱附(NH_3-TPD)和吡啶吸附傅里叶变换红外(Pyridine-IR)光谱等技术对改性前后样品的结构和酸性进行了详细表征,在常压连续流动固定床反应器上考察其对乙烯转化制丙烯(ETP)反应的催化性能,评价了反应条件和Mg改性的影响。结果表明,在温度为550°C、乙烯体积空速GHSV=3000 h~(-1)的适宜反应条件下,0.5%适量镁改性HZSM-5导致乙烯转化率有所下降,但丙烯选择性增加到45%以上,而副产物芳烃的选择性降到8%以下。反应前样品的酸性表征和反应后积碳样品的TPO及~(13)CCP/MASNMR谱图分析表明适量镁改性使HZSM-5分子筛的总酸量和强B酸量减少而中强酸量增加,从而提高了丙烯的选择性,但是过量的镁改性使分子筛的总酸量明显减少,导致催化剂的活性显著下降。     

不同锌盐改性的HZSM-5催化剂上甲醇芳构化反应

分别用ZnSO4,Zn(AcO)2,Zn(NO3)2和ZnCl2溶液对HZSM-5分子筛浸渍改性得到不同Zn盐改性的HZSM-5催化剂.采用X射线衍射、N2物理吸附、热重-质谱分析、氨程序升温脱附和吡啶吸附红外光谱等方法对改性后的催化剂进行了表征,并在固定床反应装置上考察了其甲醇芳构化反应性能.结果表明,不同Zn盐改性的HZSM-5催化剂上Zn物种的存在形式不同会导致其表面酸中心强度与分布具有较大差异,经ZnSO4改性的HZSM-5催化剂表面上强B酸中心和Zn物种的存在使其表现出最佳的甲醇芳构化反应性能.     

四丙基氢氧化铵改性纳米HZSM-5分子筛及其在甲醇制汽油中的催化性能

采用四丙基氢氧化铵(TPAOH)溶液对纳米ZSM-5分子筛进行改性, 运用X射线衍射、扫描电镜、²⁷Al和²⁹Si固体核磁、X射线光电子能谱、N₂物理吸附脱附法和NH₃程序升温脱附等手段对所制样品进行了表征, 并评价了其催化甲醇制汽油反应性能. 结果表明, 改性后的HZSM-5相对结晶度增加, 晶体形貌更加规整, 表面硅铝比增加, 比表面积和微孔表面积增大, 强酸位酸量增多. 同时, TPAOH改性不仅可以使分子筛脱硅脱铝, 而且伴有二次晶化补硅补铝, 改变了分子筛的硅铝分布. 改性的HZSM-5在甲醇制汽油反应中的稳定性大幅度提高, 其寿命由70h增至170h以上, 随着TPAOH处理时间的增加, 催化剂寿命增加, 氢转移反应加快, 导致油相产品中异构烷烃增多, 烯烃减少.     

氟氯有机化合物对分子筛催化剂的改性——Ⅰ.CF_2Cl_3对HZSM-5分子筛改性的研究

对经CF_2Cl_2处理了不同时间的HZSM-5分子筛,采用XRD,IR,XPS,SEM和TPD等方法考察了其结构和表面性质的变化。发现B酸位减少的同时,中等强度的B酸位的分数有所提高,沸石表面不但脱铝也有脱硅现象发生。这种改性的HZSM-5分子筛对异丙苯裂化反应及偏三甲苯-甲醇烷基化合成均四甲苯反应的活性、选择性及催化剂的稳定性都有良好的促进作用。     

多级孔HZSM-5分子筛催化剂的制备及低碳烃芳构化应用

采用0.2 mol/L的NaOH溶液对HZSM-5分子筛进行了不同时间的碱改性处理, 并对分子筛的结构和酸性进行表征, 考察了碱改性对HZSM-5催化剂的低碳烃芳构化活性的影响. 结果表明, HZSM-5分子筛经碱改性后会产生少量介孔, 且随改性时间延长, 介孔数量增加, 平均孔径增大, 总酸量降低, B酸/L酸比值降低. 120 min碱改性HZSM-5催化剂的活性、 稳定性以及目标产物苯、 甲苯、 乙苯和二甲苯(统称BTEX)的选择性最高.     

碱金属化合物改性ZSM-5沸石的择形催化作用

经碱金属化合物改性的HZSM-5分子筛,能提高甲苯烷基化生成对二甲苯的选择性,降低二甲苯异构化活性。改性后沸石的表面总酸度下降,酸强度减弱,孔结构变化不明显。     

硼对HZSM-5分子筛酸性和择形性的影响

用不同含量的硼对HZSM-5分子筛进行改性,研究硼对HZSM-5酸性和对甲苯甲醇烷基化制对二甲苯反应的影响.通过XRD, SEM, N_2物理吸脱附, NH_3-TPD和Py-IR对催化剂进行表征,结果表明硼改性的催化剂仅有弱酸位,随着硼含量增加,弱酸位酸量和B/L增加,并且硼改性后在HZSM-5分子筛中产生新的弱B酸位.弱酸位有利于抑制二甲苯异构化反应和二甲苯进一步烷基化反应,提高对二甲苯选择性.实验结果表明随着弱酸酸量的增加,对二甲苯选择性增加,甲苯转化率减小.与HZSM-5相比, 1.7%B/HZSM-5催化剂弱酸酸量增加了226%,因此在1.7%B/HZSM-5催化剂上获得98.57%的对二甲苯选择性.     

苯和乙醇烷基化制乙苯的研究——Ⅲ.HZSM 5及其改性后的酸性和催化性能

在HZSM-5分子筛上考察了反应温度、空速和苯、乙醇比对烷基化合成乙苯反应性能的影响。结果表明,反应温度为320—340℃、空速4—5h~(-1)、苯/醇=4—5∶1(mol 比)时,乙苯选择性较好(86%)。用磷改性后HZSM-5催化剂的孔尺寸及表面酸量和B酸与L 酸的比例均有变化。含1%P_2O_5催化剂的B 酸含量和TPD 谱图上峰Ⅱ的比例均出现最高值,该催化剂具有最好的选择性(约88—90%)。对某催化剂进行了1100小时稳定性考察,结果令人满意,乙苯选择性达90%(苯/醇=5∶1)。     

氟化铵对HZSM—5分子筛改性的研究

利用XRD,IR,MAS-NMR,TEM,XPS和SIMs等方法研究了经不同浓度NH_4F浸渍后的HZSM-5分子筛结构和表面性质的变化,并用NH_3-TPD和吡啶吸附的IR光谱研究了分子筛表面酸性的变化。发现NH_4F对HZSM-5分子筛有脱铝和脱硅作用,并有羟基氟化铝微晶生成。经改性后的HZSM-5表面富铝,F以取代O或OH的形式与分子筛中的Si或Al结合。NH_4F使HZSM-5总酸量减少,酸性减弱,B酸比例增加。经改性后,HZSM-5分子筛对甲苯歧化反应的催化性能将得到改善,乙苯-乙醇烷基化反应稳定性和二乙苯收率得到提高。     

HZSM-5沸石催化剂酸性质和催化性能的研究 Ⅱ.高温水蒸汽处理的影响

用程序升温脱附(TPD)和红外光谱(IR)表征了经高温水蒸汽处理的HZSM-5沸石催化剂的酸性,并且考察了用于正己烷等烃类裂化反应的活性和选择性。实验结果表明,高温水蒸汽处理对催化剂的活性是不利的,如用700℃水蒸汽处理后,转化率降至10%左右。随着处理温度的升高酸性下降,处理温度在500—600℃、处理时间4—6h 时对程脱量和吸附氨中心数影响较为明显,而且对强酸部位的影响比弱酸部位更显著。文中讨论了发生裂化反应的可能的表面酸性部位。     

碱处理HZSM-5分子筛在线催化提质生物油

采用NaOH溶液对HZSM-5分子筛进行碱处理,利用XRD、SEM、BET、Py-FTIR四种方法表征改性HZSM-5分子筛,对生物原油有机相、未改性HZSM-5制得生物油有机相与改性HZSM-5制得生物油有机相进行理化特性及成分分析,研究了碱处理HZSM-5分子筛对生物油有机相产物的影响;对使用了120 min的三种失活催化剂进行了热重分析,并对焦炭峰面积进行了积分计算。结果表明,经过碱处理后的HZSM-5分子筛保留了典型的MFI拓扑结构,形成了一定数量的介孔;同时,经碱处理1 h的HZSM-5分子筛催化制得的生物油有机相产物的产率有所增加且理化特性得到提高,其产物中烃类物质的含量显著增加,达到了37.67%,且以单环芳香烃为主;同时改性HZSM-5分子筛对生物油有机相中的酸、醛及酮类物质均有较好的脱除效果,有效地降低了生物油的腐蚀性并提升了生物油的稳定性,热值达到了35.32 MJ/kg;经1 h碱处理的HZSM-5分子筛的总结焦量明显降低。