多级孔ZSM-5分子筛的合成及其在甲醇脱水制二甲醚反应中的应用

以四丙基氨为微孔模版剂,阳离子高分子聚合物为介孔模版剂,合成了具有多级介孔的ZSM-5分子筛,并用于甲醇气相脱水合成二甲醚.结果表明,加入阳离子高分子聚合物后,合成的HZSM-5分子筛样品既保持了其MFI典型结构,又呈现了多级介孔特征;随着阳离子高分子聚合物模板剂加入量的增加,其多级介孔特征更为明显.具有多级介孔的HZSM-5分子筛表现出比常规微孔HZSM-5分子筛高的反应稳定性和二甲醚选择性,这主要是由于其织构和酸性的双重作用.     

甲醇及合成气制二甲醚中不同粒径的 HY 分子筛及复合 Cu-Mn-Zn/HY 催化剂

 通过改变导向剂的老化时间, 制备了一系列不同粒径的 HY 分子筛作为脱水催化剂, 考察了甲醇脱水反应性能; 将其与铜基甲醇合成活性组分 Cu-Zn-Mn 组成双功能催化剂, 考察了催化剂对合成气直接制二甲醚反应的催化性能. 结果表明, 粒径为 820 nm 的 HY 分子筛在甲醇脱水中表现出较高的催化活性; 以其作为脱水组分的双功能 Cu-Zn-Mn/HY 催化剂也表现出较高的催化活性和良好的稳定性.     

磷改性HZSM-5分子筛的制备及其在合成气一步法制二甲醚反应中的应用

 以磷酸为前驱体,采用浸渍法制备了一系列不同P2O5含量(分别为5%, 10%和15%)的磷改性HZSM-5分子筛(P2O5/HZSM-5), 并采用氨程序升温脱附和吡啶吸附红外光谱法研究了其酸性. 结果表明,随着P2O5含量的增大, P2O5/HZSM-5样品的酸量尤其是强Brnsted酸位的酸量逐渐减少. 以上述P2O5/HZSM-5分子筛为甲醇脱水催化剂与工业甲醇合成催化剂(Cu-ZnO-Al2O3)组成双功能催化剂,在连续流动加压固定床反应器上考察了其对合成气一步法制二甲醚反应的催化性能. 结果表明,以适量磷(10%P2O5)改性的HZSM-5分子筛作为甲醇脱水催化剂,可使产物中二氧化碳和烃类副产物的选择性分别由改性前的43.3%和3.0%下降至低于33%和0.1%, 从而使二甲醚的选择性由49.7%提高到63%以上. 当P2O5/HZSM-5中的磷含量(15%P2O5)过高时,产物中甲醇的选择性高达30%以上,表明反应所生成的中间产物甲醇无法有效地转化,从而使二甲醚的选择性和一氧化碳的转化率均大大降低.     

合成气直接制二甲醚双功能催化剂助剂的研究

合成气直接制二甲醚较间接法制取二甲醚有显著的经济效益和重要的理论意义，因而日益引起人们的重视［１］．其核心是研制兼有甲醇合成和脱水两种功能的催化剂，即在催化剂中同时含有这两种功能的活性组分．目前采用的催化剂体系多为铜锌氧化物和酸性脱水组分组成的复合催...     

含氮合成气直接制二甲醚的Cu基催化剂研究

研究了CuO-ZnO-Al2O3／HZSM－5系列双功能催化剂催化含N2合成气直接制二甲醚的性能，考察了助剂和催化剂制备方法对反应性能的影响，结果表明，在CuO-ZnO-Al2O3／HZSM－5催化剂中加入ZrO2，有利于提高催化活性；用胶体沉积法制备的CuO-ZnO-Al2O3／HZSM－5双功能催化剂，其CuO晶粒小，分散好、易于还原，同时增强了各组分间的协同作用，表现出良好的催化性能。     

复合催化剂中H-ZSM-5酸性对合成气制二甲醚的影响

对合成气制二甲醚（ Ｄ Ｍ Ｅ）复合催化剂中脱水组分 Ｈ Ｚ Ｓ Ｍ ５ 分子筛进行水热处理及 Ｎ Ｈ３ Ｔ Ｐ Ｄ、 Ｃ Ｏ２ Ｔ Ｐ Ｄ 表征． 研究结果表明, 在 Ｈ Ｚ Ｓ Ｍ ５ 分子筛脱水组分上具有两种酸性中心,高温 Ｎ Ｈ３ 的脱附峰代表强酸中心, 低温 Ｎ Ｈ３ 的脱附峰代表弱酸中心． 同时, 亦有两种不同强度的碱中心． 随 Ｈ Ｚ Ｓ Ｍ ５ 水热处理温度的提高, 总酸量及强酸中心数量逐渐降低, 碱性中心数目随 Ｈ Ｚ Ｓ Ｍ ５ 水热处理温度的提高略有增加, Ｄ Ｍ Ｅ的选择性随之提高． Ｄ Ｍ Ｅ 主要是在 Ｈ Ｚ Ｓ Ｍ５ 分子筛的弱酸中心上生成． 对 Ｈ Ｚ Ｓ Ｍ５ 于 ６００ ℃处理后与铜基催化剂混合制得的复合催化剂, 对其反应性能考察后发现, 当 Ｈ２／ Ｃ Ｏ≈２ 时, ４～６ Ｍ Ｐａ、２ ０００～３ ０００ ｈ－ １、２６０ ℃为最适宜反应条件． 此时, Ｃ Ｏ 的转化率≥ ９０％ , 对 Ｄ Ｍ Ｅ 和甲醇的选择性为９６％ , Ｄ Ｍ Ｅ 在所有有机产物中的选择性≥ ８０％ , Ｄ Ｍ Ｅ的含量≥ ２０％ ． 提高反应压力, Ｃ Ｏ 的转化率及 Ｄ Ｍ Ｅ 在产物中的含量有较大提高, 但对 Ｄ Ｍ Ｅ的选择性影响不大．     

氧化铝的改性及其在合成气直接制二甲醚反应中的应用

 采用浸渍法制备了经硼、磷和硫的含氧酸根阴离子改性的γ-Al2O3, 以其为甲醇脱水活性组分,与铜基甲醇合成活性组分CuO-ZnO-Al2O3组成双功能催化剂,并在连续流动加压固定床反应器上考察了催化剂对合成气直接制二甲醚反应的催化性能. 结果表明, SO2-4改性可以显著提高γ-Al2O3的甲醇脱水活性,从而提高产物中二甲醚的选择性和一氧化碳的转化率. 此外,还详细研究了SO2-4改性条件如SO2-4含量、焙烧温度及前驱物种类的影响. 结果表明,当SO2-4含量为10%, 焙烧温度为550 ℃时,二甲醚的选择性及一氧化碳的转化率最高; SO2-4前驱物的种类对其改性效果的影响很小.     

分子筛催化剂上甲醇与三聚甲醛缩合制聚甲醛二甲醚

对HY、HZSM-5、Hβ和HMCM-22分子筛催化剂上甲醇与三聚甲醛缩合制聚甲醛二甲醚（PODE_n或DMM_n）的反应性能进行了研究,考察了分子筛种类和酸性对产物分布的影响。结果显示,以酸性分子筛为催化剂,甲醇与三聚甲醛可缩合得到聚甲醛二甲醚。HY分子筛上反应产物主要为短链的甲缩醛（DMM）;HZSM-5和Hβ分子筛上产物以DMM₁~3为主,其柴油添加剂组分DMM₃~8的收率分别为6.40%和13.78%;HMCM-22分子筛为催化剂时,长链的聚合物收率明显增加,其柴油添加剂组分DMM₃~8的收率可以达到29.39%。NH₃-TPD表征结果表明催化剂表面的酸性对产物分布有着明显的影响：表面弱酸位有利于短链产物DMM的生成,而中等强度的表面酸性位则能促进柴油添加组分DMM₃~8的生成。     

浆态床合成气制二甲醚双功能催化剂的性能

在浆态床合成气制二甲醚过程中，在２８０℃，４ＭＰａ、尾气流量４５００ｍＬ／ｇｃａｔ．ｈ条件下，考察了甲醇合成和甲脱水催化剂组成的双功能催化睦合成的影响，随二者质量比的增加，合成气的转化率，二甲醚生成速率逐渐增加，在催化剂比例４－７时达最高值后降低，随催化剂比例的增加，二甲醚、烷烃的选择性逐渐降低，甲醇选择性逐渐升高，当催化剂比例为４－５时二甲醚生成速率最高达１５－１６ｍｍｏｌ／ｇｃａｔ．ｈ，甲醇当     

合成气制液化石油气复合催化剂的性能

 将甲醇合成催化剂与负载 Pd 的分子筛颗粒混合制得复合催化剂, 在连续固定床反应器上考察了该催化剂对合成气一步法制液化石油气 (LPG) 的性能. 采用 N₂ 吸附-脱附、_NH3 程序升温脱附和程序升温氧化对催化剂进行了表征. 结果表明, 分子筛孔径对 LPG 选择性影响显著, 当采用孔径为 0.74 nm × 0.74 nm 的 Y 型分子筛时 LPG 选择性最高. 在 300 ^oC, 2.1 MPa 和空速 1 500 h^-1 条件下, 含有 Y 型分子筛的复合催化剂上 CO 转化率达 80.2%, LPG 占烃类产物的 73.8%. 在一步法合成 LPG 反应中, 催化剂表面积炭是导致 CO 转化率和 LPG 选择性下降的主要原因.     

Optimization of hydrothermal synthesis of H-ZSM-5 zeolite for dehydration of methanol to dimethyl ether using full factorial design

H-ZSM-5 zeolite was synthesized by hydrothermal method.The effects of different synthesis parameters,such as hydrothermal crystallization temperature(170-190 C) and Si/Al molar ratio(100-150),on the catalytic performance of the dehydration of methanol to dimethyl ether(DME) over the synthesized H-ZSM-5 zeolite were studied.The catalysts were characterized by N 2 adsorption-desorption,XRD,NH 3-TPD,TGA/DTA,and SEM techniques.The full factorial design of experiments was applied to the synthesis of H-ZSM-5 zeolite and the effects of synthesis conditions and their interaction on the yield of DME as the response variable were determined.Analysis of variance showed that two variables and their interaction significantly affected the response.According to the experimental results,the optimized catalyst prepared at 170 C with the Si/Al molar ratio of 100 showed the best catalytic performance among the tested H-ZSM-5 zeolite.     

合成气一步法制备二甲醚核壳结构催化剂的制备及其反应性能

以生物质(葡萄糖、蔗糖、淀粉)为模板剂,通过水热合成法制备具有核壳结构的CuO-ZnO-Al₂O₃@Al₂O₃复合催化剂,该催化剂以甲醇合成催化剂CuO-ZnO-Al₂O₃为核,甲醇脱水催化剂Al₂O₃为壳.SEM-EDS对催化剂核壳结构的表征发现,通过改变水热合成温度和合成时间可以调变催化剂中Al₂O₃壳层的厚度.将该复合催化剂用于合成气直接制备二甲醚的反应,在空速1 500 mL/(h·g_cat)、温度260 ℃、压力5.0 MPa的条件下,CO转化率和二甲醚选择性分别达到35.2%和61.1%.     

分子筛硅铝比及晶粒粒径对 Cu-ZnO-Al2O3/HZSM-5催化剂直接合成二甲醚反应性能的影响

采用水热晶化法合成了硅铝比(SiO₂/Al₂O₃)为60、120、200和晶粒粒径分别为1.00和0.25 μm的HZSM-5分子筛,并以其为甲醇脱水活性组分与铜基甲醇合成活性组分(Cu-ZnO-Al₂O₃)组成双功能催化剂(Cu-ZnO-Al₂O₃/HZSM-5),在连续流动加压固定床反应器上考察了Cu-ZnO-Al₂O₃/HZSM-5对合成气直接制二甲醚反应的催化性能。结果表明,随着分子筛硅铝比的提高,二氧化碳副产物的生成量逐渐减少,从而使目的产物二甲醚的选择性逐渐增大。与常规分子筛相比,小晶粒分子筛的反应活性接近,但二氧化碳和烃类副产物的选择性较低。     

Simulation and model design of pipe-shell reactor for the direct synthesis of dimethyl ether from syngas

The simulation was made based on the model of pipe-shell reactor that was established by the model of global kinetics of synthesis of dimethyl ether from syngas over a bifunctional catalyst. The results of simulation showed that the selectivity for dimethyl ether （DME） and the conversion of CO were higher but the hot spot was kept below the temperature limit of the pipe-shell reactor. The suitable diameter of the pipe was φ38×2 mm, and the length of the pipe was 5.8 m. The optimal process conditions of the reactor were that the pressure was 5 MPa, the temperature of the cooling water was 240 ℃, and the temperature of the raw gas at inlet of the reactor was 220 ℃. The production of this reactor was 102800 t/y （ton per year） under these conditions.     

一步合成二甲醚催化剂烧结失活和原位再生的研究

采用共沉淀沉积法制备了CuOZnOAl2O3/γ Al2O3 HZSM 5复合催化剂,考察了其对CO加氢直接合成二甲醚的催化性能,研究了催化剂的失活和再生,并用H2-TPR、XRD、TPO、N2O化学吸附等表征方法对反应前后和再生后催化剂的物化性质进行了表征。结果表明,一步合成二甲醚催化剂的失活主要是由于活性位Cu晶粒的烧结长大;反应温度和原料气的组成是影响催化剂失活的因素,在低于220℃下,以N2/H2/CO/CO2为原料气会显著降低催化剂的失活速率。研究使用的氧化还原循环的再生方法能够使Cu晶粒发生再分散,并使失活的催化剂恢复了75%以上的活性。     

Partial oxidation of dimethyl ether to H2/syngas over supported Pt catalyst

Dimethyl ether （DME） is a non-toxic fuel with high H/C ratio and high volumetric energy density, and could be served as an ideal source of H2/syngas production for application in solid oxide fuel cells （SOFC）. This study presents results of DME partial oxidation over a 1.5 wt% Pt/Ce0.4Zr0.6O2 catalyst under the condition of gas hourly space velocity （GHSV） of 15000-60000 ml/（g·h）, molar ratio of O2/DME of 0.5 and 500-700 ℃, and this temperature range was also the operation temperature range for intermediate temperature SOFC. The results indicated that the catalyst showed good activity for the selective partial oxidation of DME to H2/syngas. Under the working conditions investigated, DME was completely converted. Increase in reaction temperature enhanced the amount of syngas, but lowered the H2/CO ratio and yield of methane; while increase in reaction GHSV resulted in only slight variation in the distribution of products. The good catalytic activity of Pt supported on Ce0.4Zr0.6O2 for the partial oxidation of DME may be directly associated with the good oxygen storage capacity of the support, which is worth of further investigation to develop materials for application in SOFC.     

多级孔IM-5分子筛的简易制备及其在甲烷芳构化中的催化性能

采用一步水热晶化法、不添加第二模板剂、仅通过控制合成条件,制备了具有多级孔道结构的IM-5-H分子筛。多级孔IM-5-H材料展现了与常规IM-5-C分子筛不同的形貌、结构和酸性质。由于IM-5-H分子筛载体介孔结构的促进作用,钼基Mo-IM-5-H催化剂在甲烷无氧芳构化反应中表现出较高的甲烷转化率（13.1%）、芳烃产率（7.5%）和稳定性。该研究为合成多级孔IM-5材料提供了一种简便的方法,同时扩展了微孔-介孔复合材料在甲烷芳构化反应中的应用。