SAPO-11/Beta复合分子筛的合成及其异构化性能研究

以Beta分子筛为硅源通过水热合成法合成了SAPO-11/Beta复合分子筛,采用X射线衍射、N2物理吸脱附、扫描电镜、透视电镜-能谱分析、固体核磁及吡啶红外等方法对单分子筛、复合分子筛和机械混合分子筛的物化性质进行了表征.以正十二烷为模型化合物,在固定床反应器上考察了铂负载型分子筛催化剂的异构化性能.结果表明,复合分子筛的物理化学性质明显不同于单分子筛和机械混合分子筛,其呈现核壳结构,SAPO-11和Beta间存在化学作用,使得复合分子筛具有适宜的B酸分布.在正十二烷异构化反应中,复合分子筛催化剂的异构化性能优于单分子筛催化剂和机械混合分子筛催化剂,多支链异构体收率高.     

以SBA-15为硅源合成多级孔SAPO-11分子筛及其在正十二烷临氢异构化中的应用

以脱除模板剂后的SBA-15为硅源和间接模板剂,在水热条件下制备多级孔SAPO-11分子筛,并通过XRD、SEM、红外光谱、氮气物理吸附-脱附等表征手段对样品的晶相、形貌、酸性和织构性质进行表征。结果表明,以焙烧后的SBA-15为硅源合成出纯相的SAPO-11分子筛,且SBA-15已完全转化。合成的SAPO-11样品呈空心的近方柱体形貌,由宽度为100 nm左右的细条聚集而成,晶粒粒径为1-3 μm。与白炭黑、硅溶胶合成的常规SAPO-11分子筛对比发现,添加SBA-15可在SAPO-11中引入介孔孔道,孔径为5-10 nm,且样品以中强度的Brønsted酸为主,弱Brønsted酸相对较少。以正十二烷为探针分子,考察Pt/SAPO-11催化剂的临氢异构化反应性能。结果表明,多级孔Pt/SAPO-11催化剂具有优良的异构化反应性能。催化剂的高活性和选择性与SAPO-11分子筛的酸性质和孔道结构密切相关,中强度的Brønsted酸量的增加有助于活性提高,同时介孔孔道有利于产物扩散,异构产物的选择性明显提高。     

水-丁醇两相介质合成SAPO-11和MgAPO-11分子筛

在水-丁醇两相介质中合成了SAPO-11和MgAPO-11分子筛.水-丁醇两相介质有利于在SAPO-11中引入更多的Si,从而产生较多的酸性位,以所得SAPO-11为载体的Pt催化剂在正十二烷临氢异构化反应中表现出较高的催化活性.相反,水-丁醇两相介质不利于Mg进入分子筛骨架,导致MgAPO-11上的酸性位减少,Pt/MgAPO-11催化剂的催化活性降低.     

Effect of silicon precursor on silicon incorporation in SAPO-11 and their catalytic performance for hydroisomerization of n-octane on Pt-based catalysts

SAPO-11 molecular sieves were synthesized using silica sol, hydrophilic fumed silica, and tetraethyl orthosilicate(TEOS) as silicon precursors. Their physicochemical properties were characterized using XRD,SEM, nitrogen adsorption-desorption, Py-IR, NH_3-TPD, EDS, and ~(27)Al,~(31)P,~(29)Si MAS NMR techniques. The catalytic performance was assessed in the hydroisomerization of n-octane. The results showed that the silicon precursors influenced the physicochemical properties and catalytic performance of SAPO-11. SAPO-11 synthesized using hydrophilic fumed silica as silicon precursor showed higher silicon distribution and had more medium acid sites. SAPO-11 synthesized using TEOS as silicon precursor had more silicon content, but more silicon islands formed in its framework. The depolymerization of silicon precursors might affect the silicon content and distribution in SAPO-11. In the hydroisomerization of n-octane, the catalytic activity strongly depended on the number of medium acid sites instead of the number of total acid sites.SAPO-11 synthesized using hydrophilic fumed silica as silicon precursor exhibited higher catalytic activity than the other samples because it has more medium acid sites.     

正庚烷在Ni-Sn/SAPO-11催化剂上的临氢异构化反应

分别以浸渍法和分步浸渍法制备了Ni/SAPO-11催化剂和Ni-Sn/SAPO-11双金属催化剂,利用XRD、F T-IR、NH_3-TPD、Py-IR、SEM等手段对其进行了表征,考察了Sn含量对分子筛结构和酸性的影响,并以正庚烷临氢异构化为探针反应,考察了Sn含量及反应条件对催化剂临氢异构化性能的影响.结果表明,在我们所考察的Sn含量范围(加入锡含量)内,所制备的催化剂均能保持SAPO-11分子筛晶相,金属Sn均可调节催化剂酸性.加入Sn可以明显提高正庚烷的转化率和异庚烷的选择性,其中,在氢烃比n(H_2)/n(n-C_7H_(16))为14、H_2流速为30m L/min、还原温度为430℃、还原时间为5 h、反应温度为300℃、反应时间为5 h、重时空速(WHSV)为6.8 h-1、反应压力为常压条件下,5%Ni-4%Sn/SAPO-11催化剂的催化性能较佳,其正庚烷转化率可达43%,异庚烷的选择性可达71%.     

A SAPO-11 Silicoaluminophosphate Molecular Sieve with Stable Crystal Structure

A SAPO-11 silicoaluminophosphate molecular sieve with stable crystal structure was synthesized for the first time. After removing template by calcination, its crystal space group still retains Icm2 which the as-synthesized has. The catalyst deriving from the present SAPO-I 1 materials shows higher isomerization selectivity and higher paraffin hydroisomerization yield than those reported elsewhere.     

改进水热法合成SAPO-11及其酸性和异构化活性

在含异丙醇的体系中,采用程序升温水热法合成了SAPO-11分子筛,并通过X射线衍射、扫描电镜、低温氮物理吸附、氨程序升温脱附、吡啶吸附红外光谱和29Si固体核磁共振等手段进行了表征.结果表明,与常规水热合成法相比,该方法合成的SAPO-11结晶度高,晶粒小,微孔分布集中,酸性强,同时还具有较大的比表面积和微孔孔容.以该分子筛制备的Pt/SAPO-11催化剂在正十四烷临氢异构反应中表现出较高的催化活性和异构选择性.     

Pt/SAPO-11催化剂载体的改性对正十四烷临氢转化性能的影响

以Pt/SAPO-11双功能催化剂为基础,对催化剂载体进行柠檬酸、炭黑改性,以正十四烷为模型化合物,通过催化剂表征和反应评价,探索了催化剂载体的改性对正十四烷临氢转化性能的影响。结果表明,异构化产物以单甲基异构物为主,改性没有改变催化剂的酸强度,但使得酸浓度有所下降。通过柠檬酸调变催化剂的酸性使得催化剂的低温催化活性显著提高,采用炭黑扩孔改性,有效改善了催化剂的传质性能,提高了催化剂的单甲基异构体选择性。柠檬酸和炭黑改性的催化剂裂化产物均以C6为主,改性并没有改变SAPO-11分子筛的孔道限制效应,裂化产物呈现一定的择型效应,裂化产物分布呈现出不对称分布的特点。     

微波辅助催化氧化苯高性能催化剂实验研究

采用传统浸渍法制备分子筛负载过渡金属和稀土元素催化剂,通过微波辅助催化氧化苯性能实验考察其催化活性。研究表明,天津科密欧的5A分子筛为优良的催化剂载体,分子筛负载铜-锰-铈催化剂对苯的完全燃烧温度为230℃,铜(Cu)锰(Mn)双金属催化剂中晶相与非晶相Cu_1.5Mn_1.5O₄尖晶石提高了催化剂的催化活性,稀土铈(Ce)的助催化效果显著;30 h的连续性实验表明,Cu-Mn-Ce/分子筛催化剂具有良好的稳定性和高的催化活性。催化剂的比表面积和表面形貌表征表明,催化剂比表面积和孔径受高温煅烧和氧化反应而增大,从而有助于苯的吸附与氧化降解;X射线衍射表明,实验前后分子筛结构未发生明显变化,铜锰主要以二价和三价的氧化物形态分布于催化剂表面。     

NiW/SAPO-11催化剂制备方法对柴油异构降凝性能的影响

以SAPO-11分子筛作为酸性载体替代传统的ZSM-5分子筛,选用Ni/W双金属为活性组分制备异构降凝催化剂,采用XRD、BET、Py-IR等手段对催化剂进行表征。以长庆直馏柴油为原料,在10mL高压固定床微型反应装置上进行了评价,考察了不同的催化剂制备方法对催化剂性能的影响,优选出较好的制备工艺。实验结果表明,先通过混捏法引入Ni金属组分再通过浸渍法引入W金属组分,所制得的催化剂异构降凝性能较好。在反应温度340℃、反应压力4.0MPa、空速1.0h-1、氢油体积比500∶1的条件下,长庆直馏柴油的凝点由0℃降低至-28℃,产品中柴油收率达到96.0%。     

Sn和Si掺杂AlPO4-5分子筛及其加氢脱硫反应性能研究

直接在AlPO4-5凝胶中加入Si和Sn2+源成功制备SAPO-5和SnSAPO-5分子筛。采用XRD、低温N2物理吸附、SEM、NMR、Py-IR、NH3-TPD等表征对分子筛物理化学性质进行分析。随Sn含量的增多,杂原子SnSAPO-5分子筛表面更光滑,外貌呈现更规则的六棱柱;Sn和Si更多的富集于表面;并且Sn2+同晶取代Al3+,骨架产生缺陷,电荷不平衡,进而产生更多的酸性位点。将分子筛用于NiW催化剂的改性,以脱除模拟油中二苯并噻吩（DBT）为探针,评价其改性加氢催化剂的加氢脱硫（HDS）反应性能。SnSAPO-5分子筛的添加在催化剂上引入了更多的酸性中心;改善载体与活性金属的相互作用;促进活性金属的硫化;形成更多的金属活性相,进而提高NiW催化剂的加氢脱硫能力。因而SnSAPO-5改性催化剂表现出比其他改性催化剂更好的HDS活性,具有良好的应用前景。     

浆态床反应器中生物质合成气合成二甲醚的研究

进行了浆态床反应器中,甲醇合成催化剂与分子筛混合制复合催化剂上,生物质制取的合成气(简称生物质合成气)一步法合成二甲醚的研究,重点考察了不同脱水组分和工艺条件对催化剂反应性能的影响,同时,结合NH₃-TPD等手段对催化剂进行了表征。结果表明,含有较弱酸性SAPO-11分子筛的复合催化剂更适合生物质合成气原料气杂质多、氢碳比低的特点,在合成二甲醚反应中具有更高的选择性和稳定性。250℃、5 MPa、500 h^-1时,在甲醇催化剂与SAPO-11分子筛比例为3:1的复合催化剂上,合成气合成二甲醚反应35 h内,CO转化率稳定在40%以上,二甲醚在有机产品中的选择性保持在97%左右。     

Study on Methylation of Naphthalene with Methanol over ZSM-5 (core)/SAPO-11(shell) Composite Molecular Sieve

ZSM-5 (core)/SAPO-11 (shell) composite molecular sieve was synthesized by the hydrothermal method in order to combine the advantages of ZSM-5 and SAPO-11 for the methylation of naphthalene with methanol. For comparison, the mechanical mixture was prepared through the blending of ZSM-5 and SAPO-11. The characterization results indicated that ZSM-5/SAPO-11 composite molecular sieve exhibited a core–shell structure, with the ZSM-5 phase as the core and the SAPO-11 phase as the shell. The pore size of the composite was between that of ZSM-5 and SAPO-11. The composite had fewer acid sites than ZSM-5 and mechanical mixture while more acid sites than SAPO-11. The experimental results indicated that the composite exhibited high catalytic performances for the methylation of naphthalene with methanol.     

通过调变SAPO-11的孔道和酸性制备高选择性加氢裂化/异构化催化剂北大核心CSCD

为了制备一种高选择性生产生物航空煤油的加氢异构化/加氢裂化催化剂,分别研究了酸和碱改性对分子筛SAPO-11的结构性质和酸性质的影响.当采用适当的磷酸浓度(0.3 mol·L^(-1),样品X2)时,样品具有良好的结晶度(64%)、外比表面积(204 m^(2)·g^(-1))和介孔体积(0.412 cm^(3)·g^(-1)),且均远高于对比样品.而最佳氢氧化钠浓度(0.5 mol·L^(-1),样品Y4)也显示出样品良好的结晶度、外比表面积和介孔体积(分别为77%、169 m^(2)·g^(-1)、0.416 cm^(3)·g^(-1)).通过XRD、NH3-TPD、SEM和IR对催化剂进行了详细的表征.Py-IR分析结果表明,样品的Bro¨nsted酸位点经过磷酸修饰和碱修饰后转化为Lewis酸位点.采用正十六烷对催化剂的加氢裂化/异构化性能评价表明,磷酸改性和碱改性可以提高正十六烷的转化率和产物的异正比,原因是酸碱处理提供了优化的外比表面积、介孔度和酸性质.对于长链正构烷烃的催化反应而言,增加分子筛的介孔度,也就是增加了分子筛的外比表面积,这减少了传质阻力,有助于增加长链烷烃与活性催化位点接触的频率,从而显著提高了Pt/SAPO-11对正十六烷的加氢异构化/加氢裂化能力,提高了生物航空煤油组分的产率.     

纳米级SAPO-34分子筛的制备及其在甲醇制烯烃反应中的应用进展

SAPO-34分子筛被广泛应用于甲醇制烯烃(MTO)反应中,目前已实现工业化应用。传统的SAPO-34分子筛在催化过程中容易发生积碳、焦化,导致分子筛失活,单程使用寿命短等问题。纳米级SAPO-34分子筛具有较小晶体尺寸,较高比表面积,减少扩散限制、增强催化剂活性中心和抗积炭能力。在MTO中催化性能相较于传统分子筛更佳。本文从晶种辅助、增加添加剂、双模板剂和优化结晶条件等角度,介绍纳米级SAPO-34的制备方法,进一步研究分析了各不同条件对纳米晶体尺寸的影响,同时对不同纳米尺寸的纳米级SAPO-34在MTO中催化性能进行了探讨。提出了目前研究的问题及未来发展的方向。     

酸、盐处理对Pt/SAPO-11物化及其催化性能的影响

采用不同酸和盐浸渍处理SAPO-11分子筛,然后负载Pt制成改性的Pt/SAPO-11催化剂,用XRF、XRD、N_2吸附-脱附、SEM、NH_3-TPD和Py-IR对催化剂进行表征,分析其物理化学性能。结果表明,酸和盐处理没有破坏SAPO-11的骨架结构,还提高了催化剂的孔容、孔径、比表面积等性质,催化剂的酸性、酸量也明显发生了改变。在固定床反应器中,评价了改性的Pt/SAPO-11催化小桐子油一步加氢制异构烷烃性能;结合催化剂表征数据表明,颗粒粒径、比表面积、孔径、酸性和酸量影响催化剂的活性及产物分布。对比发现,经0.5 mol/L柠檬酸处理的Pt/SAPO-11催化剂孔径大小、酸性、B酸和L酸量分布合适,因此,一步加氢催化处理小桐子油性能优异;其中,生物航油组分(C_(8-16))的收率为32.47%,异构烷烃(C8-16)选择性为53.13%。     

不同链长正构烷烃在Pt/SAPO-11催化剂上的临氢转化规律研究

采用SAPO-11分子筛制备的双功能催化剂,以碳链长度为10-14的正构烷烃为模型化合物,探索了不同碳数的长链正构烷烃临氢转化反应规律。结果表明,低温下不同碳数的正构烃都表现出较高的异构化选择性,改变反应温度使反应转化率控制在85%以下时,正构烷烃的异构化选择性可以达到90%左右;随着碳数和温度升高,正构烷烃由于发生明显的裂化反应导致转化率提高和异构化选择性降低。采用SAPO-11分子筛催化材料的双功能催化剂具有明显的产物择形异构效应,异构化产物以甲基位于端位和碳链中心的单侧链异构体为主,双(多)支链产物较少。长链正构烷烃在Pt/SAPO-11催化剂上的裂化反应在低转化率以加氢裂化为主,裂化产物的碳数呈均匀分布;在高转化率下以酸催化裂化为主,裂化产物的碳数分布呈现明显的不对称分布特征。     

乙醇对Pt/SAPO-11和Pt/ZSM-22催化剂烷烃异构化性能的影响

选用SAPO-11、ZSM-22两种分子筛为载体,浸渍Pt制备了Pt/SAPO-11和Pt/ZSM-22催化剂,以正庚烷为模型化合物,考察乙醇对催化剂临氢异构化反应性能的影响。并通过BET、XRD、C₂H₅OH-TPD和C₂H₅OH-FTIR等表征手段对催化剂的物化性能以及吸附反应性能和不同活性酸性位点进行了研究考察。结果表明,乙醇在临氢异构转化过程优先生成H₂O,并以H₂O的形式影响催化剂的异构化性能,催化剂异构活性与选择性随乙醇含量的增加而降低。与Pt/ZSM-22催化剂相比,Pt/SAPO-11催化剂由于有P-OH基团,表现出一定的抗含氧化物乙醇的性能。     

SAPO-34分子筛的氮化及在甲醇制烯烃(MTO)中的应用

甲醇制烯烃(Methanol To Olefin,简称MTO)过程提供了一条不依赖石油的合成乙烯和丙烯的途径,这种合成方法可以在较大范围调节产品中乙烯和丙烯的比例,以满足市场的需求.而且甲醇可以由一些含碳的原料,如:煤、石油残渣、天然气等等这些不能直接转化为乙烯和丙烯的物质先制成合成     

Synthesis and characterization of SAPO-11 molecular sieves from alcoholic systems

Summary SAPO-11 molecular sieves were synthesized from aqueous and nonaqueous systems by using different alcoholic solvents and their physicochemical properties were compared. The SAPO-11 samples synthesized from alcoholic systems had larger external surface area, higher Si contents and higher acidity than those of the sample synthesized from the aqueous system. Thereby, loaded with 0.5 wt.%Pt, the resulting Pt/SAPO-11 catalysts synthesized from alcoholic systems exhibited higher catalytic activities and selectivity for n-dodecane hydyroisomerization. Among the catalysts synthesized from alcoholic systems, the Pt/SAPO-11 catalyst synthesized from polybasic alcohol systems possessed the highest catalytic activities.