高中油型加氢裂化催化剂用Y型沸石的改性研究

采用络合-水热-酸联合处理的方法对Y沸石进行了改性,改性后的沸石用于制备高中油型加氢裂化催化剂,并考察了沸石改性对高中油型加氢裂化催化剂反应效果的影响。氮吸附、XRD、TEM和吡啶吸附 脱附红外光谱法等表征结果表明,酸处理可以有效脱除分子筛中的非骨架铝,增加改性Y沸石的比表面积和二次孔的孔容,并起到优化酸中心的目的。反应评价结果表明,Y沸石经酸处理改性后,由于比表面积、二次孔孔容的增加和酸性的优化,所制得的催化剂可明显提高高中油型加氢裂化加氢裂化的中油收率。     

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。     

改性Y沸石上的氢转移反应

本文试图用环已烯和邻二甲苯两典型反应考察改性Y沸石的氢转移反应性能。发现在改性Y沸石上环已烯的氢转移, 异构化和聚合反应时发生。在反应开始时SY沸石的氢转移反应和异构化反应活性与铝含量之间的关系与沸石强酸量和铝含量的关系一致, 呈火山形曲线, 极大值在Al/(Al+Si)为0.15左右, 结焦以后反应总转化迅速下降, 且氢转移活性和异构化活性随铝含量减少而单调下降。USY沸石的氢转移活性大幅度降低。在改性Y沸石上邻二甲苯异构化和歧化反应同时进行, SY沸石的歧化反应变化规律与环乙烯氢转移反应相似。当沸石样品中有大量非质子酸位存在时, 两个反应的数据会出现予盾。     

以介孔分子筛为硅源合成的超微β沸石特性及其加氢裂化性能

 以介孔分子筛MCM-41为硅源,采用水热晶化法合成了微孔β沸石. 按照这种方法得到的β沸石除了具备微孔沸石的全部特点外,孔结构也继承了其前体的一些介孔特性,与传统方法合成得到的β沸石相比,其孔径高出30%以上,孔容更高出60%以上,而且晶粒小, B酸酸度高,从而改善了其在大分子反应过程中的扩散和反应性能. 因此,当以这种方法合成的β沸石作为加氢裂化催化剂裂解组分用于处理重质烃物料时,催化剂的活性和中油选择性同时得到了明显改善,与采用传统方法得到的β沸石相比,动力学活性提高近60%,特别是中油选择性显著提高了2.5%.     

Y沸石和多级孔Y沸石封装CuPhen配合物催化性能的比较

选用常规Y沸石和经后处理法制备的多级孔Y沸石为主体,采用自由配体法将铜菲咯啉(CuPhen)配合物封装在不同Y沸石中,制备了CuPhen/Y复合催化材料。采用X射线衍射、TEM、紫外-可见光谱、N_2吸附-脱附、ICP和TG等手段对所制备复合催化材料的物化性质进行了较为详细的表征,并对封装在不同Y沸石主体中的铜配合物在不同尺寸大小反应底物中的催化氧化性能进行了比较研究。结果表明,在以双氧水为氧化剂的反应体系中,封装于多级孔Y沸石中的铜配合物在不同环烷烃氧化反应中的催化活性均高于封装在常规Y沸石中的催化活性,体现出多级孔Y沸石更为优越的主体性能。此外,同封装于常规Y沸石中的铜配合物一样,封装在多级孔Y沸石主体中的金属配合物催化剂也具有良好的稳定性。     

Y沸石和多级孔Y沸石封装CuPhen配合物催化性能的比较

选用常规Y沸石和经后处理法制备的多级孔Y沸石为主体,采用自由配体法将铜菲咯啉（CuPhen）配合物封装在不同Y沸石中,制备了CuPhen/Y复合催化材料。采用X射线衍射、TEM、紫外-可见光谱、N₂吸附-脱附、ICP和TG等手段对所制备复合催化材料的物化性质进行了较为详细的表征,并对封装在不同Y沸石主体中的铜配合物在不同尺寸大小反应底物中的催化氧化性能进行了比较研究。结果表明,在以双氧水为氧化剂的反应体系中,封装于多级孔Y沸石中的铜配合物在不同环烷烃氧化反应中的催化活性均高于封装在常规Y沸石中的催化活性,体现出多级孔Y沸石更为优越的主体性能。此外,同封装于常规Y沸石中的铜配合物一样,封装在多级孔Y沸石主体中的金属配合物催化剂也具有良好的稳定性。     

具有多级孔结构的NH4-β沸石的直接合成及其性能

以非离子表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚(Tx-15)为模板,设计氟化铵作为矿化剂.在近中性条件下直接合成了具有微孔-介孔复合孔道的铵型β沸石.合成样品采用粉末X射线衍射(PXRD),高分辨扫描电子显微镜(SEM),微分热重(DTG)以及氨程序升温脱附(NH3-TPD)等手段进行了表征.结果表明,氟离子及非离子表面活性剂的加入对沸石的孔结构、酸性质均起到了一定的调变作用.该沸石具有发达的呈梯级分布的多级孔结构,孔容高达0.67 cm3·g-1,且具有较强的Bronsted酸和适度分布的Lewis酸,大大改善了反应物和产物分子的扩散和反应性能.在混合C4烃的催化裂解反应中,该沸石与传统方法合成的β沸石相比,其转化率提高了约15%,烯烃(乙烯和丙烯)产率提高了近10%,芳烃(苯和甲苯)产率提高了3%.     

具有多级孔结构的NH4-β沸石的直接合成及其性能

以非离子表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚(TX-15)为模板, 设计氟化铵作为矿化剂, 在近中性条件下直接合成了具有微孔-介孔复合孔道的铵型β沸石. 合成样品采用粉末X射线衍射(PXRD), 高分辨扫描电子显微镜(SEM), 微分热重(DTG)以及氨程序升温脱附(NH3-TPD)等手段进行了表征. 结果表明, 氟离子及非离子表面活性剂的加入对沸石的孔结构、酸性质均起到了一定的调变作用.该沸石具有发达的呈梯级分布的多级孔结构, 孔容高达0.67 cm3·g-1, 且具有较强的Bronsted酸和适度分布的Lewis酸, 大大改善了反应物和产物分子的扩散和反应性能. 在混合C4烃的催化裂解反应中, 该沸石与传统方法合成的β沸石相比, 其转化率提高了约15%, 烯烃(乙烯和丙烯)产率提高了近10%, 芳烃(苯和甲苯)产率提高了3%.     

稀土和磷改性对裂化催化剂反应性能的影响

我们采用稀土以及稀土和磷两种方式对Y型沸石表面进行修饰，NH3-TPD测试表明稀土和磷复合改性Y沸石(P—RE—USY)的酸性分布更集中在中强酸范围．在固定床和提升管装置上评价了含有P—RE-USY沸石催化剂的反应性能．经过稀土和磷复合改性，增强了沸石孔道的酸性中心，而表面活性中心在磷和稀土相互作用的改性中得以减少和弱化．这种修饰作用引导更多的烃分子进入沸石孔道中进行反应，减少了烃分子通过表面反应形成大量烯烃分子的几率．同时，由于烯烃的降低不完全来自二次氢转移反应的饱和过程，所以，适度降低二次反应有效地减少了中间馏分油的裂解，提高了柴油收率．     

介孔ZSM-5沸石微球催化剂上萘的苄基化反应

以有机硅烷化的二氧化硅为硅源,制备了由纳米粒子聚集而成的、具有晶间和晶内介孔的微球状ZSM-5(MMZ-5)沸石.通过吡啶(Py)和2,6-二叔丁基吡啶(DTBPy)在介孔沸石表面吸附的原位红外测试,对其酸性进行了表征.与微孔ZSM-5沸石相比,MMZ-5沸石上的Lewis酸位和总酸位增加,特别是探针大分子DTBPy(动力学直径约为1.05 nm)可及的Br?nsted酸位显著提高.萘在MMZ-5沸石上的苄基化催化结果表明,反应发生在拥有大量活性位的沸石外表面,大的沸石外表面为该催化反应提供了作用空间,从而提高了沸石活性位的有效利用率,使MMZ-5沸石上萘的苄基化反应活性显著提高,能够生成大分子产物一苄基萘和二苄基萘;其中,一苄基萘的选择性约为79%,且随着反应时间的延长,MMZ-5沸石大的晶内介孔(3-5 nm)为反应提供了有效反应空间,促进一苄基萘向二苄基萘转化.异构体α-一苄基萘和β-一苄基萘的摩尔比值约为83:17,该值不随着温度和转化率的变化而改变.     

Synthesis of adamantane on zeolite catalysts

The synthesis of adamantane from tetrahydrodicyclopentadiene on zeolites with different framework structures was studied. The adamantane yield on HY zeolites is higher than on HM and HZSM-5 zeolites. Among various types of dealuminated HY zeolites the HEY and HUSY zeolites give higher adamantane yields than conventional HY zeolite. The changes in activity and selectivity of the main and side reactions are correlated with the acidity and the pore structure of the zeolites. To ion-exchange the HY and HUSY zeolites with Ni2+ and La3+ cations may further improve the activity and selectivity of the zeolite catalysts.     

不同来源的钛硅沸石的孔结构,酸性和催化性能

用气固相类质同晶取代和水热方法合成了Ｔｉ－ＺＳＭ－５和ＴＳ－１沸石，对它们的组成、孔结构、酸性和催化活性进行了比较。以季铵盐为模板剂水热合成的无铝ＴＳ－１沸石骨架Ｔｉ含量高，表面无强酸位，且随骨架Ｔｉ含量增加，沸石晶内由缺陷造成的二次孔数量增多。类质同晶取代的Ｔｉ－ＺＳＭ－５沸石骨架Ｔｉ含量有限，样品内尚保留部分骨架Ａｌ，沸石表面强弱酸位同时存在。增加沸石骨架Ｔｉ含量和晶内二次孔对提高苯酚过氧化氢     

Influencing the selectivity of zeolite Y for triglycine adsorption

In prior work we studied the adsorption of triglycine on zeolite Y under reference conditions. This study aims to solve the question of which adsorbent properties and process conditions influence the adsorption triglycine from an aqueous solution by zeolite Y. Relevant zeolite parameters to study are: the amount of acidic sites (Si/Al(2) ratio), counter ion, micropore structure. Process conditions that may influence triglycine adsorption are pH, other components such as sugars, amino acids and salts, and temperature. Adsorption of triglycine on zeolite HY is dominated by ionic interaction. The capacity and selectivity of zeolite HY for triglycine can be changed by choosing different Si/Al(2) ratios or changing the counter ion. The presence of cations and basic anions in solutions reduces triglycine adsorption. Fructose and glycine have no significant influence on triglycine adsorption. Temperature only has a slight influence. The pore structure of zeolite Y is not a critical factor for triglycine adsorption, provided pores are accessible to triglycine and in the micropore range (<2 nm). While this allows other zeolites than zeolite Y to be applied, the presence of the supercage structure of zeolite Y is beneficial to obtain better adsorption of triglycine in its neutral form.     

Ce离子对苯在Y分子筛上吸附扩散行为的影响

采用液相离子交换法制备了不同稀土含量的Y型分子筛(HY、USY和NaY),研究了稀土铈(Ce)阳离子在Y型分子筛上吸附-脱附烃类分子(苯)过程中的作用机理与影响。通过X射线荧光光谱仪(XRF)、智能质量分析仪(IGA)、脱附指数的计算和巨正则蒙特卡罗模拟计算等多种表征计算方法,对引入稀土物种后,Y型分子筛对苯的饱和吸附量、吸附作用力、脱附热力学参数、苯在Y分子筛上的吸附势能分布及扩散行为等方面进行了研究。结果表明,Ce离子对苯在Y分子筛上脱附活化能的降低、吸附作用力的减弱以及吸附态由团聚态向分散态转变等方面具有显著影响,该作用构成了CeY分子筛催化剂在流化催化裂化(FCC)过程中能够优化轻质产品选择性的重要因素。     

镧改性的CuHY分子筛中铜离子的分布及其对吸附脱硫性能的影响

在氮气气氛下采用等体积浸渍法制备了载Cu的HY和LaHY分子筛.用x射线衍射(XRD)、N2吸附、氨程序升温脱附和X射线光电子能谱对分子筛进行了表征.通过多晶XRD确定了Cu2+离子在Y型分子筛笼内的结构与分布,并测定了分子筛在含二苯并噻吩(DBT)的模拟柴油中的吸附脱硫性能.结果表明,前驱体CuCl2中的大部分Cu物种与HY和LaHY分子筛进行了离子交换.对于La3+改性的CuHY分子筛(CuLaHY),进入分子筛超笼中的Cu2+离子与骨架氧和水分子配位,牢固地定位于Y型分子筛超笼的SⅡ及SⅢ位;对于CuHY分子筛,超笼中的Cu2+离子只接近于SⅡ及SⅢ位.极少部分CuCl分子高度分散在分子筛笼内,没有定位.处于超笼中SⅡ及SⅢ位的Cu2+离子对模拟柴油中的DBT分子具有吸附作用,是吸附脱硫的活性中心.CuLaHY分子筛的吸附脱硫性能优于CuHY分子筛.当模拟柴油中含有萘时,萘与DBT分子会产生竞争吸附.     

高硅Y沸石“二次孔”结构的物理吸附法研究

用低温氮物理吸附法研究了化学法和水热法相结合制备的两个系列Y沸石的孔结构性质。研究结果表明, 用不同化学试剂处理Y沸石形成的孔结构有明显差别。但是, 当把由此得到的Y沸石在相同条件下交替进行水热处理和化学处理时, 孔结构却呈现类似的变化趋势, 即总比表面积、微孔比表面积和微孔体积是先下降后上升, 经第二次水热和化学处理是再次下降再次回升。而过程中产生的“二次孔”比表面积却呈现先上升后下降, 又回升又下降的相反的变化趋势。这种变化趋势, 可能与水热处理和化学处理过程中非骨架铝物种的形成与消失有关。     

HY Zeolite Modified by Liquid Silane Deposition and Its Catalytic Activity in Selective tert-Butylation of Naphthalene

HY zeolites were modified by chemical liquid deposition with i-C₄H₉Si(OC₂H₅)₃, followed by hydrothermal treatment. The samples were characterized by X-ray diffraction, N₂ adsorption and pulse mass analysis to investigate the influence on framework structure, specific surface area, pore diameter and adsorption behaviors. The catalytic performances of HY zeolite and the modified samples in the alkylation of naphthalene with tert-butyl alcohol were also evaluated. The results showed the modification of HY zeolite did not change framework structure but increased specific surface area, decreased average pore diameter, and reduced the size of pore opening. Catalytic activity of the modified HY zeolite catalyst for tert-butylation of naphthalene was decreased compared with that of HY zeolite catalyst while shape-selectivity of 2,6-di-tert-butylnaphthalene (2,6-DTBN) was increased obviously, the highest 2,6-DTBN/2,7-DTBN ratio of 6.62 obtained.     

The appearance of adsorption ability of modified zeolites for sodium dodecylsulfate from its aqueous solution

Hydrophobic faujasite-type zeolites were prepared by the treatment of hydrophilic Na-Y_4.6 with silicon tetrachloride (SiCl₄) by way of dealumination-silicon exchange reaction. Hydrophilic-hydrophobic characters of these zeolite surfaces were evaluated by measurements of immersional heats into water orn-hexane. Adsorption rates of sodium dodecylsulfate (SDoS) on these zeolites from its aqueous solution and their adsorption characteristics were investigated, and compared with those on ZSM-5 with various Si/Al ratios.The adsorption ability of SDoS into zeolite micropores developed on the zeolite only when it was modified to some extent. The adsorption rates of SDoS were very slow and proved to be affected by molecular diffusion in zeolite pores. They depended on hydrophilic-hydrophobic character of zeolites as well as on pore structures. Adsorption isotherms of SDoS were of Langmuir type, which indicates that the adsorption occurred typically into zeolite pores. Adsorbed amount of SDoS depended on the balance of hydrophilic-hydrophobic character and number of cation site of zeolite surfaces, and had a maximum in case of ZSM-5 zeolites.     

The effect of acidity behaviour of Y zeolites on the catalytic degradation of polyethylene

Thermogravimetric (TGA) and differential scanning calorimetric (DSC) analyses were used to investigate the effect of the acidity behaviour of Y zeolites on the catalytic degradation of polyethylene (PE). The acidity behaviour of these zeolites was modified by ion exchange treatments. Two Y zeolites with similar Si/Al atomic ratios were subjected to an ion exchange treatment using NaNO₃ for H-form (HY) and NH₄NO₃ for Na-form (NaY). The activity and the deactivation behaviour of the Y zeolites were determined in the samples by TGA measurements, using a polymer/catalyst ratio of 9:1. The sample residues obtained after an isothermic TGA, were analysed by DSC, in order to evaluate the crystallinity of each mixture. The HY zeolite, which has the strongest acidity, reduced the onset temperature resulting in more rapid degradation of the polymer. It is shown that the ion exchange treatment over Y zeolites enhances the selective catalytic degradation of polymer in detriment of the rapid deactivation.