HZSM-5沸石在邻氯甲苯异构化反应中的择形催化作用

 以HZSM-5沸石为催化剂,考察了常压、临氢条件下对邻氯甲苯异构化反应选择性的影响因素; 以4-甲基喹啉、喹啉、乙二胺为毒物分子探针,探讨了沸石催化剂内、外表面酸中心对邻氯甲苯异构化反应的贡献. 实验结果表明, HZSM-5沸石催化剂对产物分子具有形状选择作用,催化剂的内表面酸中心在反应中起主导作用.     

邻氯甲苯在HZSM-5沸石催化剂上常压异构化反应的研究

关于邻氯甲苯多相催化异构化的研究国内至今未见报道.国外有关的报道也为数不多,而且反应都是在≥20kg/cm~2的加压下进行的,还未见到常压下气固相催化异构化的研究报道. “杀草丹”生产过程中有大量副产物邻氯甲苯,其经济价值不大.如果将它异构化得到对氯甲苯就可直接作为“杀草丹”的主要原料;所得间氯甲苯经催化水解为间甲酚,又是     

不同大小晶粒的ZSM-5沸石的合成及其催化活性

ZSM-5沸石是一种高硅铝比的新型沸石分子筛.它是一种高效、多能的形状选择性(shapeselective)催化剂,可应用于异构化、烷基化、歧化、芳构化、选择性裂化及石油油品改质等一系列反应,特别在二甲苯异构化、乙烯和苯反应制取乙苯以及甲苯歧化这三个反应上更有着突出的性能^[1].     

常压下邻氯甲苯在ZSM-5沸石催化剂上的异构化

邻氯甲苯是“杀草丹”生产过程的副产物,量大价值低。若将它异构化,所得对氯甲苯可直接再作为“杀草丹”的主要原料;所得间氯甲苯水解为间甲酚后又是“速灭威”等农药的主要原料。因此邻氯甲苯异构化是个有意义的综合利用课题。1980年以来国外对邻氯     

邻氯甲苯直接硝化法合成6-氯-3-氨基甲苯-4-磺酸

邻氯甲苯混酸硝化合成6-氯-3-氨基甲苯-4-磺酸(CLT酸)因其产率低及选择性差而未能实现工业生产,本文对该工艺进行了改进,采用酸性β沸石和乙酰硝酸酯作为催化剂和硝化剂,提高了硝化选择性和收率,分别为72％和97％;并改进了还原、异构体分离和磺化操作;CLT酸总收率提高到61％.     

相转移催化氧化合成氯代苯甲酸

研究了以季铵盐A-1作催化剂,KMnO4作氧化剂,催化氧化邻、对位氯代甲苯合成邻、对位氯代苯甲酸的反应。优化反应条件为：氯代甲苯50mmol,n(氯代甲苯)：n(KMnO4)：n(A-1)：n(H2O)=1．00：2．60：0．05：300,反应温度93℃,反应时间2．5h,pH=7。邻、对位氯代苯甲酸的产率分别为76．4％,76．9％。     

水溶性钌-氢配合物催化1-已烯双键异构化反应研究

研究了水溶性钌-氢配合物RuHCl(TPPTS)3在水/有机两相体系中催化1-己烯双键异构化反应.考察了反应温度、时间、膦配体浓度、相转移催化剂CTAB浓度以及底物与催化剂摩尔比等对转化率和产物选择性的影响.在最佳条件下1-己烯转化率达到82.4%,2-己烯选择性21.2%,3-己烯61.2%,没有发现骨架异构化.催化剂可重复使用5次.     

蒸气相合成BZSM—5沸石用于间二甲苯异构化反应

首次利用蒸气相法合成的BZSM-5沸石作为异构化催化剂,测定了BZSM-5沸石对间二甲苯异构化的活性和选择性。当B_2O_3/Al_2O_3(摩尔比)为1.8时异构化活性(50.97%)和选择性(20.86%)均达到较佳值。用IR、NH_(?)-TPD表征了BZSM-5沸石的酸强度及酸分布,同时与异构化活性和选择性进行了关联。实验结果表明,在合成中加入适量的硼有利于提高异构化活性和选择性。     

用HZSM-5沸石催化剂合成丙酸酯的研究

迄今为止,工业上生产羧酸酯主要采用以浓硫酸作催化剂的均相酯化反应法,然而此法存在腐蚀设备、后处理工序复杂等缺点.ZSM-5沸石具有独特的晶体结构和优良的物化性能,是许多有机催化反应的理想催化剂.文献[1]报道了用HZSM-5沸石作催化剂合成乙酸乙酯,我们在常压液-固相酯化反应中用自制的ZSM-5沸石催化合成了一系列丙酸酯,该催化剂具有良好的催化活性、选择性和稳定性.     

氯化亚铜催化3-氯-1-丁烯异构为1-氯-2-丁烯研究

采用一价铜盐为催化剂、二甲基甲酰胺为溶剂,在均相体系中催化3-氯-1-丁烯异构化生成1-氯-2-丁烯.考察了溶剂、反应温度、催化剂种类和加入量对反应的影响,研究发现反应温度和催化剂的加入量对异构化反应有较大影响.在最优条件3-氯-1-丁烯1 mL,二甲基甲酰胺9 mL,CuCl 0.10 g,60℃反应5 h,产物和原料的浓度比为3.88 mmol L-1.采用在线红外光谱对反应过程进行监测,检测到有红外吸收峰在反应过程中先增加后减少的变化过程,提出了可能的反应机理.     

Au/HZSM-5沸石催化剂的正丁烷异构化反应性能的研究

采用脉冲微反装置评价了纯正丁烷、含有不同比例异丁烷的混合丁烷在Au改性的纳米HZSM-5催化剂上的反应活性和异构化选择性。结果表明,在300℃时,载金量为1.31%的催化剂上纯正丁烷原料的转化率可达7.0%,异丁烷选择性可达80%以上。相比之下,在纳米HZSM-5载体上正丁烷的转化率只有0.55%,异丁烷选择性仅为11.67%。在Au负载量为0.12%~1.91%,随着Au负载量的增加,正丁烷转化率先增后减,异丁烷选择性在低负载量时增加明显。在反应温度低于400℃时,纯正丁烷在载金催化剂上主要发生异构化反应;高于400℃时,主要发生裂解和芳构化等反应,即400℃是正丁烷在脉冲微反条件下异构化和裂解等反应的分水岭。另外,混合丁烷的组成对正丁烷异构化反应有一定影响,但在适当温度下正丁烷异构化时裂解产物很少,表现出金属-酸双功能催化特征。Au⁺在反应中发挥了脱氢和加氢作用。     

不同分子筛上1-己烯骨架异构化反应性能的研究

以HZSM-35、HZSM-5、HM和Hβ四种分子筛为1-己烯骨架异构化催化剂,比较研究了四种催化剂的异构化性能,对其构效关系进行了关联。结果表明,相比于HZSM-5和Hβ分子筛,HZSM-35和HM具有适宜的酸量,有效孔径为0.4-0.6 nm,而且无晶穴、无交叉孔道,具有良好的择形催化效应,在转化率高达95%的同时,C_5-和C₇₊等副产物的收率在20%左右,异己烯收率可达40%-50%。进一步对四种分子筛进行酸碱改性处理,结果显示,虽然酸性质略有改变,但是一维孔结构的HZSM-35和HM分子筛的异构化性能仍明显优于多维孔结构的HZSM-5和Hβ分子筛,说明在酸性质一定的前提下,孔结构对异构化反应起关键作用。     

改性纳米ZSM-5催化剂上正辛烷转化反应的研究

以纳米晶粒HZSM-5(20~50 nm)沸石为活性组分, 用碱性介质水热处理、 负载混合稀土和ZnO(或GaO)组合改性方法对纳米HZSM 5分子筛进行改性, 并用TEM， XRF， IR及XRD等手段对催化剂进行表征. 以正辛烷的芳构化和异构化为模型反应, 研究了改性纳米ZSM 5催化剂总酸和酸强度分布、 L/B酸位比例对正辛烷异构化和芳构化反应性能的影响以及催化剂酸强度、 L/B酸位比例与催化剂稳定性和积炭的关系. 结果表明, 碱性介质水热处理和混合稀土改性后, 总酸量减少和酸强度降低导致纳米HZSM-5催化剂的芳构化活性减弱, 异构化活性增强, 稳定性明显提高. 在碱性介质水热处理和负载混合稀土改性的基础上, 再负载适量氧化锌(或氧化镓)改性的催化剂， 总酸量增加, 强酸中心数量减少, B酸略有减少, 而L酸明显增加, L/B酸位比值增加. L酸中心和B酸中心的协同作用和较合适的L/B(1.4~1.7)比值使改性的纳米ZSM-5催化剂保持了较强的和稳定的芳构化和异构化活性, 催化剂积炭失活速率降低. 芳烃和异构烷烃产率分别达到约50%和30%, 高辛烷值的烷基芳烃(C7~C9)和异构烷烃(C4~C6)的选择性分别达到84%和80%.     

纳米HZSM-5催化剂催化烃类转化反应

制备了纳米(20~50 nm)HZSM-5催化剂, 用XRF, TEM和NH3-TPD等手段对催化剂进行了表征. 以正辛烷及苯和正辛烷混合物的转化为模型反应, 研究了单烃和混合烃在纳米HZSM-5催化剂上的转化行为, 考察了反应条件对产物分布的影响. 结果表明, 纳米HZSM-5沸石催化剂具有很强的烃类转化能力, 烃类通过芳构化、 异构化和烷基化等反应转化为高辛烷值的异构烷烃和芳烃, 产物中异构烷烃(C4~C6)和芳烃的质量分数超过90%. 直链烷烃转化为芳烃以生成苯环为主, 混合烃转化为芳烃以苯和小分子烃的烷基化为主. 控制反应条件可抑制苯和C+9芳烃的生成. 产物分析结果表明, 烃类在纳米HZSM-5催化剂上的裂解、芳构化和异构化等遵循正碳离子机理.     

H(Fe)ZSM-5分子筛的合成、表征及其催化性能的研究

用水热法合成出含铁ZSM-5沸石,并对其物相、外貌、结构组成、吸附、表面酸性和催化活性等性能作了测试。ESR和XPS测定结果表明Fe~(3+)进入沸石骨架。实验结果表明,表面总酸性较弱,L酸位浓度较大的H(Fe)ZSM-5在甲醇转化反应中有利于低碳烃的齐聚和异构化,而酸性较强的HZSM-5易使低碳烯烃氢转移而生成大量的气态烃。     

Selective hydroisomerization of n-dodecane over platinum supported on zeolites

In this study, in order to develop catalysts for the selective isomerization of higher paraffin, the hydroisomerization reaction of n-dodecane was performed as a model reaction. Pt/ZSM-48, Pt/HZSM-5, Pt/HY, and Pt/SAPO-11 were examined for the selective hydroisomerization of n-dodecane. The catalysts were characterized via X-ray powder diffraction, N₂ adsorption, and the temperature-programmed desorption of ammonia. Among the catalysts studied, the Pt/HZSM-48 catalyst exhibited the best isomerization selectivity in the hydroisomerization reaction of n-dodecane, which is attributed to the moderate acid sites and medium-sized pores present in the HZSM-48. The highest iso-dodecane yield was obtained at a reaction temperature of 280 °C in the Pt/HZSM-48 catalyst. The optimal selectivity of the n-dodecane hydroisomerization over the Pt/SAPO-11 catalyst was obtained at approximately 300 °C, which was slightly higher than that of the Pt/HZSM-48 catalyst.     

HZSM-11分子筛的催化性能及酸性质的研究

用脉冲微反方法研究了不同温度下不同硅铝比的HZSM-11分子筛上邻二甲苯异构化活性和选择性。结果表明,硅铝比增加,二甲苯异构化活性变化不大。用TPD技术研究了不同硅铝比的HZSM-11的酸性质,测得了NH₂在HZSM-11上的程脱谱。结果表明,在HZSM-11表面上有两种强度的酸中心。硅铝比增加,弱酸中心数减少,强酸中心数基本不变。     

Cresol Izomerization in the Presence of Acid Catalysts

It is shown for toluene oxidation with nitrous oxide that modifying HZSM-5 zeolite with zinc oxide nanoparticles considerably improves the selectivity and yield of cresols. It is found that a 2% ZnO/HZSM-5 composite catalyst also exhibits enhanced and stable activity at high temperatures. For the o-cresol isomerization reaction, this modification of HZSM-5 zeolite greatly reduces the contribution from disproportionation and cracking reactions proceeding with formation of phenol, C₆–C₉ aromatic hydrocarbons, and xylenols. The regularities of their formation in the presence of the studied catalysts are determined using the results from thermodynamic calculations for the equilibrium concentrations of cresol isomers.     

新型两亲性HZSM-5沸石催化剂对环己烯水合相界面反应的催化研究

采用三甲基氯硅烷对HZSM-5沸石样品进行外表面修饰,制得两亲性沸石样品,该类两亲性沸石能分布于水、油两相界面处.改性后样品的红外光谱中末端硅羟基峰的强度明显降低,并出现CH₃基团的C_H伸缩振动吸收峰,证实部分亲水性表面硅羟基被亲油性硅烷基团取代.这类两亲性样品在不加共溶剂及静置条件下,对环己烯水合相界面催化反应的催化活性远远高于改性前的HZSM-5沸石.由于该相界面反应是以孔道内为主的反应,三甲基氯硅烷经改性制备出的亲油性HZSM-5沸石也呈现出较高的活性.     

表面强酸分布——影响HZSM-5沸石对位选择性的主要因素

考察了交换剂和改性处理对HZSM-5沸石在甲苯乙基化反应中对位选择性的影响,检测了反应初级产物的组成,用原位TPD法研究了沸石表面酸中心的催化性质。结果表明,孔径和酸性分布都是影响沸石对位选择性的重要因素,但是表面酸性的调变对提高HZSM-5沸石的对位选择性更为重要。对-甲乙苯是甲苯乙基化反应的初级产物,在表面异构化反应后生成间-甲乙苯。烷基化和异构化两种反应活性中心在酸强度上的差异很小,仅仅是所处位置不同。由于改性处理同时抑制了这两类活性中心,使HZSM-5沸石在甲苯乙基化反应中的对位选择性上升而活性下降,表现出反向变化关系。