磷酸三乙酯改性HZSM-5沸石的活性及理论研究

采用XRD表征了水蒸气和磷联合改性的HZSM-5沸石分子筛的结构．通过NH3-TPD和N2吸附脱附研究了样品的酸性和比表面．采用正庚烷的裂化反应研究了样品的裂化活性，研究结果表明，磷改性样品与母体样品相比，经过水蒸气处理后显示出较高的酸量和正庚烷裂化活性．上述结果首次用模型簇和计算量子化学方法进行了解释．采用Gaussian94软件包和PM3半经验量子化学方法对模型簇进行了全优化和频率分析．计算结果显示磷改性后样品的脱铝补硅反应热大于母体样品脱铝补硅反应热，从而显示出磷对骨架的稳定化作用．     

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。     

草酸脱铝改性USY的表征及加氢裂化性能

采用草酸脱铝对USY分子筛进行了改性,考察了草酸加入量对USY相对结晶度(CRX)、硅铝比(nS iO2/nA l2O3)、比表面积、孔结构及加氢裂化性能的影响,并采用程序升温脱附和原位红外光谱技术对改性USY型分子筛的酸性进行了表征。结果表明,随草酸加入量的增加,在脱除USY中非骨架铝的同时,骨架铝被脱除的量也逐渐增多,致使USY的相对结晶度先提高而后降低、硅铝比提高、酸强度和酸量降低。正癸烷的加氢裂化结果表明,当草酸的加入质量比为0.2时,正癸烷的转化率和一次裂化产物的选择性分别为68.5%和80.1%。草酸改性USY具有高催化活性是因为该分子筛具有空旷的介孔结构和较多的可接近的酸性位;一次裂化产物选择性高是因为空旷的介孔结构使裂化产物快速离开酸性位而避免了二次裂化。     

低硅铝比ZSM-5分子筛的合成及其正庚烷裂化反应性能

以氨水为矿化剂,通过添加NH₄⁺离子水热合成了具有较低骨架硅铝比的ZSM-5分子筛。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、固体核磁共振(MAS-NMR)等表征手段,研究了硅源、铝源、矿化剂、阳离子等对ZSM-5分子筛的结晶度、形貌尺寸和骨架硅铝比等的影响,研究了ZSM-5分子筛的骨架硅铝比对正庚烷催化裂化反应的影响。研究表明,投料硅铝比越低,铝原子越难进入到分子筛骨架中;当氨水为矿化剂、正硅酸四乙酯为硅源时可以合成骨架硅铝比较低的氢型ZSM-5分子筛,添加NH₄⁺离子可以增强骨架铝的嵌入,进一步降低分子筛的骨架硅铝比(24.2)。正庚烷裂化反应结果表明,降低分子筛的骨架硅铝比可以提高正庚烷裂化反应的活性,但会降低低碳烯烃的选择性。     

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%.     

液化石油气水蒸气重整镍催化剂新型载体研究

以共沉淀法合成了硅铝系载体（AS和SA），并采用改性天然高铝石为原料合成了矿物质载体（MC-1和MC-2）,采用浸渍法合成了镍负载型催化剂。用常压固定床管式反应器，考察了液化石油气水蒸气重整反应活性，通过XRD、物理吸附等手段对催化剂进行了表征。结果表明，以MC-1、MC-2和SA、AS为载体的催化剂的水蒸气重整活性明显高于目前普遍使用的Ni/α-Al2O3催化剂。以SA为载体，负载5%镍的催化剂具有最好的水蒸气重整活性。在750 ℃，水碳比为2.0的条件下转化率达100％，C1选择性达94.46％。XRD分析结果表明1 300 ℃焙烧后的SA载体中存在α-Al2O3晶型和莫来石结构。硅、铝添加次序对水蒸气重整活性影响较大，硅-铝添加次序的催化剂样品的活性高于铝-硅添加次序的样品，C1选择性提高12.7％。     

NBMAS，AIMCM-41，无定形硅铝和HZSM-5催化裂化性能的比较研究

选取NBMAS（nanometer bimodal mesoporous aluminosilicate，简称为 NBMAS），AlMCM-41，无定形硅铝和HZSM-5几种不同孔结构的硅铝催化剂为研究对 象，以1，3，5-三异丙苯和异丙苯的裂解为探针反应，对其在不同反应温度下和经 水蒸气老化前后的催化裂化性能进行了对比研究。实验结果表明：1.反应物无论是 在新鲜的还是在老化后的催化剂上的裂化转化率均随反应温度的升高而升高；2.1 ，3，5-三异丙苯和异丙苯的裂化产物分布随着反应温度的升高呈规律性变化；3. 比较老化前后分子筛的裂化活性，其它催化剂的裂化活性大大下降，而NBMAS则呈 现出较好的裂化活性及稳定性；4.所选介孔催化剂与HZSM-5对比研究表明：酸性强 的HZSM-5对异丙苯的裂解表现出了较好的裂化活性，而对1，3，5-三异丙苯的裂解 则活性较低。     

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。     

脱铝八面沸石的研究(Ⅳ)——异丙苯催化裂化

以脉冲微型反应技术研究了脱铝八面沸石对异丙苯的催化裂化行为,并与反应条件下表面酸性进行了关联。样品裂化活性随骨架Si/Al比增加呈山峰形变化,Si/Al=5.38时最大;反应条件下酸中心数随脱铝深度增加却单调降低。动力学数据表明,样品裂化反应速度常数与强质子酸中心数随骨架Si/Al比增加具有平行的山峰形变化规律,Si/Al比为8.87附近的样品最高。     

化学改性对催化裂化催化剂氢转移性能的影响

 研究了用草酸处理裂化催化剂的活性组分USY型分子筛以及在催化剂基质中添加磷改性的氧化铝等方法对裂化催化剂氢转移反应活性的影响. 实验结果表明,酸处理能脱除USY型分子筛孔道中的无定形氧化铝,疏通分子筛孔道,提高分子筛的氢转移反应活性,减少积碳; 对于含稀土的REUSY型分子筛,酸处理首先脱除的是稀土离子,降低了分子筛的裂化反应活性,但提高了氢转移反应活性. 在催化剂基质中添加磷改性的氧化铝能增加基质的弱酸性中心,增加裂化反应的活性中心,提高催化剂的裂化及氢转移反应活性,同时减少催化剂上的积碳.     

Catalytic activity of phosphorus and steam modified HZSM-5 and the theoretical selection of phosphorus grafting model

The modification of HZSM-5 zeolite with phosphorus and steam has been studied. Results show that 1% phosphorus and steam modified HZSM-5 has the highest catalytic activity for n-heptane. Physicochemical and catalytic properties of 1% phosphorus and steam modified HZSM-5 zeolites have been investigated. The X-ray diffraction （XRD） results exhibit that there is considerable variation in the relative intensity of the individual diffraction peaks. The acidity of the samples decreases with an increase in the steaming temperature, which is determined by the IR of adsorbed pyridine and temperature programmed desorption （TPD） of ammonia. The oxidation state of phosphorus shown by XPS is ＋5, and a model for surface structure modification is proposed. The nitrogen adsorption isotherm for all samples is a combination of type I and type IV, all hysteresis loops resemble the H4-type. The density functional and cluster model methods have been invoked to select the phosphorus grafting model, and it was found that the phosphorus grafting model were more probable in the form of the terminal oxygen coordinating with aluminum.     

Properties and Characterization of Modified HZSM—5 Zeolites

Physicochemical and catalytic properties of phosphorus and boron modified HZSM-5 zeolites treated with 100% steam at 673K were investigated.The acidity and distribution of acidic sites were studied by infrared spectroscopy using pyridine as probe molecule and temperature programmed desortion (TPD) of ammonia.The structure of the samples was characterized by XRD,and the textural properties of the catalysts were determined by nitrogen isothermal adsorption-desorption measurements and scanning electron microscopy(SEM).The XRD results show that the modified samples have no novel crystalline phase,indicating a high dispersion of phosphorus and boron species.After treatment,the microporous volume and surface area of the samples markedly decrease,implying the bolockage of the channel.The nitrogen adsorption-desorption measurements suggest that the isothermal type of all samples is a combination of isothermal type Ⅰ and Ⅳ，and all hysteresis loops resemble the H4-type in the IUPAC classification.The total acidity of the modified samples,determined by pyrldine adsorption IR and TPD of ammonia,decreases in contrast to that of the parent HZSM-5.The conversion of n-heptane over P and B steammodified HZSM-5 is higher than that of P and B-modified HZSM-5 zeolites but lower than that of the parent HZSM-5.     

水蒸气处理对HZSM-5分子筛催化剂的酸性及孔结构的影响

通过XRD，NH3-TPD，IR，比表面与孔结构测定等方法，研究了HZSM-5分子筛（硅铝比为38）在不同温度下进行水热处理时的酸性与孔结构。结果表明，随着水热处理温度的提高，HZSM-5分子筛的结晶度稍有增大；酸性明显减弱，弱酸位增多，强酸位相对减少；IR谱图上有一定的蓝移；比表面与微孔体积减小，介孔体积增大。     

Effect of Alkali Treatment on the Structure and Catalytic Properties of ZSM-5 Zeolite

Catalytic properties of ZSM-5 zeolite samples pretreated with NaOH solution have been investigated. The samples are characterized by XRD, SEM, chemical analysis, and N2 adsorption.The results indicate that mesopores are created in ZSM-5 crystals under alkali treatment without change the microporous structure and acidic strength of the zeolite, but the crystallinity is greatly decreased under severe treatment. IR indicates that the concentration of silanol is greatly enriched by alkali treatment. The etherification activities of ZSM-5 zeolites are greatly increased byalkali-treatment. The noticeably improved catalytic activity of treated samples is ascribed to the formation of mesopores and greatly enriched silanol group.     

改性Y沸石的孔结构与催化性能

测定了不同方法改性的Y沸石样品的N_2吸附和脱附等温线, 并计算了样品的微孔、大孔和二次孔的孔容和表面积, 以及样品的二次孔分布, 证实改性方法对样品的孔结构有显著的影响。同时, 还考察了不同尺码探针分子在改性Y沸石样品上的酸催化反应活性, 将所得数据与样品的酸量、酸强度和二次孔容相关联, 取得了满意的结果。说明对大尺码反应分子, 改性过程中生成的大孔径二次孔, 对提高沸石催化剂的反应活性是有利的。     

Role of adsorption in zeolite-catalyzed hydrocarbon cracking reaction

The activity for hydrocarbon cracking of zeolite catalysts depends on the type of zeolite and steam treatment. By comparing the activities of different zeolites under the condition where the catalyst did not undergo deactivation and the product distributions were identical, and presumably for the monomolecular mechanism, it was found that there were no differences in the chemical properties of the active sites in the zeolites. The apparent differences in catalytic activities among zeolites could be attributed to different concentrations of adsorbed alkane reactants, which is a consequence of the different strength of interaction of the alkyl groups with the zeolite walls. The latter may also be a significant contribute to the observed different strengths of interaction of alkyl amines with the Brønsted acid sites in zeolites.     

含镍Y沸石的硫化及加氢脱硫性能

本文制备了不同形态的含镍Y沸石, 研究了温度, 时间和H~2S浓度对含镍Y沸石硫化的影响, 发现负载型含镍Y沸石最易硫化, 离子交换型次之, 骨架型最难硫化。考察了沸石表面硫化物物种的热稳定性和水热稳定性。指出高温下沸石脱附的水蒸汽能使硫化物发生水解, 导致催化剂失硫。用XRD, IR和化学分析等方法对硫化的含镍沸石催化剂进行表征, 硫化后沸石表面形成的NiS~x有可能是属正交晶系的Ni~7S~6化合物。对噻吩加氢脱硫反应, 硫化的含骨架镍Y沸石无催化活性, 硫化的离子交换型含镍Y沸石活性比负载型含镍Y沸石高5-6倍左右, 因其酸性较强。催化剂表面酸性位和硫化镍活性位共存, 对噻吩加氢脱硫反应是有利的。     

Na_2CO_3溶液处理对Ni-Mo/HZSM-5分子筛硫醚化催化性能的影响

采用Na2CO3溶液对ZSM-5分子筛进行碱处理,考察了处理温度和处理时间对ZSM-5分子筛结构特征和物化性能的影响。利用XRD、N2吸附-脱附、XRF、SEM及NH3-TPD表征对处理前后样品进行分析。以正丁硫醇和异戊二烯组成的模型化合物为原料,对碱处理后含微-介孔HZSM-5分子筛制得的Ni-Mo/HZSM-5催化剂进行硫醚化活性评价。结果表明,Na2CO3溶液处理没有破坏原分子筛晶体形貌,保持微孔结构的同时,适当的提高处理温度和延长处理时间有利于ZSM-5分子筛比表面积、外比表面积、介孔孔容和平均孔径的增大,并调节了酸性质。但过长的处理时间并不利于介孔的生成和酸性的调变。经90℃的Na2CO3溶液处理5 h得到催化剂表现较高硫醚化活性,正丁硫醇和异戊二烯转化率分别可达92.36%和97.33%。由此,Na2CO3溶液处理可提高催化剂硫醚化活性,且改性过程温和可控。     

高温水蒸汽处理对HZSM-5分子筛表面性质的影响

本文对直接法合成并经不同条件水蒸汽处理的HZSM-5分子筛进行了粉末X-射线衍射分析和红外光谱(IR)、程序升温脱附(TPD)的考察.结果表明:水蒸汽处理的温度、时间及环境中的水含量是影响HZSM-5结构和表面酸性的三个重要因素.对水蒸汽影响酸性变化的规律也进行了研究和讨论.