NKC-03A乙醇脱水制乙烯催化剂的活性位和失活规律的研究

用TPD,IR,SEM,BET,ESR,MR和碳氢元素分析方法,研究了NKC-03A催化剂对乙醇脱水制乙烯反应的活性位和失活规律.新鲜催化剂表面存在B,B+L和L酸中心。反应约200小时后B酸消失,与此同时在波数为1385cm~(-1)处出现一个新的吸收峰,说明乙醇脱水的产物乙烯易在B酸中心上聚合。1385cm~(-1)峰与聚合物有关。脱水反应的主要活性位是中等强度的B酸。在醇脱水过程中,L酸可向B酸转化。催化剂的稳定性与B酸含量直接相关,因此,控制催化剂表面B酸含量对提高催化剂稳定性有着重要作用。     

生物乙醇催化脱水制乙烯的研究进展

阐述了利用生物质能源的重要性,介绍了生物乙醇催化脱水制乙烯的发展现状,特别是其催化剂的研究状况。针对乙醇脱水制乙烯催化剂存在的问题,提出当前催化剂的发展趋势。     

乙醇脱水制乙烯新法

目前实验室制乙烯大多数采用浓硫酸做脱水剂,该法存在许多缺陷,本实验用P2O5做脱水剂制取乙烯具有反应速度快,反应温度低,副产物少,无污染等优点。     

生物质乙醇在 Fe-HZSM-5分子筛催化剂上脱水制乙烯

乙烯是一种重要的大宗化工原料.目前国内外乙烯的生产方法主要是石脑油裂解法.但是,随着全球性石油资源供求关系日趋紧张,以及该生产过程存在较大环境污染,该工艺面临严峻挑战.生物乙醇是一种可以通过生物质发酵获得的可再生资源.因此,生物质乙醇催化脱水制乙烯工艺受到越来越多研究者关注.该技术的关键在于高性能乙醇脱水制乙烯催化剂的开发.研究发现, Si/Al比大于40的 Fe改性 ZSM-5分子筛在乙醇转换制碳氢化合物的催化反应中具有较高活性,当反应温度大于400oC时,可生成 C1-C9的烷烃、烯烃和芳香烃,其中以 C3产物和芳香烃产物为主.本文研究了 Si/Al比为25-300的 Fe离子交换 ZSM-5分子筛在乙醇脱水制乙烯反应中的催化活性,并利用 XRD, NH3-TPD,吡啶吸附 FT-IR和DRS UV-VIS等表征手段,研究了催化剂的晶相结构、表面组成及酸性位点等,进而探究了该催化反应的反应机理.我们首先考察了 Si/Al比为25-300的 HZSM-5分子筛.随着分子筛 Si/Al比增大,乙醇转化率先增加后降低,在 Si/Al比为100时获得最高值;但是乙烯收率随着 Si/Al比的增加而持续下降, Si/Al比为25时有其最高值47%.经产物分析, HZSM-5(25)和 HZSM-5(300)虽具有相似的乙醇转化率,但前者产生大量 C3+产物,而后者产物只有乙烯和乙醚.据文献报道,乙醚是乙醇脱水制乙烯的中间产物,它的进一步脱水产生乙烯,而乙烯可进一步转化生成 C3+产物.因此,由于 HZSM-5(300)表面酸性较弱,主要生成反应中间体,而 HZSM-5(25)较强的表面酸性又导致乙烯进一步转化,生成 C3+产物.然后我们考察了经过3次离子交换处理的 Fe-ZSM-5催化剂.随着 Si/Al比上升(25-300),乙醇转化率和乙烯收率下降, Si/Al比为25时为其最高值;随着反应温度上升,乙醇转化率在260oC时达到近100%,之后维持不变,乙烯收率也在260 oC时为其峰值,温度继续上升造成乙烯收率再次下降;催化剂空速增大降低乙醇转化率和乙烯收率.经产物分析,温度较低和空速较大时产生大量的反应中间体乙醚,而温度较高时导致乙烯进一步转化生成 C3+产物.在反应温度为260oC、空速为0.81 h-1时, Fe-HZSM-5(25)催化剂上乙醇转化率为98%-99%、乙烯收率为97%-99%,并可实现长达1440 h的单程使用寿命,该值是 HZSM-5(25)催化剂的20余倍,具有很好的工业应用前景.为探究 Fe-ZSM-5(25)催化剂高催化活性和长催化寿命的原因,我们表征了催化剂.从 XRD结果可以看出,离子交换没有损坏 HZSM-5的晶体结构,也没有新的可检测到的物相产生.从 NH3-TPD结果看, HZSM-5(25)的CH/CL(强酸/弱酸)比为0.7, Fe-ZSM-5(25)的CH/CL比为0.29,可知 Fe离子交换降低了分子筛的表面酸性,特别是强酸性位.从吡啶吸附 FT-IR结果看, HZSM-5(25)的 B/L (Br?nsted酸性位/Lewis酸性位)比为1.42, Fe-ZSM-5(25)的 B/L比为0.25,可知 Fe离子交换主要减少的是分子筛表面的 Br?nsted酸性位.文献报道,乙醇脱水制乙烯主要发生在弱酸性位上,而乙烯进一步转化为 C3+产物发生在强酸性位上.所以,催化剂上强酸性位的减少有利于乙烯的生成反应.另据文献报道, Br?nsted酸性位是乙烯聚合、迅速覆盖催化活性位点产生积炭的催化活性中心.因此, Br?nsted酸性的降低可认为是 Fe-HZSM-5(25)催化剂单程使用寿命长较 HZSM-5(25)分子筛显著延长的原因.从 UV-VIS结果得知, Fe-ZSM-5上的 Fe物种主要以骨架内和骨架外 Fe3+为主,此外含有少量低聚合的 FexOy,但几乎没有 Fe2O3颗粒存在.文献记载, Fe3+物种是乙烯形成的活性物种,而 FeOx催化产生乙烯和乙醛.因此,催化剂中大量骨架内和骨架外 Fe3+物种的存在也可认为是该催化剂具有较强乙醇脱水制乙烯催化活性的原因之一.     

改性HZSM-5催化乙醇脱水制乙烯的研究

采用离子交换法分别制备了铁、钴、镍改性的HZSM-5分子筛催化剂.在连续流动固定床微型反应装置上对催化剂进行了活性评价,结果表明镍改性的催化剂具有较好的低温活性.采用透射电镜(TEM),X射线衍射(XRD),吡啶程序升温脱附(Py-TPD),N2-吸附脱附和程序升温氧化(TPO)等手段对催化剂反应前后的物性进行了表征,结果表明催化剂的表面酸性决定其催化乙醇脱水的性能.镍改性后,降低了催化剂的强酸量、增加了弱酸量,有利于乙醇转化率和乙烯选择性的提高,镍是比较合适的改性金属.以镍改性的HZSM-5为催化剂,对乙醇脱水制乙烯反应的工艺条件进行了优化.     

三氯化铁催化乙醇脱水制乙烯的实验研究

现行高中化学教材中乙醇脱水制乙烯的实验多用浓硫酸或五氧化二磷作催化剂,均存在诸多缺陷.笔者尝试用三氯化铁作催化剂,可使反应体系在80℃左右产生大量乙烯气体,且反应时间短,现象明显,几乎无副反应发生.     

无水三氯化铝催化乙醇脱水反应制乙烯的实验研究

针对浓硫酸或五氧化二磷作催化剂的不足,该研究采用无水三氯化铝催化乙醇制乙烯,可使反应体系在120~130℃左右产生大量乙烯气体。同时从理论上探究了无水三氯化铝催化乙醇脱水的机理,并从教学演示实验的角度改进了反应装置,取得了较好的实验效果。     

改性膨润土催化乙醇流化床脱水制乙烯

以浸渍法制备的改性膨润土为催化剂,在自行设计的流化床装置上评价了乙醇脱水制乙烯的催化性能;采用X-射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外（FT-IR）、扫描电镜（SEM）、比表面分析（BET）和热重分析（TG）等手段对催化剂的理化性能进行表征,同时考察了不同催化剂制备条件和催化反应条件等工艺因素对催化剂性能的影响。结果表明,当硫酸质量分数为44％,水洗至pH值为4～5,添加0．15g混合氯化稀土,反应温度为270℃,乙醇的进样流速为013mL／min,催化剂用量3g,催化反应的活性最佳,出口乙烯气体的体积分数可达8．56×10^-1。     

对五氧化二磷催化乙醇脱水反应的研究

研究了不同反应条件下用P2O5催化乙醇脱水反应的情况,并用GC和GC-MS方法检测反应产物。为苏教版《有机化学基础》教材中“认识乙醇的脱水反应”提供教学参考。     

HZSM-5催化乙醇脱水停料效应的研究

在HZSM-5分子筛催化乙醇脱水反应中观察到了停料效应：即当停止乙醇-水进料一定时间,恢复进料后乙烯选择性明显提高。通过考察不同反应条件下的停料效应,发现乙醇质量分数控制在55%附近、延长停料时间、升高反应温度和降低乙醇进料空速会提高停料效应强度,并较长时间维持高乙烯选择性。500 h的催化剂稳定性测试表明,停料效应可有效延长催化剂的使用寿命。结合含水乙醇脱水反应机理和实验结果,推测HZSM-5催化乙醇脱水停料效应产生的原因是停料时乙氧基中间体的积累和催化活性空位的再生。     

改性蒙脱土催化剂制备及催化低浓度乙醇脱水制乙烯研究

采用硫酸将蒙脱土层间杂质溶出、板层发生层离后,基于它的"记忆效应",通过离子交换的方式引入聚羟基铝,再在其表面负载磷钨酸,从而得到不同改性的蒙脱土催化剂.运用氮气吸脱附分析、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、热重分析(TG)和NH_3-程序升温脱附(NH_3-TPD)表征手段对催化剂的结构变化进行了分析,通过微反固定床反应器评价不同催化剂在低浓度乙醇脱水制乙烯反应中的催化性能.结果表明:经改性后,蒙脱土比表面积增加,孔容增大,酸含量和分布优化,在低浓度乙醇脱水反应中表现出优异的催化性能,在使用PW-Al-MMT催化剂质量空速为0.65 h~(-1),乙醇体积分数为20%,反应温度为300℃时,反应时间为12 h,乙醇的转化率为95.7%,乙烯的选择性达98.6%以上.     

ZSM-5上乙醇催化脱水制乙烯的研究进展

乙烯是重要的化工基础原料,以乙烯为原料可以合成一系列重要的乙烯衍生物,如环氧乙烷、聚乙烯、苯乙烯等。随着化工、能源、材料等乙烯衍生物产业的快速发展,乙烯的需求量在不断增加。目前世界上98%以上的乙烯来自于石脑油和天然气等烃类的裂解[1],然而由于石油供应的紧缺     

乙醇脱水反应的热力学分析与实验研究

乙醇脱水反应在不同温度条件下可生成不同产物,作者用定压热容计算了两类不同反应的反应热、吉布斯自由能、化学平衡常数,从理论上分析了两种主要反应在不同温度条件下进行的程度及相互竞争的趋势,并通过实验对理论分析进行了验证.     

SAPO-34分子筛的合成及用于乙醇脱水的研究

磷酸铝系列分子筛是八十年代开发的新一代分子筛.SAPO-34分子筛是其中的一个成员.SAPO-34属于小孔,大分子不能进入孔道,孔道为三维结构,又无大笼,因此容易结碳的稠环化合物不会形成.由于孔道较小,在C_1分子的催化反应、甲醇脱水制乙酸及甲醇转化成低碳烯烃等方面的应用研究已有较多的报道,但乙醇分子能否顺利进行反应则尚未见报导.考虑到石油资源不丰富的地区以乙醇为化工原料的开发工作有着重要意义,我们研究了乙醇在SAPO-34分子筛上的脱水反应.     

F-Nb摩尔比对F-Nb/HZSM-5催化剂催化乙醇脱水性能的影响

利用BET、NH3-TPD、FT-IR、MAS-NMR和SEM等方法研究了经不同F/Nb负载的F-Nb/HZSM-5催化剂的结构和表面酸性,并与乙醇催化脱水制乙烯的反应催化性能进行了关联.结果表明,F-Nb改性后的HZSM-5分子筛发生了明显的脱铝现象,且随着F离子添加量的增加,脱铝越发严重.经 27Al MAS NM...     

气相色谱法在线分析生物乙醇催化脱水制备乙烯的反应产物

设计并组装了在线气相色谱法测定生物乙醇脱水制备乙烯过程中的反应产物的流程和装置,被测物质包括乙烯、水、乙醛、乙醇、乙醚及丙酮。取样前应保证气态样品在保持温度为110℃以上的气体流路中畅通至少60min,进样量为1.0mL,色谱柱为填充GDX-104固定相的不锈钢柱（2m,φ4mm）,柱温为104℃。样品按规定条件通过色...     

Ni—Pb／C催化剂用于乙醇羰化反应失活机理的研究

利用电子探针能谱（ＥＤＳ）、扫描电子显微镜（ＳＥＭ）、Ｘ－射线衍射（ＸＲＤ）对Ｎｉ－Ｐｂ／Ｃ催化剂进行了表征。结果表明，在２５０℃下，催化剂使用１６０ｈ仍有高的活性，未发现有积炭现象。但在３００℃时，活性下降，收率降至３０％。在高温条件下，Ｐｂ富集在催化剂表面上，使Ｎｉ＾０活性中心数量减少，导致催化剂失活。当温度回复到２５０℃时，催化剂活性又慢慢地恢复。这种失活是可逆的。     

新型高效催化剂乙烯／1—丁烯气相齐聚和共聚制摆弹性体？…

用新型催化体系ＴｉＣｌ４,Ｔｉ（ＯＢｕ）４／ＭｇＣｌ２,ＳｉＯ２和ＺｎＣｌ２／醇／ＡＩＲ３催化乙烯与１－丁烯气均聚及共聚,制得两种共聚物弹性体,发现新型催化剂体系具有独特的齐聚和原位共聚性能,采用＾１３ＣＮＭＲ测定了共聚物链序列分布结构,观察到共聚单体在聚合物链中分布不均匀,存在较长的乙烯链段和较多的１－丁烯嵌段,产物ＤＳＣ谱图表现出复杂的结构熔融行为,存在多种结晶形态,出现熔融肩峰及双峰,怀通常