W-ZSM-5催化剂C4烯烃裂解制丙烯催化性能研究

采用浸渍法制备了W-ZSM-5催化剂,用X-射线衍射(XRD)、N2吸附、NH3-TPD和H2-TPR等表征手段,研究了W的添加对HZSM-5催化剂物化性质的影响,并考察了W-ZSM-5催化剂在C4烯烃催化裂解制丙烯反应中的催化性能.结果表明,W的添加中和了催化剂的部分强酸位,降低了催化剂的酸性和酸强度,抑制了芳构化和氢转移等副反应的发生,增强了催化剂的抗积炭性能,促进了催化裂解过程中歧化反应的发生,有利于提高丙烯的选择性和收率.当W含量为3.2%时,催化剂的丙烯选择性和收率值达到最大,分别为47.4%和41.3%.     

水蒸气处理对P-ZSM-5催化性能的影响

在不同温度下,用水蒸气对P-ZSM-5催化剂进行了处理,利用XRD、NH3-TPD、比表面和孔径物理吸附仪等手段对催化剂进行了表征,研究了水蒸气处理对P-ZSM-5催化1-丁烯裂解反应性能的影响.实验结果表明:P-ZSM-5催化剂具有良好的水热稳定性;合适的水蒸气处理,有利于催化剂孔容和孔径的增加;水蒸气处理降低了P-ZSM-5催化剂的酸量和酸强度,明显提高了丁烯裂解生成丙烯的选择性、收率和催化剂的抗积炭性能.最佳的水蒸气处理温度为580℃,P-ZSM-5催化剂催化1-丁烯裂解反应的丙烯选择性为39.4%,收率为34.2%.     

Mg的添加对PtNa/Sn-ZSM-5催化丙烷脱氢反应性能的影响

通过X射线衍射(XRD)、N2吸附、透射电镜(TEM)、NH3程序升温脱附(NH3-TPD)、H2程序升温还原(H2-TPR)和O2程序升温氧化(O2-TPO)等多种表征手段及催化反应性能评价,研究了镁助剂的添加对PtNa/Sn-ZSM-5催化丙烷脱氢反应性能的影响.结果表明:适量Mg的添加(0.3%和0.5%,质量分数)能促进催化剂表面金属粒子的分散,减少反应过程中积碳的产生.Mg的引入能有效抑制催化剂中Sn组分的还原,使更多量的Sn组分以氧化态形式存在,有利于丙烷脱氢反应的进行.但是,过量Mg的加入导致催化剂表面金属颗粒易于发生团聚,高温下Sn组分易于被还原,不利于反应的进行.在本实验中,0.5%Mg加入后PtNa/Sn-ZSM-5催化剂显示出最佳的反应性能,反应7h后,丙烷转化率仍然高达38.7%,对应的丙烯选择性能够维持在95%以上.     

氟对PtSnNaLa/ZSM-5催化剂丙烷脱氢反应性能的影响

在PtSnNaLa/ZSM-5催化剂中引入氟元素,制得用于丙烷脱氢反应的氟改性催化剂,利用X射线衍射(XRD)、NH₃吸脱附(NH₃-TPD)、红外(FT-IR) 、固体核磁(²⁷Al MAS NMR)和程序升温还原(H₂-TPR)等技术手段研究不同氟含量对催化剂的结构、表面酸性和丙烷脱氢反应性能的影响。 结果表明,氟能降低催化剂表面的弱酸强度,增强Pt与载体间的相互作用力,降低反应副产物的选择性,从而提高了产物丙烯的选择性,当氟的添加量为0.2%时,丙烯选择性可达到99.2%。 同时氟的加入易于载体骨架的脱铝,使得Sn组分的还原变得相对容易,但对催化剂结构没有明显的影响。     

Na对PtSn/ZSM-5催化丙烷脱氢反应性能的影响

以HZSM-5分子筛为载体, 利用分步浸渍法制得不同Na含量的PtSnNa/ZSM-5催化剂, 用于丙烷脱氢反应. 利用XRD、吡啶吸附红外光谱、NH3-TPD、氢化学吸附、TPR等手段, 研究了Na的添加对PtSn/ZSM-5催化剂物化性质的影响. 结果表明: Na的添加对PtSn/ZSM-5催化剂的反应性能影响明显. 适量Na的添加不仅降低了催化剂中的Brönsted酸中心和Lewis中强/强酸中心, 抑制了积碳的发生, 提高了催化反应的稳定性; 而且提高了催化剂表面的Pt金属裸露度, 增加了反应活性. 当Na含量为1.0%(w)时, 催化剂的丙烯选择性和收率达到最大, 反应30 h后, 丙烷转化率仍然保持很高(36.4%). 继续增加Na含量, 催化剂中的Lewis弱酸中心有所增加, 同时Sn组分易于被还原成Sn0, 丙烷裂解、氢解等副反应增加, 不利于脱氢反应的进行.