镧改性HL沸石在烃类催化裂化催化剂中的应用

 采用离子交换和浸渍相结合的方法制备了La/HL沸石. 将不同La含量的La/HL沸石与REUSY沸石按不同比例复配后作为催化裂化催化剂的活性组分,用标准轻油微反方法(MAT)对催化剂样品进行了评价,考察了La/HL沸石添加量和La/HL沸石中的La含量对催化剂活性、反应产物分布、汽油产品辛烷值及催化剂上积炭的影响. 结果表明,在裂化催化剂中分子筛总量保持不变的条件下,当La/HL沸石加入量为催化剂总量的1%~5%时,随着La/HL沸石加入量的增加,MAT活性和汽油收率增大,比积炭下降; 当La/HL沸石加入量大于10%时,MAT活性及汽油收率随La/HL沸石加入量的增加而降低,比积炭增加. 当加入5%不同La含量的La/HL沸石时,产物中异丁烷含量增加; La/HL中的La含量低于3.5%时,产物异戊烷含量低于参比样品,但随着La含量的增加,异戊烷含量增大. 当La/HL沸石中的La含量为0.2%~0.5%时,汽油中的芳烃含量显著增加,汽油产品的辛烷值提高了1.24~2.06.     

HL/HW复合沸石对烃类催化裂化催化剂性能的影响

将不同HW沸石含量(以W及L沸石的XRD特定峰强度Iw/IL值表示HW沸石在HL/HW复合沸石中的含量)的HL/HW复合沸石与REUSY沸石按相同比例复配后作为烃类催化裂化催化剂的活性组分,采用标准轻油微反方法对催化剂进行了活性评价(MAT),考察了不同HW含量的HL/HW复合沸石对催化剂活性、反应产物分布、汽油产品辛烷值及催化剂上积炭的影响.结果表明,当,Iw/IL值在0～0.12变化时,MAT指数和汽油收率逐渐上升,比积炭逐渐减少,气体收率先减后增;当Iw/IL值大于0.12时,MAT指数、气体收率和汽油收率均下降,比积炭总体呈增加趋势;当Iw/IL值为0.12时,评价的综合指标达到最佳,与不加HL及HW沸石的参比样品相比,汽油产品的芳烃含量和辛烷值分别提高了9.85%和3.01%,烯烃含量下降了1.30%.     

β沸石在烃类裂化催化剂的应用

以固体硅胶为硅源，用水热法合成了β沸石，并对其主要物化性质进行了表征，将USY沸石和β沸石按不同比例复配作为催化剂的活性组分，用标准轻油微反（MAT）方法对各催化剂样品进行了评价。考察了β沸石加入量对反应产物的分布、汽油产品的辛烷值及催化剂上的积炭等的影响，将磷或稀土改性的β沸石加入到裂化催化剂中，考察了不同改性方法对催化剂性能的影响，结果表明，在裂化催化剂中分子筛总量保持不变的条件下，随着β沸石加入量的增加，MAT活性指数逐渐提高，气体产物中i-C^=4收率和汽油产品的辛烷值均提高，而催化剂上积炭明显下降，当β沸石的加入量超过一定比例后，气体产物中i-C^=4收率明显提高，但催化剂的活性降低，在β沸石加入量相同的条件下，磷改性β沸石可进一步提高催化剂的活性，降低积炭，但对汽油产品组成的影响不大。     

Cr改性USY分子筛提高裂化催化剂的异构化性能

在催化裂化过程中,烷烃分子在酸性催化剂表面进行一系列的反应,其中氢转移反应能导致汽油中的烯烃质量分数降低,而异构化、环化、芳构化反应则改善裂化产品的分布,对提高裂化汽油的辛烷值有明显的效果。为了解决我国裂化汽油中烯烃质量分数过高的问题,目前大多数催化裂化装置都采用了降烯烃裂化催化剂,以氢转移反应活性高的REUSY分子筛作为裂化催化剂的活性组分。但由于REUSY分子筛的异构化活性较低,因此裂化汽油的辛烷值有所下降,需要对裂化汽油进行加氢异构化处理。若直接对裂化催化剂进行改性,提高其异构化反应活性,     

在改性纳米ZSM－5上通过异构化和芳构化减少FCC汽油中的烯烃

 用稀土氧化物浸渍改性纳米HZSM-5沸石制备了降低汽油中烯烃催化剂。临氢条件下，在固定床反应器上对催化剂的降低烯烃性能进行了考察。结果表明，催化剂表现出很强的降烯烃能力。改性的纳米ZSM-5沸石催化剂对汽油的降烯烃作用得益于其优异的异构化、芳构化和烷基化性能。在温度370 ℃、压力3 MPa、质量空速3 h-1和氢油比 （v/v）600的反应条件下, FCC汽油（＜70℃馏分）中烯烃含量从65.9%（φ） 降至32.5%（φ），异构烷烃含量从23.3%（φ）增加到44.3%（φ），芳烃和环烷烃部分增加，直链烷烃基本不变，在大量降低烯烃的同时，汽油的辛烷值（RON）不降低。催化剂连续反应1000 h以上，性能稳定。     

β沸石在烃类裂化催化剂中的应用

以固体硅胶为硅源 ,用水热法合成了 β沸石 ,并对其主要物化性质进行了表征 .将USY沸石和 β沸石按不同比例复配作为催化剂的活性组分 ,用标准轻油微反 (MAT)方法对各催化剂样品进行了评价 ,考察了 β沸石加入量对反应产物的分布、汽油产品的辛烷值及催化剂上的积炭等的影响 .将磷或稀土改性的 β沸石加入到裂化催化剂中 ,考察了不同改性方法对催化剂性能的影响 .结果表明 ,在裂化催化剂中分子筛总量保持不变的条件下 ,随着 β沸石加入量的增加 ,MAT活性指数逐渐提高 ,气体产物中i C=4 收率和汽油产品的辛烷值均提高 ,而催化剂上积炭明显下降 .当 β沸石的加入量超过一定比例后 ,气体产物中i C=4 收率明显提高 ,但催化剂的活性降低 .在 β沸石加入量相同的条件下 ,磷改性 β沸石可进一步提高催化剂的活性 ,降低积炭 ,但对汽油产品组成的影响不大     

稀土改性甲烷分解制氢Ni-Al催化剂制备及表征

采用化学湿法共沉淀制备了Cu和不同稀土(RE=La,Ce,Nd,Y)改性的甲烷分解制氢Ni-Al催化剂,并对催化剂进行了BET,XRD,TPR,SEM,TEM等技术表征和催化制氢性能评价.研究结果表明,稀土是比铜更理想的改性剂,稀土改性对催化剂具有良好热稳定作用,并提高催化制氢高温活性,La改性效果最佳;稀土改性催化剂具有较高的制氢稳定性能,700℃下连续制氢12 h后未出现失活.稀土改性可促进纳米碳管形成,大幅改善纳米碳形貌,并对固态碳有较强的抑制作用.     

水热处理对纳米HZSM－5沸石酸性质及其降低汽油烯烃性能的影响

 采用水蒸气和碱性氨水蒸气在500℃下对纳米HZSM－5沸石催化剂进行了水热处理改性，并用XRD，IR，NH3－TPD和XRF对催化剂进行了表征．以降低FCC汽油（≤70℃馏分）烯烃含量为探针反应，考察了不同水热处理介质对催化剂酸性质和催化性能的影响．结果表明，经不同介质水热处理后，纳米HZSM－5沸石中约10％的Al2O3被脱除，总酸量降低，导致积炭失活的强酸中心明显减少；不同水热处理介质对催化剂的总酸量没有明显影响，而对酸中心类型分布的影响较大．水热处理改性使催化剂活性的稳定性明显改善，初始活性降低．同时，水热处理改性降低了催化剂对芳构化反应的催化活性，提高了对异构化反应的催化活性．采用氨水（0．5mol／L）蒸气处理的纳米HZSM－5催化剂其降烯烃催化活性更为稳定．在给定的反应条件下，FCC汽油的烯烃含量（φ）由65．9％降低到约26％，产物中烯烃、芳烃（主要是C7～C9芳烃）和烷烃含量分别保持在25％，19％和55％左右，辛烷值基本不变．     

汽油芳构化降烯烃ZSM-5型催化剂的研究

通过催化剂表征和小型固定床反应发现，减小沸石晶粒度和提高沸石表面L酸B酸比值，或者适当采用高氢油比，可以提高ZSM-5沸石在汽油芳构化降烯烃反应中的活性稳定性．而适当提高反应温度及减小汽油进料空速则可以提高汽油中烯烃的芳构化程度．连续300h的小试运转表明，FCC和DCC汽油中的烯烃在一种晶粒度为20～50纳米的改性纳米ZSM-5沸石上可有效地转化为芳烃，降烯烃幅度达20个体积百分点以上，改质后汽油的辛烷值、组成和沸程等指标均满足新国标要求．     

改性纳米ZSM－5催化剂脱除汽油中烯烃的性能

 在考察ZSM－5沸石晶粒大小对脱除汽油中烯烃的影响的基础上，用纳米ZSM－5沸石作为活性组分负载Co－Mo氧化物制备了改性纳米ZSM－5沸石催化剂，并用XRF，NH3－TPD和TEM等方法对催化剂进行了表征．以脱除DCC汽油中的烯烃为探针反应，临氢条件下，在固定床反应器上对催化剂脱除烯烃的性能进行了评价，考察了反应温度、压力、质量空速和氢／油比对催化剂脱除烯烃性能的影响．结果表明，由于纳米ZSM－5沸石具有晶粒小、微孔短、扩散路程短以及表面酸中心数量多等特点，因而表现出较高的催化活性和较强的抗积碳性能．在V（H2）／V（oil）＝300，WHSV＝3h－1，p（H2）＝3．0MPa和θ＝350℃的适宜条件下，DCC汽油中烯烃的含量由60．7％下降到40％左右，芳烃和烷烃的含量增加；在脱除烯烃的同时可维持汽油的辛烷值不降低．催化剂连续运行1000h以上，其脱除烯烃的性能稳定．     

提高USY型FCC催化剂硫转移和催化裂化活性的研究

采用镁、铈、镧和磷对USY型FCC催化剂进行改性，采用FT IR分析方法对改性催化剂的表面酸性进行了表征，研究了硫转移活性组分对催化剂的硫转移和催化裂化活性的影响。结果表明，多次氧化 还原循环后，改性催化剂仍保持较好的硫转移活性，可以达到60%以上。镁的引入会减少基质和分子筛表面强酸的数量，少量镁的引入对催化裂化活性影响不大，铈和镧的引入会使分子筛和基质的表面酸量得到显著增加，提高催化裂化活性，但同时会引起焦炭的增加，磷改性可改善基质和分子筛表面酸性，抑制焦炭的产生，保持催化裂化活性的同时使汽油中的烯烃质量分数下降6%。     

高岭土型FCC催化剂稀土离子的分布及稀土对催化性能的影响

利用129XeNMR技术,催化剂裂化活性及裂化反应性能的评价方法研究了高岭土型FCC催化剂上的稀土离子分布及裂化反应特性,129XeNMR测试结果表明,当催化剂中稀土含量不高时,大部分稀土离子分布在分子筛上,当稀土含量超出其中分子筛的理论交换量时,分子筛的超笼内无多余的稀土离子,多出的稀土一部分在白土基质上,一部分可能分布在分子筛的某些缺陷位上;裂化性能的测试结果显示出,随着稀土含量的增加,催化剂的活性、汽油和焦炭产率增加,汽油的研究法辛烷值降低.     

不同硅铝比ZSM-5分子筛作为助催化剂在渣油裂化中的应用

采用不同方法表征了硅铝比(SiO2/Al2O3)为33、266和487的质子型ZSM-5分子筛,并研究了ZSM-5分子筛作为助催化剂在渣油裂解中的应用。与USY分子筛基催化剂混合后,在固定流化床上,评价了ZSM-5分子筛助催化剂的催化裂化性能。研究发现,提高ZSM-5分子筛硅铝比,可以有效抑制混合催化剂对汽油烯烃的裂解,从而避免了汽油烷烃的大量损失。加入ZSM-5助催化剂后,伴随着液化气(LPG)产率的增加,异丁烷和异戊烷产率增加,这可能是由USY基催化剂和ZSM-5助催化剂的综合效应引起的。汽油烷烃和芳烃含量的变化,引起了汽油辛烷值的增加。高硅铝比ZSM-5分子筛(硅铝比为266和487)不仅可以显著改善汽油的辛烷值,而且有效避免了汽油的大量损失。催化汽油辛烷值的改善主要是由于高硅铝比ZSM-5分子筛具有适宜的芳构化和异构化活性,这些变化主要源于高硅铝比ZSM-5分子筛小的孔道直径和适宜的酸性。     

采用Pd／树脂催化剂的轻汽油临氢醚化反应研究

研究了催化裂化轻汽油临氢醚化工艺,以降低催化裂化汽油的烯烃含量并提高辛烷值,制备了Pd负载D005阳离子交换树脂催化剂,该催化剂具有同时催化二烯烃选择性加氢和步碳烃与甲醇醚化的功能。考察了遗金属负载量和反应择醚收率的影响,在反应温度343K、压力1．5Mpa,n（甲醇）/ n(叔碳烯烃）比＝1．1、n（氢）／n（二烯）比＝2、液时空速3/h的条件下,醚收率达55．32％。2016h的寿命试验表明,该催化剂活性稳定,可以长周期使用。     

FCC汽油降烯烃助剂的研究

中国车用汽油的突出问题之一是烯烃过高，汽油中烯烃过高将在发动机中产生沉积物，增加发动机有害物排放。催化裂化汽油的烯烃体积分数高以及催化裂化汽油在汽油调和组分中占有过高的比例，是中国目前成品汽油中烯烃体积分数过高的主要原因。国内汽油总量中FCC汽油占80％以上，而FCC汽油的烯烃体积分数为40％～55％。因此降低FCC汽油烯烃体积分数具有重要意义。     

Study of One Step Synthesis of Rare Earth Zeolite (Ln–ZSM-5) and Application for Low Temperature CO Catalytic Oxidation

A series of rare earth zeolites Ln–ZSM-5 (Ln = La, Ce, Pr, Nd) were synthesized directly via a one-step hydrothermal method. The obtained zeolites were used as support and applied in low-temperature CO oxidation. The influence of various factors such as rare earth types, rare earth contents, particle sizes of molecular sieve, and silica alumina ratios, etc., on the catalytic activity of CO oxidation were investigated in detail. The results showed that low silica small size Ce–ZSM-5 (1 % Ce content) had the highest activity. The results also showed that Ce–ZSM-5 zeolite prepared by one-step direct synthesis was more suitable as catalytic support than ZSM-5 or Ce/ZSM-5 zeolite, prepared by impregnation of ZSM-5 with Ce.     

多产低碳烯烃及柴油用分子筛的设计

目前,催化裂化的原料大多是蜡油和减压渣油的混合油,或全部的常压渣油 .其相对分子量范围很宽,组成十分复杂 .为了分别对待大小不同的分子和不同碳氢比化合物的裂化性能,现代催化裂化催化剂应具有梯度孔结构与梯度酸中心的优化结构配置 .而目前催化裂化的主导分子筛 USY二次孔含量还不能满足原料油日趋变重的需求,并且滞留在分子筛孔 /笼内的非骨架铝限制了其选择性的进一步提高,因此有必要对其结构进一步修饰 .　　本研究在 USY基础上合成新的催化裂化多产低碳烯烃和柴油用分子筛催化剂 .新型 USY基分子筛从晶体结构、孔容及孔…     

Production of Low-carbon Light Olefins from Catalytic Cracking of Crude Bio-oil

Low-carbon light olefins are the basic feedstocks for the petrochemical industry. Catalytic cracking of crude bio-oil and its model compounds (including methanol, ethanol, acetic acid, acetone, and phenol) to light olefins were performed by using the La/HZSM-5 catalyst. The highest olefins yield from crude bio-oil reached 0.19 kg/(kg crude bio-oil). The reaction conditions including temperature, weight hourly space velocity, and addition of La into the HZSM-5 zeolite can be used to control both olefins yield and selectivity. Moderate adjusting the acidity with a suitable ratio between the strong acid and weak acid sites through adding La to the zeolite effectively enhanced the olefins selectivity and improved the catalyst stability. The production of light olefins from crude bio-oil is closely associated with the chemical composition and hydrogen to carbon effective ratios of feedstock. The comparison between the catalytic cracking and pyrolysis of bio-oil was studied. The mechanism of the bio-oil conversion to light olefins was also discussed.     

Characterization of the Effects of Vanadium Traps in Cracking Catalysts by Imaging Secondary Ion Mass Spectrometry and Microactivity Test

The vanadium trapping effect of Mg and La containing additives in cracking catalyst contaminated with 2300 ppm Ni and 4700 ppm V has been analyzed by microactivity test (MAT) and imaging secondary ion mass spectrometry (SIMS). The results of SIMS imaging are consistent with cracking activity data and show that the La/spinel is a superior vanadium trap for the fluid catalytic cracking of hydrocarbons (FCC) operation. La/spinel serves as a dual function additive for both vanadium trap and SO_x removal. The optimum amount of La/spinel added to the cracking catalyst is about 15% by weight. This results in an increased catalytic activity, an increase in gasoline yield, and a decrease in coke and gas factors. The MgAl₂O₄ phase of Mg/Al₂O₃ additive is found capable of trapping vanadium while its MgO of Mg/Al₂O₃ phase can migrate to zeolite particles (the active component of the FCC catalyst) that, in turn, causes a decline in the activity of that catalyst.