以催化裂化废催化剂为原料合成NaY分子筛的研究

针对催化裂化(FCC)废催化剂的回收利用问题,提出了一种废催化剂再利用的方法,即以FCC废催化剂为铝源,合成时只补充部分硅源,采用自制的高效NaY沸石导向剂,水热合成NaY分子筛。同时,以普通的化工原料合成了对比试样Y型分子筛。讨论了不同的FCC废催化剂预处理方式对合成产物性能的影响,发现以经过碱熔活化处理的废催化剂为原料合成的Y分子筛拥有更高的结晶度和纯度。采用X射线衍射、热分析、程序升温脱附法(NH3-TPD)和N₂静态容量吸附法对结晶产物和对比样品的晶体结构,热稳定性、酸性质、比表面积以及孔分布进行了表征。结果显示,以FCC废催化剂为原料完全可以合成出与普通原料性能接近的NaY分子筛。其BET比表面积可以达到615 m²·g^-1,孔体积可达0.38 cm³·g^-1,孔径集中在0.51 nm左右。     

亚微米NaY分子筛的合成

通过合成含有促进剂A的新型导向剂,开发成功了亚微米NaY分子筛(介于纳米与微米之间)合成工艺技术,并对实验室合成的不同粒径NaY分子筛进行了性能研究,结果表明比表面积、酸量随着粒径的减小而增加,应用于FCC催化剂的合适的分子筛粒径为500nm～800nm,粒径太小的分子筛其稳定性、活性低,不能满足FCC催化剂的使用要求.     

纳米NaY分子筛的合成及其催化柴油加氢改质性能

在系统考察添加阳离子表面活性剂、凝胶陈化以及晶化温度和晶化时间等因素对NaY分子筛细化影响的基础上,对纳米NaY分子筛的合成规律进行了研究;合成出了n(SiO2)/n(Al2O3)=4.5,BET比表面积为620m2/g,孔容为0.34 cm3/g,微孔集中分布在0.55 nm附近,粒度分布范围在100 nm以内的纳米NaY分子筛.并采用XRD、BET、IR、TTEM和NH3-TPD等手段系统表征了纳米NaY分子筛的微观结构.分别采用合成的纳米NaY分子筛和微米NaY分子筛为原料制备负载型Ni-Mo-P催化剂,并以FCC柴油为原料,考察了催化剂的加氢改质性能,结果表明,与微米NaY分子筛基负载型Ni-Mo-P催化剂相比,纳米NaY分子筛基负载型Ni-Mo-P催化剂,在加氢脱氮率、密度和十六烷值相当的情况下,其加氢脱硫率较高,柴油收率较高.     

用工业固体废料合成沸石分子筛的研究进展

系统总结了以工业固体废料为原料合成沸石分子筛材料的最新研究进展, 讨论了以粉煤灰、 珍珠岩工业废料、 煤矸石、 流体催化裂化(FCC)废催化剂、 锂矿渣、 铝土矿渣、 废瓷料和废弃玻璃等工业固体废料为原料, 合成LTA, FAU, MFI, CHA, GIS, SOD, ANA和KFI沸石分子筛材料的工艺方法, 及其在污水中重金属离子的脱除、 空气中CO₂的捕获、 氮氧化物的选择性还原等实际应用中的性能, 并对未来工业固体废料合成沸石分子筛的发展趋势进行了展望.     

以胆碱为绿色无毒有机结构导向剂合成高硅Y型分子筛

分子筛作为一类重要的无机多孔晶体材料,由于其规整的孔道结构以及优异的酸性质等特点,在催化剂、吸附剂和离子交换床等许多领域有着重要而广泛的应用.而现代分子筛制备方法的发展主要得益于有机结构导向剂(OSDA)在分子筛合成中的广泛使用.但是,大部分OSDA都具有剧毒、价格昂贵、制备方法繁琐等缺点,因而限制了其大规模应用.高硅Y型分子筛的合成研究也面临同样的问题.Y型分子筛具有十二元环孔口和三维孔道结构,是目前催化裂化催化剂中的主要活性组分.目前,通过常规合成方法无法获得硅铝比大于6.0的Y型分子筛,无法满足石油化工对其酸性的要求.目前工业上主要通过后处理法得到高硅Y沸石,但该方法繁杂的后处理过程、不均匀的化学分布、大量损失的结晶度以及严重的环境污染促使人们开发直接合成高硅Y型分子筛的新方法以替代后处理过程.此外,使用OSDA一步法合成的高硅铝比Y型分子筛具有优异的热和水热稳定性.因此,使用OSDA一步直接合成高硅Y型分子筛在材料合成和催化领域一直备受关注.然而,目前尚未见关于绿色OSDA用于高硅Y型分子筛合成的报道.本研究首次将氢氧化胆碱或氯化胆碱作为一种新型、绿色、廉价的OSDA引入到高硅Y分子筛的合成凝胶体系,成功合成了高结晶度且硅铝比大于6.0的高硅Y型分子筛.实验详细考察了合成条件对硅铝比的影响,并采用XRD, XRF, NMR,TG以及N2物理吸附等表征手段研究了合成样品的物理化学性质.表征结果证明,胆碱阳离子作为一个稳定的OSDA存在于分子筛的孔结构中,并且取代了部分Na~+以平衡分子筛骨架的负电荷,因此胆碱的使用可使样品的硅铝比提高并具有更加优异的热稳定性和水热稳定性.实验确定了Na~+和OSDA~+在高硅Y分子筛合成中的竞争关系.大量的实验证据表明, Na~+进料比例对FAU骨架硅铝比有决定性的影响.首次提出采用氢氧根离子型OSDA是一种直接有效提高骨架硅铝比的方法.     

Y型沸石分子筛的水热法制备及表征——综合性研究型实验设计

介绍一个综合性研究型实验——Y型沸石分子筛的制备及表征。该实验以水热条件下溶胶-凝胶法合成分子筛为理论基础,采用导向剂法合成Y型沸石分子筛,并采用XRD、IR等手段对产物进行表征。该实验时间和步骤安排合理,可操作性强,可以在本科及研究生实验教学中推广。     

Y型分子筛结构破坏的动力学分析(英文)

Y型分子筛是催化裂化(FCC)的速率控制组分.FCC过程中,催化剂在反应器和再生器中往往面临高温水蒸气存在的苛刻环境.因此,分子筛的热稳定性和水热稳定性是催化剂最为关注的性能之一.由于FCC原料中通常含有V、Ni、Na、Fe等不同数量的金属污染物,会对催化剂造成污染及钝化.进料中存在的卟啉类有机复合物持续不断的沉积在催化剂表面,由于含钒的有机金属卟啉化合物在反应中转化形成V_2O_5,V_2O_5在水热条件下形成H_3VO_4组分,在高温水热气氛下加速分子筛骨架结构水解,破坏了Y型分子筛的晶体结构,从而降低了催化剂活性,影响产品选择性.稀土Y型分子筛在FCC中扮演重要的角色,稀土交换分子筛可以提高催化酸性、裂化活性和热与水热稳定性.此外,Na在高温水蒸气条件下也会对分子筛结构造成破坏.一方面,钠能够中和Y型分子筛B酸中心,降低催化裂化活性;另一方面,水热条件下钠的存在会加速破坏Y型分子筛的结构.有关Y型分子筛结构破坏的机理解释较多,然而该过程的动力学研究鲜有报道.反应动力学不能提供一个直接的反应机理,但是任何反应机理的提出必须符合反应动力学的数据.本文采用离子交换法分别制备了一系列不同Na含量USY,不同稀土含量USY,以及含钠和稀土的USY分子筛,通过固相动力学模型考察了上述Y型分子筛水热结构破坏活化能的变化及钒对其活化能的影响.结果表明,Y型分子筛的结构破坏存在三种路径,分别是脱铝、脱硅和La-O键的断裂.钒加速了分子筛骨架水解速率;钒钠具有协同作用,同时存在时对分子筛破坏作用更加显著;NaOH的形成是速率控制步骤;稀土稳定了分子筛的结构,降低了分子筛的水热脱铝速率;钒与定位于分子筛小笼里稀土作用,破坏分子筛的[RE-OH-RE]~(5+)的RE-O键夺取分子筛的骨架氧,导致骨架结构崩塌.由于稀土本身稳定了分子筛的结构,同时钒稀土作用时形成稳定的REVO_4固定了钒的流动性,因此钒对REY结构的影响是几种因素相互叠加和抵消的结果.     

原位晶化FCC催化剂传质性能的频率响应法辨析

以苯为探针分子,采用频率响应(FR)技术和智能重量分析仪(IGA)研究了原位晶化流化催化裂化(FCC)催化剂上的传质行为。结合N₂吸附和扫描电镜(SEM)剖析所得织构性质数据,并与传统半合成FCC催化剂以及稀土改性Y分子筛传质性能进行对比,结果表明原位晶化FCC催化剂所具有的独特纳米化和高度分散的分子筛组分分布状态,显著改善了基质大孔/介孔结构与分子筛微孔孔道的贯通性,削弱了分子筛孔道与基质界面间的传质阻力,从而优化了成型催化剂颗粒的传质性能。本研究再次证实了频率响应技术可以检测和辨析多孔催化材料体系中发生的复杂吸附-扩散过程,是一种有效的多级孔催化材料传质性能的研究手段。     

在改性Hβ沸石催化剂上FCC汽油的加氢改质

采用Hβ沸石为载体，以Ni为主剂，分别以P、Mg、La为助剂合成了FCC汽油加氢改质双功能催化剂。考察了采用不同热处理方式脱模板剂对Naβ沸石载体的影响，以及助剂种类和助剂含量对双功能催化剂性能的影响。结果表明，采用阶段焙烧法脱模板剂可以有效的抑制分子筛脱铝，更好的保持分子筛原始结晶态和比表面积；在FCC汽油加氢改质反应中，加入0.25％磷改性后的Ni-P/β催化剂，有效的降低了汽油中的烯烃含量，使烯烃转化率达到65％，并保证汽油的辛烷值基本不降低。     

具有ZSM—11结构的分子筛型SO^2—4／Zr—ZSM—11超强酸的制备

赋予SO42-/MxOy型超强酸催化剂以一定孔结构的研究工作,近年来受到许多研究者的重视,并在这方面做了许多有意义的探索工作,如合成具有类分子筛结构的锆氧化物,然后用硫酸处理,制备这类催化剂;将锆或钛的氧化物负载于分子筛上,然后用硫酸处理,以制备具有高表面积和一定孔结构的催化剂.Reddy［1］、Huang［2］和Debra［3］等人曾报道合成了具有中孔结构的SO42-/ZrO2催化剂. 　　我们将分子筛的多孔性、结构规整性以及高比表面积与SO42-/ZrO2的强酸性结合起来,制得具有分子筛结构特征的超强酸催化剂.采用这种方法制取分子筛型的超强酸催化剂,目前还未见报道. 1 实验部分1.1 Zr-ZSM-11型锆硅分子筛的合成 　　以ZrOCl2*8H2O及硅溶胶分别作为锆源和硅源、四丁基氢氧化胺（TBAOH）为模板剂.将原料以一定的配比计量,按H2O、TBAOH、硅溶胶、ZrOCl2*8H2O的顺序加入不锈钢反应釜中,搅拌均匀;在一定的温度下晶化,然后过滤、洗涤.将得到的产物在110 ℃下干燥,即得Zr-ZSM-11分子筛原粉; 最后经在一定温度下焙烧脱除模板剂.用以表征的样品原料的摩尔比为:1硅溶胶∶0.02 ZrOCl2*8H2O∶0.25 TBAOH∶30 H2O 1.2 SO42-/Zr-ZSM-11固体超强酸的制备 　　用0.5 mol/L的硫酸浸渍脱除模板剂的Zr-ZSM-11分子筛原粉,过滤、干燥,然后在550 ℃下焙烧3 h,即得到分子筛型SO42-/Zr-ZSM-11固体强酸. 1.3 分子筛及分子筛型超强酸催化剂的结构表征 1.3.1 XRD　　采用D/max-ⅢA射线衍射仪（日本理学）,研究了催化剂的骨架结构.工作条件为： Cu靶,Ni 滤波,射线波长为15.418 nm,管压30 kV,电流30 mA. 1.3.2 TG　　采用Du Pont 1090 B型热分析仪,研究了样品的热重特性.温度范围为常温～950 ℃,升温速度10 ℃/min,样品用量30～50 mg. 1.3.3 SEM　　采用日立公司生产的S-500型扫描电镜,样品经镀金预处理. 1.3.4 IR　　采用Bruker公司生产的Veckor 33型红外分光光度计. 1.4 催化剂酸性的研究 　　采用真空系统中指示剂蒸汽吸附法测定催化剂的酸强度.在样品管中装入一定量的催化剂样品,在200 ℃时抽真空处理样品30 min,冷却至室温后放入少量的指示剂蒸汽,观察催化剂的变色情况来确定其酸强度.     

NiMo/Al_2O_3 catalyst containing nano-sized zeolite Y for deep hydrodesulfurization and hydrodenitrogenation of diesel

Two mixed-matrix NiMo/Al2O3 catalysts containing nano-and micro-sized zeolite Y have been prepared to explore the size effect of zeolite Y particle on the hydrodesulfurization(HDS)and hydrodenitrogenation(HDN)activities of fluid catalytic cracking(FCC)diesel.They were characterized by SEM,BET,XRD,H2-TPR,NH3-TPD and HRTEM.The results show that the catalyst containing nano-sized zeolite Y possesses larger average pore diameter,higher pore volume,weaker and lesser acid sites,more easily reducible metal phases,shorter MoS2 slabs and more slab layers than the catalyst containing micro-sized zeolite Y.The catalysts were also evaluated with a high-pressure fixed-bed reactor using real FCC diesel as feed.The results display that the catalyst containing nano-sized zeolite Y bears higher HDS and HDN activities and exhibits higher relative rate constant for the removal of total sulfur or nitrogen than the one containing micro-sized zeolite.     

不同晶粒尺寸H-ZSM-5催化剂上甲醇芳构化反应性能

芳烃是一类重要的有机化工基础原料,通常采用传统的石油路线生产芳烃,包括催化裂化和催化重整等工艺.由于石油资源的紧缺,以可再生资源为原料生产芳烃工艺的发展具有十分重要的意义.甲醇作为一种重要的基础原料,可来源于煤、天然气和生物质等,因此,甲醇制芳烃工艺(MTA)的研究受到日益关注.ZSM-5分子筛具有较大的比表面积、可调节的酸性、优良的择形选择性和很高的水热稳定性,因而在甲醇芳构化中展现出良好的催化性能.研究发现,甲醇转化率和产物分布与ZSM-5分子筛的酸性和多孔性等密切相关.本文通过调控模板剂与水的比例和晶化时间,采用水热法制备了一系列不同晶粒度H-ZSM-5分子筛催化剂,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、N2物理吸附脱附(BET)和X射线荧光光谱等技术对所得分子筛的理化性质、骨架结构和形貌进行了表征;采用吡啶红外光谱和NH3程序升温脱附技术对其酸性进行了分析,使用热重(TG)技术对反应后催化剂的积碳含量进行了分析,并将所制备的H-ZSM-5分子筛催化剂分别应用于MTA反应,系统性地探究分子筛晶粒度对其理化性质和MTA催化性能的影响.XRD结果表明,所合成的五种样品均具有典型的ZSM-5分子筛特征衍射峰且无杂晶,且具有不同的晶粒度,分别为4.0±0.3,1.2±0.2 μm,614.1±31.9、391.9±32.4和99.1±7.0 nm.N2物理吸附脱附曲线可以发现,晶粒度为99.1±7.0 nm的ZSM-5分子筛展现出典型的Ⅰ型和Ⅳ型物理吸附曲线且在较高的相对压力(P/Po=0.8-1.0)处有一个明显的H4型迟滞环,表明此分子筛具有介孔和大孔结构;BJH吸附孔径分布图表明,这些介孔主要分布在2-7和20-50 nm范围内;同时各样品的比表面积和孔体积随着其晶粒度的减小而增大.结果还表明五种不同晶粒度的ZSM-5分子筛具有相似的SiO2/Al2O3摩尔比和酸性质.MTA反应结果表明,随着催化剂晶粒度的降低,甲醇的平均转化率,芳烃选择性和BTX选择性有所提高,在300 min时晶粒度较大的三个催化剂上,甲醇转化率迅速降至90％,而晶粒度较小的两个催化剂上,甲醇转化率始终维持在95％以上,其中晶粒度为99.1±7.0 nm的样品上芳烃选择性最高(平均42％以上),BTX选择性达37％.对失活催化剂积碳含量分析,随着催化剂晶粒度的降低,积碳量降低.晶粒度较低的纳米分子筛催化剂具有更短的孔道,更高效的扩散性能,更高的比表面积和独特的梯级孔结构,因而在甲醇芳构化反应中展现出更长的寿命,更高的活性和更低的积碳量,在甲醇制芳烃工业化生产中具有巨大潜力.     

Preparation of MCM-41 in Industrial Scale and Its Application in Heavy Oil Processing

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＺｅｏｌｉｔｅｓａｒｅｖｅｒｙｉｍｐｏｒｔａｎｔｃａｔａｌｙｔｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｃｈｅｍｉｃａｌｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓｆｏｒｔｈｅｉｒｃｒｙｓ ｔａｌｌｉｎｅａｌｕｍｉｎｏｓｉｌｉｃａｔｅｎｅｔｗｏｒｋ .Ｈｏｗｅｖｅｒ ,ｔｈｅｉｒａｐｐｌｉ ｃａｔｉｏｎｉｓｓｔｉｌｌｌｉｍｉｔｅｄｂｙｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｓｍａｌｌｐｏｒｅｏｐｅｎ ｉｎｇｓ ,ｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙｂｙｔｈｅｄｅｐｌｅｔｉｏｎｏｆｔｈｅｌｉｇｈｔｒｅｓｅｒｖｅｓｏｆｔｈ…     

Improvement in nanocomposite host (nanocavity of dealuminated zeolite Y)-guest (12-molybdophosphoric acid) catalytic activity and its application to the one-pot three-component synthesis of tetrahydrobenzo[b]pyrans

Zeolite Y was dealuminated by chemical methods (with ethylenediaminetetraacetic acid) to modify the zeolite structure for 12-molybdophosphoric acid (MPA) loading. MPA was encapsulated in the nanocavities of modified dealuminated zeolite Y (MDAZY) and characterized by Fourier transform infrared, X-ray diffraction, and atomic absorption spectroscopy. The new catalyst was applied for an efficient chemoselective synthesis of tetrahydrobenzo[b]pyran derivatives, and the corresponding products were obtained in good to excellent yields in very short reaction times. Furthermore, the catalytic activity of this new catalyst in the synthesis of tetrahydrobenzo[b]pyrans was compared with MPA encapsulated in zeolite Y dealuminated by the hydrothermal method. The catalyst (MPA–MDAZY) was recovered and reused several times without loss of its catalytic activity.     

重质馏分油加氢处理催化剂用Y型分子筛-钛硅氧化物复合载体研究

采用溶胶－凝胶结合CO₂超临界干燥的方法制备了钛硅复合氧化物（CTS）载体基质材料。以不同方法将Y型分子筛与CTS混合制得Y/CTS复合载体,以Ni、W为活性金属组分,采用等体积溶液浸渍法制备了加氢处理催化剂。考察了Y型分子筛与CTS的复合方式及加入量对催化剂加氢精制性能的影响,进而研究了P改性对Y/CTS结构及酸性的影响。结果表明,Y型分子筛的加入提高了CTS复合氧化物的酸性和比表面积,适当的分子筛加入量没有破坏CTS原有的结构。当Y型分子筛的加入量大于20%,Y/CTS的总酸量高于CTS,尤其是B酸量提高幅度较大, B酸强度也明显增加;Y/CTS载体中加入P以后,载体的总酸量增加,L酸的比例提高。以胜利焦化蜡油为原料,对催化剂的加氢反应性能评价结果表明,Y型分子筛的加入以及P对Y/CTS的改性,能够在一定程度上提高催化剂的加氢脱硫和加氢脱氮活性。     

The effect of synthesis method and post-synthesis treatment on the formation of neutral Mn(II) complex into anionic zeolite structure and investigation of its catalytic activity in the epoxidation of alkenes

In this study, we improved the catalytic performance of manganese porphyrin encapsulated HY zeolite for alkene epoxidation reaction. For this purpose, Manganese tetra pyridyl porphyrin encapsulated into modified dealuminated Y zeolite (MnTPP-MDAZY) was synthesized using zeolite template synthesis method. This heterogenized catalyst was characterized by FT-IR, UV–Vis, XRD and atomic absorption spectra (AAS) technique. Catalyst loading was 0.263 mmol/g support. In this way, high catalyst loading is probably related to the decrease of the size of metalloporphyrin and the post-synthesis treatment. The latter one causes the increase of the diameter of the mesoporous structure as a result of the dealumination of zeolite with EDTA treatment. High catalyst loading efficiently enhances the epoxidation of alkenes.     

多产低碳烯烃及柴油用分子筛的设计

目前,催化裂化的原料大多是蜡油和减压渣油的混合油,或全部的常压渣油 .其相对分子量范围很宽,组成十分复杂 .为了分别对待大小不同的分子和不同碳氢比化合物的裂化性能,现代催化裂化催化剂应具有梯度孔结构与梯度酸中心的优化结构配置 .而目前催化裂化的主导分子筛 USY二次孔含量还不能满足原料油日趋变重的需求,并且滞留在分子筛孔 /笼内的非骨架铝限制了其选择性的进一步提高,因此有必要对其结构进一步修饰 .　　本研究在 USY基础上合成新的催化裂化多产低碳烯烃和柴油用分子筛催化剂 .新型 USY基分子筛从晶体结构、孔容及孔…     

An appropriate one-pot synthesis of dihydropyrimidinones catalyzed by heteropoly acid supported on zeolite: An efficient and reusable catalyst for the Biginelli reaction

A mild and efficient catalytic method has been developed for the synthesis of 3,4-dihydropyrimidin-2 (1H)-ones (DHPM) by a one-pot three-component cyclocondensation reaction using molybdophosphoric acid (MPA) supported on Y zeolite in high to excellent yields. The reaction investigated in the presence of molybdophosphoric acid encapsulated in the supercage of zeolite for comparison. In the second method, no appreciable progress was observed due to large size of dihydropyrimidinone compounds towards the supercage dimension of Y zeolite. In addition, the catalyst was recovered and reused for several times without efficient loss in catalytic activity.     

MFI分子筛前驱体对Y型沸石分子筛表面的修饰及其催化性质

间、对-甲基异丙苯是生产间、对-苯酚的反应中间体,因此其制备受到国内外广泛关注．ZSM-5,Y型,betn等沸石分子筛和掺杂zn的Al-MCM-41介孔分子筛在此反应中表现出不同的择形性．近年来利用沸石分子筛前驱体自组装技术合成的新型介孔材料已显示出优异的催化性能,