ZSM-5/Y复合分子筛的酸性及其重油催化裂化性能

 ZSM-5/Y是本研究组合成的一种新型复合分子筛材料. 用“两次交换,两次焙烧”和磷 酸氢二铵浸渍方法对该复合分子筛材料进行了改性,采用红外光谱表征了复合分子筛的酸性,研究了磷改性对复合分子筛样品羟基区谱学性质的影响,并与相应的机械混合分子筛样品进 行了对比. 红外光谱数据表明,磷改性后复合分子筛的B酸(主要是中强酸)增加,而机械混合分子筛在各个酸强度区域的B酸量和L酸量都减少. 以新疆重油为原料考察了改性后复合分子 筛样品和机械混合分子筛样品的催化裂化性能. 与相应的机械混合分子筛催化剂相比,磷改 性复合分子筛催化剂具有较高的柴油选择性,其柴油产率增加了4.1个百分点,柴汽比增加了0.11,总轻油产率与机械混合分子筛相当. 用气体产物中的CMR(裂化机理比)和C3/C4比 值分析了复合分子筛的催化性能与其聚集体结构的关系.     

ZSM-5/Y复合分子筛在烃类催化裂化催化剂中的应用研究

以大庆减压蜡油为原料，考察了水热脱铝ZSM-5/Y复合分子筛的催化裂化性能，并与经同样条件水热脱铝的ZSM-5和Y型沸石的机械混合分子筛进行了对比研究。结果表明，与机械混合样品相比，复合分子筛具有较大的柴油产率和气体产率，汽油产率降低。从复合分子筛结构和ZSM-5的择形催化两方面分析了复合分子筛和机械混合分子筛裂化性能差别的原因。复合分子筛的聚集体结构不利于大分子进入分子筛结构中进行裂化，有利于汽油组分的裂化。气体数据分析支持了复合分子筛的结构特点。     

L/W复合分子筛的合成及在催化裂化汽油加氢改质催化剂中的应用

报道了一种新型复合分子筛L/W的制备、表征及应用.采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(IR)、氮气吸附-脱附、吡啶红外光谱(Py-IR)、氢气程序升温还原(H2-TPR)及拉曼光谱(Raman)等手段系统地比较了复合分子筛与机械混合分子筛的差异.结果表明,机械混合分子筛中的L和W分子筛均以独立相存在,而复合分子筛中L分子筛是部分生长在W分子筛之上的;并且复合分子筛表现出了更大的比表面积和孔径以及更适宜的酸性分布,这有利于反应物的扩散,增强了B酸与L酸的协同效应.在催化裂化反应中,复合分子筛催化剂比机械混合分子筛催化剂具有更高的脱硫活性(脱硫率93.3%)以及更低的辛烷值损失(ΔRON=-1.15).     

(Fe)ZSM-5的水热稳定性及转化甲醇为低碳烯烃的反应性能

用XRD,ESR,Mossbauer谱,TPD,IR及连续反应等技术,考察了水热处理对杂原子(Fe)ZSM-5的结构稳定性、表面酸性和对甲醇转化为低碳烯烃反应性能的影响。在水蒸汽的影响下,骨架铁易向分子筛表面迁移而使分子筛骨架向silicalite-1转化。(Fe)ZSM-5的表面酸性明显弱于(Al)ZSM-5,而且酸中心以L酸为主,随着水热处理温度的提高,B酸下降程度大于L酸。另外,随着水热处理温度的提高,甲醇转化的活性降低。     

ZSM-5/MCM-41复合分子筛的合成与表征

以碱处理的ZSM-5浆液为硅铝源,通过水热自组装过程合成了介孔-微孔复合孔道结构的分子筛,并采用XRD、BET、HRTEM、Py-IR和水热处理等手段对合成分子筛进行了表征。结果表明,碱处理ZSM-5时的苛刻程度是影响复合分子筛合成的重要因素,适宜的碱处理条件为NaOH浓度1 mol/L、80℃时处理1 h。表征结果表明,复合分子筛具有规整互通的微孔-介孔梯级复合孔道结构,孔容、比表面积和平均孔径分别为0.63 mL/g,684 m²/g和3.76 nm,属典型的MCM-41结构;与MCM-41相比,复合分子筛的B酸(尤其是强B酸)酸量明显增强,水热稳定性显著提高。     

水热处理对HZSM-5沸石表面性质及催化性能的影响

采用程序升温脱附(TPD)、真空重量吸附、ESCA和正己烷的裂化反应研究了水热处理对ZSM-5沸石表面性质及催化性能的影响。不同Si/Al比的ZSM-5沸石均有两类不同酸强度的TPD峰。随着水热处理温度升高,较强酸峰Ⅱ比较弱酸峰Ⅰ下降快,同时单位晶胞的酸性中心数、表面积、表面硅铝比和环己烷的吸附量均下降,正己烷裂化活性上随之下降。水热处理前,不同Si/Al比的ZSM-5沸石晶胞中酸中心数相差甚大,730℃水热处理后,它们的酸中心数接近相同,其较强酸峰Ⅱ消失。     

微孔-介孔复合结构分子筛的合成及表征研究

以工业现有的ZSM-5作为原料,经一定化学处理的ZSM-5作为部分硅铝源,与介孔分子筛的凝胶在水热条件下进行组装得到具有微孔、介孔双孔分布的复合分子筛,并采用XRD、N2吸附脱附、IR、SEM、TEM等测试手段对合成样品进行分析表征,考察了主要合成条件对分子筛性能的影响.结果表明,合成过程中微孔与介孔结构之间会相互转化,样品中微孔与介孔特征峰存在此消彼长的关系.非临氢反应结果表明,复合分子筛具有较高的异构化选择性.     

双组元Y／MCM-41中微孔复合分子筛的合成和表征

通过原位处理分步晶化、水热合成的方法，首次从NaY凝胶出发制备了含有Y和 MCM-41两种分子筛成分的Y/MCM-41中微孔复合分子筛新材料，考察了合成条件对复 合分子筛晶化的影响。利用层厚法和相对结晶度工作曲线法确定了复合材料中两种 分子筛的相对含量。通过XRD，MAS NMR，SEM，XPS，IR，N_2吸附脱附、热处理等 手段对复合材料进行了表征，并与MCM-41和Y型分子筛的有关性能进行了对比研究 。结果表明，复合分子筛材料的热和水热稳定性高于相同分子筛比例的机械混合样 品。与机械混合物样品相比，其中孔表现出孔径缩小、也道规整性变差、孔壁增厚 和部发结晶化的特点，复合材料中两种分子筛之间存在界面效应，推测Y/MCM-41复 合分子筛材具有“包覆式”结构特征。以模型化合物理学，3，5-三异丙基为进料 考察了其催化裂化活性，中微孔复合分子筛的催化裂化活性优于机械混合样品。     

ZSM-5／MOR复合分子筛催化剂对混合C4烃转化反应的催化性能

以ZSM-5/丝光沸石(MOR)复合分子筛为催化剂,对混合C4烃的催化转化反应进行了评价,并采用程序升温脱附和原位红外光谱技术对ZSM-5/MOR的酸性进行了表征. 结果表明,与ZSM-5相比, MOR具有很低的催化活性,但ZSM-5/MOR复合分子筛具有较高的催化活性,随着ZSM-5/MOR复合分子筛中ZSM-5含量的增加, C4烃转化率稍有升高;在C4烃转化率大致相同的情况下,乙烯和丙烯的总选择性比较接近,但苯和甲苯的总收率却快速升高. 随着ZSM-5/MOR复合分子筛中ZSM-5含量的增加,弱酸和中强酸的酸量逐渐减少,强酸的酸量有所增加. 由于ZSM-5/MOR复合分子筛中MOR对ZSM-5起到分散作用而产生更多的L酸中心,且此L酸中心处于分子筛的外表面而具有较高的能量,导致苯和甲苯的总收率升高.     

预置晶种合成MCM-41/ZSM-3复合分子筛

以十六烷基三甲基溴化铵和四甲基氢氧化铵为模板剂，以ZSM-3为晶种，在水热条件下合成了同时具有中孔和微孔的复合分子筛MCM-41/ZSM-3。通过XRD、IR、N2吸附脱附等温线和SEM表征，样品的XRD图谱在小角度衍射区和大角度衍射区同时出现了MCM-41和ZSM-3的衍射峰；IR图谱上也同时出现了MCM-41和ZSM-3的吸收谱带，并且合成样品与两种分子筛的机械混合物有明显差别；N2吸附脱附等温线证明样品含中孔和微孔结构，并且微孔直径集中分布在0.7 nm左右，中孔直径集中分布在3.3 nm左右；从SEM照片可以看出，复合分子筛和机械混合物形貌不同，前者为附晶生长或再结晶，后者为均匀分散。     

渣油FCC改性Y沸石研究

研究了不同方法和不同程度脱铝对Y型沸石浸镧老化后的结构性质和催化裂化性能的影响。结果表明，氟硅酸铵脱铝补硅和水热处理两个步骤联合，所得样品骨架铝分布均匀，通过控制脱铝程度可更有效地抑制结焦并保持催化裂化高活性；草酸脱铝和水热处理联合，所得样品二次孔结构发达，具有更好的渣油裂化生成液态低碳烃选择性。     

不同方法制备的脱铝Y沸石的孔结构

Y沸石脱铝有多种方法。由于在脱铝过程中发生水解、聚合、重排等反应,分子筛的孔结构将发生很大的变化,如形成空穴,甚至可导致骨架结构单元的崩塌,形成二次孔。由于不同的脱铝方法的脱铝机理不同,即使它们的脱铝程度一致,产生的孔结构也将不同,这必将导致它们的酸性质和催化性能的差异。目前关于Y沸石孔结构的研究报导还很少,尤其对SSY,US-SSY沸石孔结构的报导更为鲜见。本文用低温N_2吸附-脱附等温线和层厚t等方法,对四种不同方法制备的脱铝Y沸石(USY,DAY,SSY和US-SSY)的微孔、二次孔及其孔径分布(2.0～60.0nm)进行了初步研究,得到了一些有用的信息,为进一步研究其酸性质和催化性能打下了基础。     

脱铝MCM-49分子筛的结构、酸性及苯与丙烯液相烷基化催化性能研究

采用硝酸回流和水蒸气两种处理方法对用动态水热法合成的纳米MCM-49分子筛进行脱铝改性. 用XRD、氮气吸附-脱附、NH3-TPD、FTIR和NMR等技术进行了表征, 并考察了脱铝前后MCM-49分子筛在苯与丙烯液相烷基化反应中的催化性能. 27Al核磁共振谱表明, 硝酸回流和水蒸气处理能有效地脱除MCM-49分子筛的部分骨架铝和非骨架铝. NH3-TPD和FTIR表征结果表明, 脱铝降低了MCM-49分子筛的Brönsted酸和Lewis酸的酸量. 硝酸脱铝未改变分子筛的酸强度分布, 而在600 ℃水蒸气脱铝则造成酸强度的降低. 实验条件下, MCM-49分子筛的丙烯转化率为99.5%, 异丙苯的选择性为73.6%. 脱铝改性降低了烷基化反应活性和异丙苯的选择性, 提高了收率. 与脱铝前MCM-49分子筛相比, 常温下经硝酸处理5 h的脱铝MCM-49分子筛在保持催化活性相当的情况下, 异丙苯收率提高了5.3%.     

Dealuminierte Molekularsiebe vom Typ Y Bestimmung des Mikro- und Sekundärporenvolumens durch Adsorptionsmessungen

Dealuminated Molecular Sieves of Y Type. Evaluation of Micro and Secundary Pore Volumes by Adsorption Measurements Isotherms of n-pentane, n-hexane, benzene, and nitrogen are measured in zeolite NaY and its dealuminated form (US-Ex), a molecular sieve that contains 99% SiO₂. From these results follows that US-Ex is bidispers. The dealumination forms a system of secundary pores with radii in the range of 1.5–1.9 nm. Evaluating the volumes of the micro- and secundary pores it was shown, that the micropore volume of US-Ex amounts to 75% compared with zeolite NaY. The mechanism of the dealumination reaction is discussed.     

The porosity, acidity, and reactivity of dealuminated zeolite ZSM-5 at the single particle level: the influence of the zeolite architecture

A combination of atomic force microscopy (AFM), high‐resolution scanning electron microscopy (HR‐SEM), focused‐ion‐beam scanning electron microscopy (FIB‐SEM), X‐ray photoelectron spectroscopy (XPS), confocal fluorescence microscopy (CFM), and UV/Vis and synchrotron‐based IR microspectroscopy was used to investigate the dealumination processes of zeolite ZSM‐5 at the individual crystal level. It was shown that steaming has a significant impact on the porosity, acidity, and reactivity of the zeolite materials. The catalytic performance, tested by the styrene oligomerization and methanol‐to‐olefin reactions, led to the conclusion that mild steaming conditions resulted in greatly enhanced acidity and reactivity of dealuminated zeolite ZSM‐5. Interestingly, only residual surface mesoporosity was generated in the mildly steamed ZSM‐5 zeolite, leading to rapid crystal coloration and coking upon catalytic testing and indicating an enhanced deactivation of the zeolites. In contrast, harsh steaming conditions generated 5–50 nm mesopores, extensively improving the accessibility of the zeolites. However, severe dealumination decreased the strength of the Brønsted acid sites, causing a depletion of the overall acidity, which resulted in a major drop in catalytic activity.     

水热处理USY二次孔形成规律研究

研究了氧化钠含量不同Y型分子筛水热处理形成二次孔的规律.结果表明，NH4NaY升温至650 ℃,分子筛处于介稳态，其比表面积、孔容等均显著低于NaY.红外研究未发现脱铝及其他物种生成,通入水蒸气后,有脱铝过程发生，但其比表面积、孔容等大幅增加,总孔容也大于NaY；进一步处理上述参数又有降低.这种变化被归结为升温形成的具有强电子亲和势的质子在高温下和骨架氧发生强相互作用,造成骨架扭曲、松弛或断裂,而有Na＋存在的方钠石笼则保持相对稳定.在高温水热合成条件下,可能以稳定的方钠石笼为单位进行结构重排,骨架脱铝形成的非骨架铝和无定形氧化硅物种的存在,抑制了分子筛按照原始NaY的结构愈合,只能形成具有破损方钠石笼（缺陷）的八面沸石结构,这可能是二次孔形成的原因.     

Synthesis of Mesopore Y Zeolite

Y zeolite has been widely used in the petroleum processes, especially in the fluid catalytic cracking and hydrocracking catalysts. The catalytic performance of the Y zeolite depends strongly on the modification; it is well recognized that the mesopore Y zeolite with diameters between 0.8-60 nm is good for cracking large molecules. To obtain this kind of Y zeolite, chemical modification in hydrothermal treatment is one of effective methods.     

超细NaY分子筛的深度脱铝

通过优化和组合不同脱铝补硅方法,依次经氟硅酸铵处理、600oC水热处理、硅溶胶+草酸处理和800oC水热处理过程,成功实现了200nm超细NaY分子筛的深度脱铝,最终产品骨架硅铝比高达27.3,比表面积为581.9m2/g,分子筛结晶度保持在65%以上.结果表明,对于超细NaY分子筛脱铝,第一步采用氟硅酸铵进行部分缺陷修补尤为重要.根据分子筛晶粒尺寸不同,需严格控制氟硅酸铵用量和处理次数.当晶粒为200nm时,氟硅酸铵与分子筛骨架铝的摩尔比为0.16,处理一次较为适宜.在连续脱铝过程中及时补修脱铝产生的缺陷是保障超细NaY分子筛成功脱铝的关键,而采用氟硅酸铵、硅溶胶、800oC高温水热处理,可有效实施这种骨架修正作用.     

液固相同晶取代法制备Sn-NaY催化环己酮Baeyer-Villiger氧化

以微孔分子筛NaY为载体,SnCl_4·5H_2O为锡源,通过液固相同晶取代法制备催化材料Sn-NaY,研究了脱铝预处理和焙烧两个因素对制备Sn-NaY的影响.采用FT-IR、UV-Vis、XRD、N_2物理吸附、ICP、NH_3-TPD、吡啶红外、激光拉曼等手段对催化材料进行了表征.结果表明:对载体进行脱铝预处理有利于分子筛在催化剂制备过程中保持良好的骨架结构,焙烧有利于进入分子筛骨架中的Sn(Ⅳ)与硅羟基成键,从而形成有催化活性的四配位的Sn(Ⅳ),而空气氛围下焙烧容易产生骨架外SnO_2物种.Sn-NaY催化环己酮Baeyer-Villiger氧化结果表明,在环己酮0.03 mol,n(H_2O_2)∶n(酮)=1.5∶1,0.35 g催化剂,15 mL乙腈,70℃反应24 h的工艺条件下,N_2氛围焙烧的同晶取代脱铝催化剂性能最好,环己酮的转化率可达44%,己内酯的选择性为62%.