表面富硅型ZSM-5分子筛的甲醇制对二甲苯联产低碳烯烃催化性能

通过表面化学改性制备表面富硅型ZSM-5分子筛,采用XRD、N2等温吸附-脱附、TEM、NH3-TPD和Py-FTIR等手段对其孔结构和酸性质进行了表征,考察其甲醇制对二甲苯联产低碳烯烃反应的催化性能。结果表明,引入Zn使催化剂中一部分强酸转变为中强酸,并增加了具有脱氢作用的Zn-L酸中心,提高乙烯和丙烯的选择性;Mg改性不仅可以调节孔道的择形性,而且增加了L酸中心的数量,有利于PX的生成;不同硅源的多次硅沉积使得SiO_2可以更均匀地沉积在外表面,调变催化剂的酸性质和孔结构,从而进一步提高对二甲苯及乙烯和丙烯的选择性。最终,二甲苯中对位选择性可达到87.1%,二甲苯及乙烯和丙烯的选择性达到61%,乙烯在C_2烃类的选择性高达97.8%,丙烯在C_3烃类中选择性高达90.6%。     

EAB分子筛的合成及在甲醇制烯烃反应中的应用

甲醇制烯烃(MTO)反应提供了一条非石油路线制备低碳烯烃的新途径,发展新颖的催化材料是实现MTO反应性能提升的关键.本文探究了具有八元环孔道结构的EAB分子筛的合成条件和热稳定性;利用X射线衍射分析、扫描电子显微镜、电感耦合等离子发射光谱及氨气程序升温脱附实验等表征了所制备分子筛的拓扑结构、晶体形貌、骨架组成和酸性位点;并发现向EAB分子筛孔道中引入K+和Cs+离子可以在550℃煅烧条件下使分子筛晶体结构保持稳定.通过向合成体系中加入晶种可以有效抑制杂晶的生成并提升晶化速率,EAB分子筛完全晶化的时间可缩短至3 d.此外,将制备的EAB分子筛催化剂应用于MTO催化反应,乙烯、丙烯和丁烯的总选择性最高可达87.2%,丙烯和乙烯的选择性比最高可达2.4.研究结果为开发新型MTO催化剂并实现低碳烯烃的比例调控提供借鉴.     

ZSM-5分子筛酸位分布及其甲醇制烯烃催化性能的定向管理与调控

ZSM-5分子筛在甲醇制烯烃(MTO)过程中的催化性能和反应机理与其孔道中酸位点分布位置紧密相关. 本文证明在水热合成过程中加入适量的钠离子(Na⁺)可以增加ZSM-5分子筛交叉腔酸位点比例; 从而促进高级甲基苯的生成并加速芳烃循环, 有利于乙烯生成. 相反, 在合成过程中不添加钠离子, 所制备的ZSM-5分子筛直孔道和正弦孔道酸位点比例明显提高, 有利于促进烯烃循环并提高丙烯和C₃₊烯烃选择性.     

聚合物载体负载TiCl4/I-Bu3Al催化烯烃聚合

探讨了聚合物负载烯烃聚合催化剂的合成及用于聚合的研究,研究了聚合物作为载体的催化和赤,并通过ＩＲ,ＤＳＣ,元素分析和粘度法测定分子量等手段对催化剂及聚合物进行了表征,包括合成聚合物负载的Ｔi体系催化剂和用所合成的催化剂进行了乙烯聚合,乙烯、丙烯与丁二烯共聚合的研究。     

P-HZSM-5分子筛的一步法直接合成及其MTP催化性能的研究

以正硅酸乙酯、偏铝酸钠、磷酸、四丙基氢氧化铵为原料,采用水热法,一步直接合成了P-HZSM-5分子筛,着重考察了磷酸对其结构、酸性、粒径和甲醇转化制烯烃(MTO)催化性能的影响。结果表明,随着磷酸用量的增加,其晶体对称性由正交晶系转变为单斜晶系,合成的P-HZSM-5分子筛的结晶度降低;同时,进入分子筛骨架的铝含量减小,分子筛酸性降低,粒径逐渐变大,形貌由球形变为长条形。这些变化显著影响甲醇转化制烯烃反应的选择性。n(H3PO4)/n(Al2O3)投料比分别为2和4时,乙烯与丙烯总的收率相近(分别为52.30%和52.63%);然而产物的丙烯/乙烯比(P/E)有明显差异(分别为7.02和4.12);通过调节磷酸用量,可以调控丙烯(或乙烯)的选择性。     

后过渡金属烯烃聚合催化剂的研究进展

综述了近两年来后过渡金属(VIII族)催化剂在乙烯、丙烯和α-烯烃聚合,α-烯烃和极性单体共聚,α-烯烃活性聚合,以及乙烯齐聚等方面的最新进展.     

C4烃催化裂解增产丙烯催化剂研究进展

1 增产丙烯技术 1.1 增产丙烯的重要性 丙烯是仅次于乙烯的最重要的基本有机化工原料之一,主要用于生产聚丙烯、丙烯腈和环氧丙环等产品. 受下游衍生物需求快速增长的驱动,丙烯消费量大提高,2003年我国丙烯的表观消费量达到6158kt,比2002年增长约7.3%.     

用氟化氢－三乙胺复合模板剂合成SAPO－34分子筛

 采用X射线衍射、扫描电镜、氨吸附红外光谱及核磁共振等表征手段，研究了以氟化氢－三乙胺为复合模板剂合成的SAPO－34分子筛．结果表明，相对于用三乙胺模板剂合成的样品，用氟化氢－三乙胺复合模板剂合成的样品结晶度高，晶粒小，分子筛的酸量低，骨架中硅结构单一，比表面积和孔体积较大．以氟化氢－三乙胺复合模板剂合成的分子筛，在催化甲醇制低碳烯烃反应中结焦速率降低，生成乙烯及丙烯的选择性则略有提高．     

SAPO-34晶粒形貌对甲醇转化制低碳烯烃反应的影响

分别采用微波和水热法合成了具有片状及立方结构的SAPO-34分子筛.结果发现,片状SAPO-34分子筛晶粒厚度为130nm,比表面积为593m²/g;立方结构SAPO-34分子筛粒径为1.5-2.5μm,比表面积为708m²/g.二者具有数量相近的强酸中心,后者的弱酸位数量略少.甲醇制烯烃反应结果表明,在450℃和1.0h^-1的反应条件下,片状SAPO-34分子筛的催化寿命可达380min,乙烯选择性最高为51.77%,乙烯、丙烯及丁烯的总选择性最高为90.20%;而立方结构SAPO-34的催化寿命仅为212min,乙烯选择性最高为49.84%,乙烯、丙烯及丁烯的总选择性最高只有86.81%.这可能源于片状晶粒的扩散路径较短,抑制了低碳烯烃的进一步转化及积碳的生成,因此具有较高的低碳烯烃选择性及较长的寿命.     

In This Issue

正封面:刘中民等报道了Zn离子改性SAPO-18分子筛有效增加甲醇制烯烃(MTO)反应乙烯选择性和乙烯/丙烯比,将SAPO-18分子筛中以丙烯为主的产物分布调变为乙烯与丙烯选择性相近的产物分布.见本期第477–485页.     

SAPO-35分子筛的合成及其甲醇制烯烃反应性能

以六亚甲基亚胺为模板剂,采用水热法合成了不同硅含量的磷酸硅铝分子筛SAPO-35,并利用X射线衍射、X射线荧光光谱、扫描电镜、固体核磁、X射线光电子能谱和N₂吸附-脱附等方法对样品进行了表征.研究了不同硅含量的SAPO-35分子筛在甲醇转化制烯烃反应中的催化行为,同时对比分析了具有相近硅含量的SAPO-35和SAPO-34分子筛在甲醇转化反应过程中积炭物种随反应时间的演变特征,尝试将分子筛结构和其积炭失活行为进行了关联.     

酸处理可控制备多级孔SAPO-34及其甲醇制烯烃性能

甲醇制低碳烯烃(MTO)技术既可实施石油替代路线,又能解决低碳烯烃不足的问题,因而具有重要意义.在MTO技术中,SAPO-34分子筛因其高水热稳定性、适宜的微孔结构和酸强度而展现了优异的MTO性能.但SAPO-34分子筛孔道较小,易形成积碳物种而覆盖活性中心,导致分子筛催化剂失活快,反应流程复杂.延长SAPO-34催化剂的单程寿命可减少其再生频率,降低能耗并节约成本.在微孔SAPO-34分子筛中引入介孔或大孔孔道来组成多级孔道结构,可大大促进反应物及产物分子在孔道内的扩散,从而降低积碳速率,延长催化剂寿命.目前,文献中主要采用直接合成路线制备多级孔SAPO-34分子筛,该过程所用的二级模板剂价格较贵,且合成步骤复杂.而采用后处理方法,即先合成SAPO-34分子筛母体,再进行酸碱后处理来制备多级孔SAPO-34分子筛是非常有前景的技术路线.本文首先通过水热合成法制备了立方形貌SAPO-34分子筛,再采用不同种类的酸溶液(硝酸、草酸及丁二酸)对其进行后处理,制备了具有良好相对结晶度的多级孔SAPO-34,考察了酸种类对所得多级孔SAPO-34结构及其MTO性能的影响.研究发现,经硝酸和草酸处理后的样品在特定晶面上出现了蝴蝶状孔道,形成了由微孔、介孔(40–50 nm)和大孔(400–500 nm)组成的多级孔分子筛;其比表面积高达876 m2/g,孔容为0.36 cm3/g,该多级孔道大幅改善了MTO过程中的分子扩散性能.酸后处理过程并没有影响分子筛的化学环境及酸中心强度,却降低了分子筛的强酸中心数量并增加了弱酸中心数量.在多级孔结构及酸中心的协同作用下,其MTO性能得到了大幅度提升:经硝酸和草酸处理后所得多级孔SAPO-34,其MTO寿命(400°C,1 atm,甲醇空速1 h–1)分别由母体的210 min增至360和390 min,低碳烯烃的总选择性由母体的90%提高至92%–94%,并可根据孔道大小调整产物组成,使乙烯选择性在37.4%–51.5%内调变.对比发现,MTO过程中多级孔SAPO-34上的积碳量由母体的15%提高到18%,但积碳速率却由0.071降至0.046 g/min.失活多级孔SAPO-34内的积碳物种主要为较大的分子,其中芘及芘取代物的含量高达73%,而母体SAPO-34中芘及芘取代物的含量则降低至49%.这是因为多级孔SAPO-34内部更大的孔道空间可容纳更多的大分子积碳物种所致.丁二酸处理后的样品未产生多级孔道,却使部分微孔受损且增加了强酸中心数量,导致其更易失活,MTO寿命也降至100 min.选择合适种类的酸溶液进行后处理可控制备多级孔SAPO-34,可大幅改善其MTO性能.     

多级SAPO-34的合成及其在甲醇制烯烃反应中的催化性能

针对SAPO-34在甲醇制烯烃（MTO）催化过程中易于失活的问题,采用水热法合成了具有不同粒径及多级孔SAPO-34。详细研究了铝源、硅源对SAPO-34分子筛晶粒尺度的调控性能及二次模板剂对多级孔SAPO-34合成的影响。采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、傅立叶变换红外（FT-IR）、N₂吸附-脱附,透射电子显微镜（TEM）以及NH₃-TPD等手段对合成的材料进行了表征。结果表明采用不同铝源可以实现对SAPO-34粒径的有效调控,二次模板剂的引入可以在纳米SAPO-34晶粒内部创造出孔壁晶化的晶内介孔结构。在甲醇制烯烃的催化反应过程中,大颗粒SAPO-34具有较高的低碳烯烃的选择性,多级SAPO-34因为纳米化或介孔的引入使得微孔孔道有效缩短,提高了其在MTO催化反应过程中的稳定性,但是对低碳烯烃的选择性受到抑制,而对油品的选择性则因为外表面积的增大而显著增加。     

低硅SAPO-34分子筛的复合模板剂法合成及其对甲醇制烯烃的催化性能

系统考察了模板剂比例和晶化条件对复合模板剂(三乙胺+四乙基氢氧化铵)法合成低硅SAPO-34分子筛的影响;评价了合成产物对甲醇制烯烃的催化性能.结果表明,190℃晶化时不易合成低硅SAPO-34分子筛,而170℃晶化、模板剂组成为2Et3N+0.3TEAOH时可合成纯相SAPO-34分子筛.较高温度晶化时,延长晶化时间,SAPO-34有向SAPO-5转晶的趋势,而较低温度晶化时则相反.与晶化3 d的分子筛样品相比,170℃晶化5 d后的分子筛样品的比表面积较大、强酸中心较多、弱酸中心较少、对甲醇制烯烃反应的催化寿命较长.     

多级SAPO-34的合成及其在甲醇制烯烃反应中的催化性能

针对SAPO-34在甲醇制烯烃(MTO)催化过程中易于失活的问题,采用水热法合成了具有不同粒径及多级孔SAPO-34。详细研究了铝源、硅源对SAPO-34分子筛晶粒尺度的调控性能及二次模板剂对多级孔SAPO-34合成的影响。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶变换红外(FT-IR)、N2吸附-脱附,透射电子显微镜(TEM)以及NH3-TPD等手段对合成的材料进行了表征。结果表明采用不同铝源可以实现对SAPO-34粒径的有效调控,二次模板剂的引入可以在纳米SAPO-34晶粒内部创造出孔壁晶化的晶内介孔结构。在甲醇制烯烃的催化反应过程中,大颗粒SAPO-34具有较高的低碳烯烃的选择性,多级SAPO-34因为纳米化或介孔的引入使得微孔孔道有效缩短,提高了其在MTO催化反应过程中的稳定性,但是对低碳烯烃的选择性受到抑制,而对油品的选择性则因为外表面积的增大而显著增加。     

Reducing methane formation in methanol to olefins reaction on metal impregnated SAPO-34 molecular sieve

SAPO-34 silicoaluminophosphate molecular sieve produces large amounts of methane at elevated temperatures in the methanol to olefins (MTO) process. This significantly reduces the lower olefins selectivity a key factor in determining the commercial viability of this catalyst. Impregnation of the SAPO-34 molecular sieve with metal ions such as K, Cs, Pt, Ag and Ce was found to reduce the amount of methane significantly at higher temperatures thereby increasing the lower olefins selectivity. This observed effect is less apparent at lower temperatures where the amount of methane formed is generally low. This revised version was published online in June 2006 with corrections to the Cover Date.     

双模板剂法控制SAPO－34分子筛的晶粒尺寸

分别在ＮＥｔ＿３，ＴＥＡＯＨ和ＴＥＡＯＨ－ＮＥｔ＿３双模板剂存在下合成了磷酸硅铝分子筛ＳＡＰＯ－３４．考察了模板剂的组成对ＳＡＰＯ－３４的晶粒尺寸、比表面、热稳定性和对甲醇转化反应催化性能的影响。实验表明，采用ＴＥＡＯＨ－ＮＥｔ＿３双模板剂法，能有效地控制ＳＡＰＯ－３４的晶粒尺寸，以微量的ＴＥＡＯＨ与ＮＥｔ＿３为双模板剂合成的大晶粒ＳＡＰＯ－３４分子筛，对甲醇转化产物和烯烃的选择性有显著提高     

模板剂对SAPO-34分子筛晶粒尺寸和性能的影响

分别以三乙胺、四乙基氢氧化铵及二者的混合物为模板剂合成了硅磷酸铝分子筛SAPO- 34. 应用XRD,SEM,DTA和NH3 -TPD等方法考察了合成产品的物化性能.所得结果表明.模板剂的种类对SAPO-34的晶粒大小和酸性质有显著影响.在甲醇转化制低碳稀烃的过程中,以不同模板剂合成的SAPO-34的催化性能也不同,其中,以双模板剂合成的分子筛具有较高的低碳烯烃选择性.     

SAPO－34分子筛表面酸性质的研究

以水热合成法制备了三个具有不同硅磷铝组成的硅磷酸铝分子筛ＳＡＰＯ－３４样品，采用红外光谱（ＩＲ）和氨法程序升温脱附（ＴＰＤ）两种方法考察了它们的表面酸性质。红外谱图中的３６００ｃｍ－１和３６２１ｃｍ－１谱峰归属于处于ＳＡＰＯ－３４分子筛结构中不同位置的两种桥联羟基（Ｓｉ－ＯＨ－Ａｌ）的振动。ＮＨ３－ＩＲ测定结果显示，这两种羟基具有较强的Ｂ酸特性，并且是分子筛酸性的主要来源；而分子筛具有的Ｌ酸中心的酸性较弱。比较三个样品的ＮＨ３－ＴＰＤ、ＮＨ_３－ＩＲ和骨架组成后发现，ＳＡＰＯ－３４的酸性受其骨架硅含量的强烈影响：当Ｓｉ／Ａｌ摩尔比小于１时，酸性随硅含量增高而变弱；当Ｓｉ／Ａｌ摩尔比大于１时，酸性将随硅含量增高而变强。