正庚烷在HZSM-5催化剂上的催化裂解行为

以正庚烷为轻质直馏石脑油中烷烃的模型化合物,研究了它在HZSM-5催化剂上的裂解反应,并与1-庚烯裂解反应进行了对比,考察了水热处理和载体性质对裂解反应的影响.结果表明:正庚烷裂解产物中的氢气、甲烷和乙烷等小分子烷烃的含量远高于1-庚烯裂解的情况,推测主要由烷烃独特的单分子裂解路径造成,并且液化气(LPG)中丙烯、丁烯等低碳烯烃含量低;催化剂经水热处理后,酸量急剧减少,并且强B酸(Bronsted acid)的相对含量减少,导致催化剂的活性显著降低,氢转移反应减少,裂化气中烯烃度显著提高.同时,产物中C3/C4的摩尔比降低,推测裂解反应中单分子路径的几率减少.载体对于正庚烷的裂解反应行为也有较大的影响,载体中L酸(Lewis acid)的存在,对于正庚烷的转化有促进作用,提高了双分子裂解路径在初始反应中所占的比例.总体来说,与烯烃分子相比,烷烃具有较低的反应活性和烯烃选择性,因此对于在分子筛类催化剂上的催化裂解反应以生产低碳烯烃来说,并不是一种理想的原料.     

C4烃催化裂解增产丙烯催化剂研究进展

1 增产丙烯技术 1.1 增产丙烯的重要性 丙烯是仅次于乙烯的最重要的基本有机化工原料之一,主要用于生产聚丙烯、丙烯腈和环氧丙环等产品. 受下游衍生物需求快速增长的驱动,丙烯消费量大提高,2003年我国丙烯的表观消费量达到6158kt,比2002年增长约7.3%.     

C5烃催化裂解过程中氢转移反应的研究

对C5烃(正戊烷、1-戊烯)的裂解反应产物进行分析,按照理想正碳离子和自由基反应机理,正戊烷和1-戊烯裂解生成低碳烯烃(C2H4+C3H6+C4H8)的摩尔选择性分别达到50％和100％.但是使用MFI-30分子筛,在650℃反应条件下,正戊烷和1-戊烯催化裂解生成低碳烯烃的摩尔选择性分别为23.41％和56.79％,...     

在Pt/HZSM-5双功能催化剂上FCC汽油加氢异构化反应机理及动力学研究

在活性趋于稳定的Pt/HZSM-5双功能催化剂上，利用连续流动微反一色谱装置，进行了催化裂化汽油加氢异构化反应机理和动力学的研究．在250-330℃，1．0-3．0MPa反应条件下，考察了催化汽油加氢异构化反应产物分布，按单分子反应机理，建立了催化裂化汽油中烯烃加氢异构化反应网络和动力学模型，计算了反应网络中各步的反应速率常数和活化能．结果表明：Pt／HZSM-5双功能催化剂具有较好的加氢和异构活性，在保证辛烷值不下降的条件下，可使催化裂化汽油中烯烃加氢饱和，达到降低汽油烯烃和提高安定性的目的．     

C4/C5烃催化裂解制低碳烯烃的研究进展

从催化剂类型、裂解工艺、催化裂解的影响因素和裂解机理4个方面对国内外C4／C5烃催化裂解制低碳烯烃的研究进行了综述。催化裂解制低碳烯烃催化剂主要采用ZSM-5分子筛系列催化剂，在此基础上发展了酸改性或水热改性高硅ZSM系列分子筛及介孔MCM41分子筛。总结了国内外C4／C5烃的裂解工艺，认为影响催化裂解的主要因素是裂解原料、催化剂类型及工艺条件。目前，裂解机理主要是自由基与碳正离子机理相结合的机理。并简述了本课题组目前有关C4烷烃催化裂解的主要研究进展。     

羟醛缩合反应中酸碱双功能催化剂的研究进展

概述了羟醛缩合反应中酸碱双功能催化剂的分类、酸碱协同催化作用的主要影响因素并推测了酸碱协同催化反应机理。羟醛缩合反应中酸碱双功能催化剂,就其所提供的酸位和碱位的性质而言可分为两类：一类是表面本身兼具酸位和碱位的双功能无机材料,另一类是通过分别引入酸位和碱位所形成的双功能介孔材料。分别对这两类催化剂在羟醛缩合反应中的应用进行了综述。此外,还分析和探讨了酸碱中心的强度匹配、相对位置及空间位阻等因素对酸碱协同催化的影响并推测了酸碱协同催化反应机理。最后,对酸碱双功能催化剂在羟醛缩合反应中的应用前景进行了展望。     

羟醛缩合反应中酸碱双功能催化剂的研究进展

概述了羟醛缩合反应中酸碱双功能催化剂的分类、酸碱协同催化作用的主要影响因素并推测了酸碱协同催化反应机理。羟醛缩合反应中酸碱双功能催化剂,按其所提供的酸位和碱位的性质可以分为三类:(1)表面本身兼具酸位和碱位的双功能无机材料,(2)材料本身兼具酸位和碱位的双功能有机材料,(3)通过分别引入酸位和碱位所形成的双功能介孔材料。本文分别对这三类催化剂在羟醛缩合反应中的应用进行了综述;此外,还分析和探讨了酸碱中心的强度匹配、相对位置及空间位阻等因素对酸碱协同催化的影响并推测了酸碱协同催化反应机理;最后,对酸碱双功能催化剂在羟醛缩合反应中的应用前景进行了展望。     

双功能催化剂催化CO2加氢制低碳烯烃反应中In2O3的尺寸效应

CO2催化加氢转化成高附加值化学品如低碳烯烃(C2=–C4=)等是减少碳排放的有效途径之一.采用金属氧化物/分子筛双功能催化剂可以实现CO2加氢直接高选择性合成C2+碳氢化合物.通常认为,金属氧化物组分可以活化CO2转化为甲醇等含氧中间体,该中间体在分子筛孔道内进一步转化为各种烃.氧化铟(In2O3)/SAPO-34双功能催化剂由于具有出色的催化CO2加氢制低碳烯烃反应性能而备受关注,然而,仍需进一步提升催化剂的催化性能以推动该反应的工业应用.目前,氧化物的结构与双功能催化剂性能之间的关系还不明确,这不利于其催化性能的改善.现有关于金属氧化物纳米粒子的尺寸(特别是小于23 nm)效应及其对双功能催化CO2加氢反应的活性和产物分布的影响的报道较少,对此深入理解将有利于设计更高性能的催化剂.本文采用沉淀法,通过控制焙烧温度得到了一系列尺寸为7～28 nm的立方相In2O3,通过多种表征手段探究了In2O3的尺寸对其结构与表面化学性质的影响.结果表明,随着In2O3晶粒尺寸的减小,其氧空位数目、CO2、H2与NH3吸附量以及Lewis较强酸性位比例均逐渐增加.在350oC,3 Mpa,9000 mL·gcat–1·h–1和H2/CO2比为3的反应条件下,研究了In2O3/SAPO-34双功能催化剂中In2O3粒径对其催化CO2加氢制低碳烯烃反应性能的影响.结果表明,随着双功能催化剂中In2O3尺寸的增大,低碳烯烃(尤其是丙烯)选择性、收率及烯烃与烷烃比例均先升高后降低,在尺寸为19 nm的In2O3上达到最大值,分别为76.9％、12.3 mmol goxide–1 h–1和4.8.较小尺寸的In2O3虽然具有较大的比表面积和更多的氧空位,并为CO2和H2的活化提供了更多的活性位,但小于19 nm的颗粒更容易烧结;In2O3的尺寸还会影响其与SAPO-34的协同效应,进而影响双功能催化剂的催化活性.此外,相对于其它尺寸的In2O3,19 nm的In2O3更有利于甲醇中间体的生成.因而19 nm In2O3耦合SAPO-34的双功能催化剂性能最好,其催化CO2转化率最高,为14.1％.综上,适中尺寸的In2O3能够促进In2O3/SAPO-34上CO2加氢制低碳烯烃反应.这些结果为通过平衡结构稳定性和催化性能来设计更有效的催化CO2转化的复合催化剂提供了理论指导.     

C4/C5烃催化裂解制低碳烯烃的研究进展

从催化剂类型、裂解工艺、催化裂解的影响因素和裂解机理4个方面对国内外C4/C5烃催化裂解制低碳烯烃的研究进行了综述。催化裂解制低碳烯烃催化剂主要采用ZSM-5分子筛系列催化剂,在此基础上发展了酸改性或水热改性高硅ZSM系列分子筛及介孔MCM-41分子筛。总结了国内外C4/C5烃的裂解工艺,认为影响催化裂解的主要因素是裂解原料、催化剂类型及工艺条件。目前,裂解机理主要是自由基与碳正离子机理相结合的机理。并简述了本课题组目前有关C4烷烃催化裂解的主要研究进展。     

Catalytic reactions of C4 hydrocarbons on the fluid catalytic cracking catalyst

利用小型固定流化床实验装置,对C4烃类在催化裂化催化剂上催化转化反应规律进行了实验研究,考察了不同反应温度及空速对C4烃类催化转化反应的产物分布和组成的影响。实验结果表明,催化裂化催化剂对C4烃类具有一定芳构化和裂化性能,在适宜的反应条件下,可增产芳烃和丙烯;在C4烃类催化转化过程中,丁烯是主要的反应物,而丁烷几乎不反应;低反应温度有利于增产芳烃,高反应温度有利于增产丙烯。较低的空速对增产芳烃和丙烯都有利。根据双分子反应机理和反应结果,建立了C4烃类在催化裂化催化剂上催化转化过程的反应网络。对C4烃类催化转化历程分析表明,中间产物碳五和碳六烯烃较弱的二次裂化性能是C4烃类在催化裂化催化剂上催化转化过程中乙烯和丙烯产率较低的主要原因。     

烯烃在催化裂化催化剂上反应机理的初步研究

在自制的微反-色谱装置上,进行了单体烯烃和催化裂化汽油在不同条件下的催化裂化反应实验。对单体烯烃的裂化反应规律和汽油中的烯烃在半再生催化剂和待生催化剂上的催化裂化反应规律进行对比分析。结果表明,单体烯烃反应中,C6及C6以下的烯烃主要发生骨架异构和双键异构反应,氢转移和直接裂化反应发生的较少。C7以上的烯烃95%以上发生转化,高温下直接裂化生成C3、C4,氢转移和异构化比率较大。汽油中的烯烃转化主要集中在C7以上,烯烃之间存在一定的交互作用,单体烯烃的催化裂化反应规律可以初步预测汽油中烯烃的转化。催化剂上的结焦类型对汽油中的烯烃的转化方式没有影响。     

ZSM-5/Y复合分子筛在烃类催化裂化催化剂中的应用研究

以大庆减压蜡油为原料，考察了水热脱铝ZSM-5/Y复合分子筛的催化裂化性能，并与经同样条件水热脱铝的ZSM-5和Y型沸石的机械混合分子筛进行了对比研究。结果表明，与机械混合样品相比，复合分子筛具有较大的柴油产率和气体产率，汽油产率降低。从复合分子筛结构和ZSM-5的择形催化两方面分析了复合分子筛和机械混合分子筛裂化性能差别的原因。复合分子筛的聚集体结构不利于大分子进入分子筛结构中进行裂化，有利于汽油组分的裂化。气体数据分析支持了复合分子筛的结构特点。     

ZnCrO_x/HZSM-5催化合成气直接转化制异构烷烃

分别采用共沉淀法和水热法制备了ZnCrO_x复合金属氧化物和HZSM-5沸石,通过物理混合得到双功能催化剂,实现了合成气一步高选择性制备异构烷烃。采用XRD、TEM、氮吸附和NH3-TPD等技术对催化剂进行了表征,考察了双功能催化剂中HZSM-5沸石组分硅铝比以及ZnCrO_x/HZSM-5质量比(OX/ZEO mass ratio)对合成气催化转化反应性能的影响。结果表明,随着HZSM-5硅铝比的增加,催化剂酸密度下降,CO转化率略有下降,产物中C5+选择性显著提高,异构烷烃比例不断增加。此外,在保证CO转化率的前提下提高双功能催化剂中ZnCrO_x组分的比例,产物中C5+的选择性也显著上升。在400℃、2.0 M Pa、进料空速(GHSV)为3600 mL/(h·gcat)的条件下,合成气(H2/CO(volume ratio)=2)转化率达到35%,C5+选择性超过44%,且C5+中异戊烷比例高达65%。     

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。     

nMoOx·HZSM-5催化正丁烷裂解增产丙烯性能研究

采用等体积浸渍法制备了nMoO_x·HZSM-5系列单相复合体,用XRD、NH₃-TPD、Py-FTIR、BET、SEM等技术对其物相结构、表面酸性、比表面积进行了表征。在连续固定床微反装置中对nMoO_x·HZSM-5单相复合体进行了催化正丁烷裂解性能的评价。结果表明,部分活性组分Mo以MoO_x原子簇的形式定位于HZSM-5分子筛的Z形和直形孔道交叉孔处,与分子筛的骨架氧配位形成nMoO_x·HZSM-5单相复合体,引起分子筛的骨架收缩,相应的晶胞参数及晶胞体积减小,比表面积下降;随Mo用量的增大,nMoO_x·HZSM-5单相复合体的酸量呈先增加后减小趋势;在反应温度625℃,体积空速5600 h^-1条件下,Mo用量为0.75%制备的nMoO_x·HZSM-5-0.75%单相复合体催化正丁烷裂解反应的转化率为73.83%,略低于HZSM-5分子筛,但丙烯收率却达到了13.13%,较HZSM-5分子筛提高2个百分点以上,表现出较好的增产丙烯效果。     

焦油催化裂化催化剂积炭失活的实验研究

对白云石、石灰石作用下生物质热解焦油催化裂化过程中的积炭失活问题进行了研究，考察了较长反应时间内催化剂积炭量和焦油转化率的变化情况。最长运行时间32 h，所得积炭质量分数为3%～15%，焦油转化率下降到70％左右。对不同来源焦油的生焦性、催化裂化反应条件等对积炭形成的影响作了考察，并从动力学角度对催化活性与积炭量之间的关系进行了分析，得到了单层积炭和多层积炭阶段线性和指数形式的关联式。     

压力对USY催化甲苯裂解结焦及其前驱体的影响

研究了压力对USY催化剂催化甲苯裂解结焦及其前驱体的影响。采用热重、红外、13C固体核磁、元素分析、色质联用、程序升温氧化法等手段对催化剂上的焦炭和液相产物中的焦炭前驱体进行了考察。结果表明，沉积在催化剂上的焦炭主要为缩合度较高的多环芳烃，随着压力的升高，总的结焦量减少，液相产物中多环芳烃的环数和质量分数呈增加趋势，证明了超临界流体对焦炭前驱体有萃取效果。并探讨了超临界条件下甲苯催化裂解结焦的机理。     

裂化催化剂水热失活动力学及装置平衡活性模型

根据裂化催化剂水热失活过程伴随着超稳化过程的特点，确定了对应不同自抑制函数的催化剂水热失活动力学模型方程。利用裂化催化剂水热失活实验数据进行参数估值，建立了裂化催化剂水热失活动力学模型。统计检验结果表明，二级自抑制的一级水热失活模型能很好地模拟实验数据，是较理想的水热失活动力学模型。考虑工业装置中裂化催化剂呈全混流，建立了裂化催化剂平衡活性模型方程，并且装置平衡催化剂微反活性的模型计算值与实测值相当吻合。该模型的预测结果表明，随着再生器温度或催化剂藏量的提高，平衡剂的微反活性逐步降低；平衡剂微反活性随催化剂单耗的提高先快速提高，然后缓慢提高。     

改性ZSM-5分子筛催化裂解湛江等鞭金藻制取低碳烯烃(英)

研究了湛江等鞭金藻(Isochrysis zhanjiangensis)在改性ZSM-5分子筛上催化裂解制取低碳烯烃的过程.与热裂解过程相比,湛江等鞭金藻催化裂解可以得到更高的低碳烯烃选择性和收率.同时还研究了湛江等鞭金藻中不同油脂和藻渣的催化裂解.结果表明,微藻中的油脂能有效转化为烯烃,其中中性脂的烯烃收率最高,可达36.7%.不同溶剂抽提后得到的藻渣也可转化为低碳烯烃,但收率远低于微藻中的油脂.微藻中的油脂,特别是中性脂,是烯烃的主要贡献者,提高微藻中的中性脂含量能够得到更高的低碳烯烃收率.