HF改性的Pt/ZSM-5催化剂在苯和甲醇烷基化反应中的应用

以HF改性的Pt/ZSM-5为催化剂,研究了其在苯和甲醇烷基化反应的应用,并用XRD、NH₃-TPD、BET等表征方法研究了改性前后催化剂酸性和孔结构变化。 结果表明,经HF改性后,Pt/ZSM-5催化剂的酸性增强、酸量增加,苯和甲醇烷基化反应性能明显提升。 3%HF-0.2%Pt/ZSM-5催化剂催化苯和甲醇烷基化反应时,甲苯和二甲苯选择性达到92.20%。 但是,HF负载量大于6%时,HF脱除的部分骨架硅和骨架铝会堆积在催化剂孔道内部,限制了反应物和产物的扩散,造成其催化性能下降。 通过计算得到了HF改性的Pt/ZSM-5催化剂上苯和甲醇烷基化反应的活化能为118 kJ/mol。     

ZSM-5分子筛催化苯与甲醇烷基化反应研究进展

我们综述了近年来苯和甲醇烷基化反应研究取得的进展.重点从ZSM-5催化剂的Si/Al、晶粒尺寸、改性等方面介绍了苯和甲醇烷基化催化剂的研究进展,总结并展望了苯和甲醇烷基化反应的研究方向,为ZSM-5分子筛催化剂的改性和苯-甲醇烷基化反应工艺创新提供参考.     

低含量高活性负载钌催化剂合成及苯加氢反应研究

以羰基钌为源,制备了一系列高活性低含量负载钌催化剂.采用XPS、XRD、EDS、AAS和XRF等对催化剂进行表征.对苯的加氢反应进行了研究,考察了催化剂制备方法、加氢方式、反应温度、预热温度、反应压力、时间及空速等对苯加氢反应结果的影响.结果表明,以羰基钌制得的该负载型催化剂反应活性高,反应温度和压力较低,反应时间短,对苯的转化率和环己烷选择性分别达到了99%和98%以上.     

不同硅铝比HZSM—12分子筛的酸性及其烷基化合成异丙基苯的催化性能

本文研究了不同硅铝比HZSM-12催化剂的丙烯-苯气固相烷基化的催化性能。实验结果表明,随着硅铝比的降低,烷基化活性逐渐增加,老化速度减慢。应用TPD,IR和毗啶脉冲中毒等方法考察了HZSM-12的酸性与烷基化反应之间的关系。证实了烷基化反应是在HZSM-12分子筛上中等强度B酸中心上进行。这种酸中心数目越多,反应的活性越高,稳定性越好。用水蒸汽处理的方法,可减少HZSM-12催化剂上的强酸中心数,相对增加有利于烷基化反应的中等强度的酸中心数,因而可以减缓HZSM-12的失活速率,改善催化剂的稳定性能。     

不同粒径ZSM-5分子筛在苯与甲醇烷基化反应中催化性能及反应条件优化

采用水热合成法合成了不同粒径的ZSM-5分子筛催化剂,系统考察了分子筛粒径变化对苯与甲醇烷基化反应的影响。研究结果表明,随着ZSM-5分子筛粒径增大,不但苯的转化率和二甲苯选择性降低,而且催化剂稳定性明显下降。其中,粒径为0.25 μm的ZSM-5分子筛在苯烷基化反应中的催化性能最佳,且催化剂稳定性最好。另外,采用拉曼光谱和热重等方法对催化剂积碳物种和失活机理进行了深入研究,发现催化剂失活主要是由于反应过程中生成的大分子稠环芳烃堵塞了分子筛孔道并覆盖活性位点造成的。最后,考察了反应温度、原料组成及空速对苯烷基化反应的影响并优化出最佳的苯烷基化反应条件。     

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-ZSM-5分子筛上苯与乙醇和乙烯烷基化反应的理论研究

采用ONIOM2(B3LYP/6-31G(d):UFF)计算方法研究了H-ZSM-5分子筛上苯与乙醇和乙烯烷基化反应历程.选取40T簇模型模拟了H-ZSM-5分子筛位于孔道交叉点的酸性位.从生成能和反应活化能角度分析并比较了苯与乙醇和乙烯烷基化反应机理.结果表明,苯与乙醇的烷基化按照分步机理进行,速控步骤的活化能为170.34 kJ/mol.而乙烯作为烷基化剂与苯反应时同时存在联合机理和分步机理,且二者之间存在一定程度的竞争,其中联合机理的活化能为167.24 kJ/mol,分步机理速控步骤的活化能为155.20 kJ/mol.比较苯与乙醇和乙烯发生烷基化反应的机理可以看出,二者作为烷基化试剂对烷基化反应性能影响不大.     

Nd/HZSM-5分子筛催化苯与甲醇烷基化的研究

采用稀土Nd盐溶液等体积浸渍法制备了Nd/HZSM-5催化剂,并采用BET、XRD、SEM、TG、FT-IR、NH3-TPD、ICP-AES表征手段对催化剂的孔道变化、结构、形貌、热稳定性、酸性及Nd负载量进行测试.在固定床单程管式微反应器上进行催化性能评价.结果表明,改性后分子筛颗粒尺寸减小、表面和孔道结构未发生改变、弱酸强度上升、热稳定性未发生变化,且Nd/HZSM-5催化剂在苯与甲醇烷基化反应中,在进料比1∶1、常压、温度380℃、反应时间3.0 h、质量空速MHSV=2.5 h-1、Nd负载量为1.35%、催化剂用量2.5 g的条件下,苯的转化率为74.14%,产物二甲苯的选择性和收率分别为57.96%和42.97%.     

分子筛催化剂在苯与烯烃烷基化中的研究进展

介绍了国内外分子筛催化剂在苯与烯烃烷基化中的研究进展情况,侧重介绍了微孔分子筛、介孔分子筛和复合分子筛的应用;指出烷基苯一般通过苯与烯烃烷基化反应制得,分子筛催化剂是催化制取烷基苯的一种环境友好型固体酸催化剂.同时提出,今后应进一步深入研究符合环保要求和工业化需求的新型改性分子筛催化剂.     

改性纳米ZSM-11分子筛及其催化苯与甲醇烷基化反应的性能

采用先NaOH溶液碱处理后用柠檬酸溶液酸处理的方法对纳米ZSM-11分子筛进行改性.采用X射线衍射(XRD)、N_2吸附-脱附、扫描电镜(FE-SEM)、NH_3-TPD和热重(TG)等技术对改性前后的样品进行表征,将得到的催化剂应用于苯与甲醇烷基化制甲苯反应,结果表明:采用经改性处理的纳米ZSM-11分子筛催化剂,在反应温度为350℃,压力为0.2 MPa,质量空速(WHSV)为6 h~(-1),苯与甲醇进料摩尔比为1∶1的条件下,苯与甲醇烷基化反应产物中甲苯选择性明显提高,苯转化率达到44.7%,甲苯和二甲苯总选择性达到97.4%,其中甲苯选择性为86.5%,甲苯收率为37.8%.     

DFT方法研究酸性沸石上苯与乙烯烷基化反应的机理

采用B3LYP/6-31G*水平计算来研究酸性沸石上苯与乙烯的烷基化反应历程,从生成能和反应活化能角度分析并讨论了苯与乙烯的反应机理.选取4T簇模型模拟分子筛的酸性位,使用密度泛函理论对烷基化反应三种不同的反应机理(两个联合反应机理和一个分步反应机理)进行计算分析.结果表明,在联合反应机理中,乙烯的质子化和苯与乙烯间C-C键的形成同时发生;分步反应机理中,首先形成一个稳定的乙醇盐中间物种,然后与苯分子反应形成乙苯.联合机理速控步骤的活化能约为160kJ/mol,分步机理速控步骤的活化能为190.24kJ/mol,因此,酸性沸石上苯与乙烯烷基化反应机理主要以联合机理为主,但分步机理与其有一定程度的竞争。     

原位红外光谱法研究沸石催化剂上苯与乙烯烷基化反应

采用原位红外光谱技术,于１２０￣２００℃下,对沸石催化剂上苯与乙烯烷基化的反应机理进行了探讨,结果表明,乙烯,苯和乙苯吸附在催化剂的同一类活性中心上,它们之间存在着竞争吸附,乙烯的吸附能力较苯和乙苯强;吸附的乙烯可与吸附的苯或乙苯发生烷基化反应。催化剂上已吸附乙烯时,由于乙烯在强吸附位上吸附较牢,苯和乙苯不易吸附,烷基化反应难以进行,且吸附的乙烯间可发生反应。乙烯与乙苯的反应内烯与异丙苯的反应难于     

AlCo金属间催化剂的合成及炔烃选择加氢性能

以CoCl_2与LiAlH_4为原料,通过化学合成法经过160℃下12 h的化学反应与650℃的退火热解制备了Al-Co金属间化合物纳米粒子.通过改变原料中钴和铝的摩尔比,可调变Al-Co金属间化合物的组成.采用XRD、SEM、EDX、TEM、XPS等技术对催化剂进行系统表征.并以苯乙炔和二苯乙炔的选择加氢为探针反应,结果显示Al-Co金属间化合物对烯烃表现出高选择性,且AlCo的催化活性明显高于其他物相的催化剂.在苯乙炔和二苯乙炔加氢反应中,中间产物苯乙烯和顺-1,2-二苯乙烯的选择性分别高达80%和90%.     

Pt改性分子筛催化剂上丙烷与苯的烷基化反应

研究了不同分子筛负载的Pt催化剂上丙烷与苯的烷基化反应.结果表明,Pt/HZSM-5具有较好的催化性能.在0~0.3%范围内提高Pt负载量可以提高催化剂的催化活性和生成C9以及C10 芳烃的选择性,降低非芳烃产物的选择性.较低的反应温度、较高的苯/丙烷摩尔比和较高的空速有利于烷基芳烃的生成.     

柠檬酸改性Hβ分子筛上的苯与丙烯烷基化反应

研究了柠檬酸改性对Hβ分子筛上苯与丙烯烷基化反应性能的影响。通过比较分析改性前后催化剂寿命、二异丙苯选择性及其异构体组成分布等的变化。结果表明，二异丙苯的选择性及各异构体的分布与催化剂的酸密度和酸强度有关；较高酸密度和酸强度有利于烷基转移反应的进行，但却加快了催化剂的失活。柠檬酸改性处理可调节Hβ分子筛的酸密度和酸强度，改善苯烷基化的催化反应性能。经0.50mol/L的柠檬酸处理后，Hβ催化剂的寿命比原来延长30%，正丙苯的质量分数减少90%。     

在杂多酸催化剂上苯和1-十二烯的烷基化合成十二烷基苯

对比研究了磷钨酸,ＳｉＯ２负载磷钨酸,ＨＹ及Ｈβ分子筛催化剂的酸性和苯与１－十二烯的烷基化反应的催化性能,结果表明,磷钨酸催化剂具有酸性强,低温活性高和２位异构体选择性好等突出特点,特别是将磷钨酸负载于ＳｉＯ２载体上之后,其活性和稳定性得到大大提高。     

气相色谱法测定苯直接加氢烷基化产物组成

建立了气相色谱法测定苯直接加氢烷基化反应产物的检测方法. 色谱条件:AT.FFAP 色谱柱(50 m×0.32 mm×0.50 μm), 氢火焰检测器,分流比为50∶1,进样器温度为180 ℃,检测器温度为200 ℃,柱温采用程序升温:初始温度80 ℃,恒温4 min后,以15 ℃/min的升温速率升至180 ℃,恒温8 min,进样量0.2 μL. 试验结果表明,甲基环戊烷、环己烷、环己烯、苯、环己基苯和二环己基苯可有效分离,检出限分别为1.4×10-7、1.4×10-7、1.4×10-7、1.6×10-7、2.7×10-7和5.3×10-6 mg/L,检出限和定量限低,各物质线性关系良好,相关系数r均在0.996以上,各物质的相对标准偏差在0.62%~1.87%之间. 方法操作简单,准确度高,可用于苯直接加氢烷基化反应产物的测定.     

酸性离子液体高选择性催化合成2,6-二甲基萘

研究了三乙胺氯铝酸盐(Et3NHCl-AlCl3)类离子液体催化剂的酸性及反应条件对1,2,4,5-四甲基苯与2-甲基萘转移烷基化合成2,6-二甲基萘(2,6-DMN)反应的影响规律.结果表明,通过调节Et3NHCl-AlCl3离子液体的酸强度和优化反应温度及反应时间等工艺条件可以高选择性地制备2,6-DMN.以Et3NHCl-AlCl3(x(AlCl3)=0.71)为催化剂,以环己烷为溶剂,在2-甲基萘∶四甲基苯摩尔比为1∶1和20℃的条件下反应6h,2-甲基萘的转化率可达48.8%,DMN的选择性和2,6-DMN占DMN的摩尔百分比分别达到81.2%和52.4%,2,6-DMN的收率可达20.8%.特别需要指出的是,在此优化条件下反应2h,2-甲基萘的转化率为3.7%时,2,6-DMN占DMN的摩尔百分比达到100%.以混合甲基萘和萘为转移烷基化反应原料时也高选择性地得到了2,6-DMN.对Et3NHCl-AlCl3的循环使用性能进行了考察,并分析了失活原因.     

大孔沸石催化剂上苯与丙烯液相烷基化反应行为的研究

围绕具有工业实用价值的苯与丙烯液相烷基化制取异丙苯这一课题,对比考察了不同硅铝组成的ＨＹ型和Ｈβ型沸石的催化性能,利用烧炭试验、结炭前驱物萃取方法及色－质谱表征手段探索了沸石催化剂在烷基化反应中的结炭行为。烷基化试验结果表明,β沸石对异丙苯的选择性和催化剂稳定性都明显优于Ｙ型,其异丙苯选择性可达９６ｍｏｌ％以上。同时,提高原料苯烯比、降低反应温度或保持适当高的进料空速能够提高异丙苯的选择性。结炭催化剂的烧炭结果显示,在烷基化反应中Ｈβ比ＨＹ具有较强的抗结炭能力。结炭催化剂的溶剂萃取结果表明,反应中的液相苯能够有效地使催化剂孔道中的结炭前驱物种脱离催化剂表面,从而抑制结炭,提高催化剂的稳定性     

掺杂Fe作为第二种金属组分的V-HMS催化剂的苯羟基化反应

采用浸渍法在V-HMS中引入第二种金属组分(Fe、Al、Cu、Ni、Co、Mo、Cr)以提高催化剂在H2O2为氧化剂的苯羟基化反应中的催化性能.筛选发现,Fe在所研究的金属组分中最为有效.进一步采用共合成法制备了一系列FexVy-HMS催化剂.采用粉末X射线衍射、N2物理吸附、透射电子显微镜、NH3程序升温脱附、H2程序升温还原等手段对催化剂的结构和性质进行表征,结果表明,HMS仍保持介孔结构,Fe的加入在催化剂中产生了新的酸性位和更强的氧化还原性.在苯羟基化反应中,钒物种是反应活性物种,铁物种起助剂作用,其中Fe0.04V0.06-HMS具有最高的催化活性,苯酚收率由不含Fe的Fe0.00V0.06-HMS的13.1%提高到18.1%.提出了Fe、V参与反应过程的可能机理.