杨为民
,
王振东
,
孙洪敏
,
张斌
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(15)60965-2
乙苯是重要的基本有机化工原料,主要用于生产苯乙烯,进而作为合成橡胶和塑料等高分子材料的单体.乙苯的生产主要采用苯和乙烯的烷基化工艺.传统的AlCl3法由于存在设备腐蚀和环境污染等问题己逐步被环境友好的分子筛烷基化法取代.分子筛烷基化法分为气相法和液相法.气相烷基化催化剂为ZSM-5分子筛,例如Mobil-Badger气相烷基化工艺;液相烷基化催化剂有Y,Beta和MCM-22分子筛,例如Lummus/UOP的EBOne工艺和Mobil-Raythen的EBMax工艺.近年来,随着经济的发展,全球范围内乙苯需求量逐年增加,产能也逐渐扩大.尤其在中国大陆,目前乙苯产能居世界首位,其乙苯工艺技术的开发也最为活跃.经过20多年的发展,苯烷基化制乙苯工艺取得了长足发展.中国科学院大连化学物理研究所在成功合成ZSM-5/ZSM-11分子筛的基础上,与中国石化、中国石油联合开发了苯与干气气相烷基化制乙苯工艺;中国石化上海石油化工研究院则以ZSM-5分子筛为基础,开发了适应原料多样性的苯气相烷基化制乙苯催化剂和工艺技术,可以采用石油苯、焦化苯、纯乙烯、乙醇和稀乙烯为原料;石油化工科学研究院则开发了基于Beta分子筛的苯与乙烯液相烷基化催化剂及液相循环烷基化工艺.以上催化剂及工艺技术均己工业化应用.此外,实现催化烷基化与分离同时进行的催化蒸馏工艺以及乙烷脱氢再与苯烷基化的两段法制乙苯工艺的研究也取得了一定进展.在苯烷基化制乙苯工艺中,气相法操作温度高,苯与乙烯进料摩尔比高,因而能耗高,同时二甲苯含量高,产品纯度低.液相烷基化工艺则具有温度低和苯/烯比低的特点,其能耗控制及产品质量均优于气相法工艺.但是,液相反应中的扩散阻力大,孔道为10元环的ZSM-5分子筛失活迅速,因而选用了具有12元环孔道的Y,Beta和具有表面12元环碗状半超笼的MCM-22分子筛为催化剂.然而,液相法工艺的苯与乙烯进料摩尔比仍然远高于理论化学计量比,其产品中含有一定比例的多乙基苯(主要是二乙苯),需采用烷基转移过程将多乙基苯与苯反应生成乙苯.进一步降低苯/烯比、提高单乙苯选择性是未来乙苯工艺开发的努力方向.研究表明,介孔分子筛及纳米片状分子筛在苯烷基化反应中具有优于常规分子筛的催化表现,即更高的乙烯转化率和乙苯选择性.其原因在于,扩散是影响苯烷基化反应性能的关键因素,扩散性能的改善使得产物从活性位解吸后更容易扩散出去,进而空出活性位并进一步催化新的底物.同时,单烷基化产物与新的烷基化试剂进一步发生烷基化的几率降低,提高了单烷基化产物的选择性.因而,采用扩散性能更好的催化剂催化苯烷基化反应前景看好,关键问题在于如何简单并廉价地获取该类材料.另外,虽然分子筛催化苯烷基化是一个环境友好的工艺过程,但是在分子筛催化剂制备过程中会产生环境污染.同时,失活催化剂的处理也是需要考虑的问题.开发分子筛的绿色合成技术,减轻甚至消除环境污染是一个值得努力的方向;开发失活催化剂的综合利用技术,如采用失活催化剂为原料用于分子筛的合成,可以作为环境保护的有效手段.
关键词:
乙苯
,
烷基化
,
烷基转移
,
ZSM-5分子筛
,
MCM-22分子筛
,
Beta分子筛
,
Y分子筛
张乐
,
高雄厚
,
孙书红
,
李侃
稀土
用浸渍法制备了不同稀土含量的Y型分子筛,通过XRD-粉末衍射,IR光谱,NH3-TPD程序升温热脱附,XRF-荧光光谱仪,催化剂活性评价(MAT),氮气吸脱附等温线法等表征手段,全面考察了稀土含量对Y分子筛物化参数的综合影响;研究表明随着稀土含量的增加,分子筛晶胞参数变大,结晶保留率降低,总酸量降低,非骨架铝的羟基团簇减少,L(Lewis)酸与B(Bronsted)酸的酸量减少,分子筛裂化活性在一定稀土含量内呈递增趋势,稀土的加入对分子筛骨架有一定程度的扩孔效应.
关键词:
稀土
,
Y型分子筛
,
改性
,
物化参数
于善青
,
田辉平
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(14)60149-2
以三甲基磷氧(TMPO)和三丁基磷氧(TBPO)为探针分子,用31P魔角旋转核磁共振(31P MAS NMR)法对稀土改性Y型分子筛的酸性进行了定性和定量分析。结果表明,以TMPO为探针分子的31P MAS NMR谱分别在δ=78,70,65,62,58,55和53处存在与酸中心相关的吸收峰,其中δ=78和70处吸收峰与分子筛内部和外部酸性有关,δ=65,62,58和53处吸收峰归属于TMPO在分子筛内部Br?nsted酸中心上的贡献,δ=55处吸收峰归属于TMPO在分子筛内部Lewis酸中心上的贡献。随着稀土含量的增加,中等强度Br?nsted酸中心(δ=62和58)数量显著增加,而强Br?nsted酸中心(δ=65)和较弱Lewis酸中心(δ=55)数量显著降低。结合分子筛骨架铝和非骨架铝对分子筛酸性的影响进一步探讨了稀土改型Y分子筛的酸性。
关键词:
Y型分子筛
,
稀土
,
酸性
,
31P核磁共振
田福平
,
吴维成
,
蒋宗轩
,
杨永兴
,
蔡天锡
,
李灿
催化学报
研究了NaY分子筛在与硝酸铈溶液进行液相离子交换前后对含有大量芳烃和烯烃的FCC汽油的吸附脱硫. 结果表明,在室温和常压下,以离子交换方式将Ce3+引入到Y分子筛中后,分子筛吸附剂对FCC汽油的脱硫选择性明显提高,并且脱硫选择性随分子筛中Ce3+含量的增多而提高. 噻吩吸附的红外光谱表明,在Ce3+改性后的分子筛吸附剂上存在着噻吩分子直接以硫原子与吸附剂相互作用的吸附模式,这种不同于π络合的吸附方式可能不易受FCC汽油中竞争分子的影响,因此分子筛表现出较高的吸附脱硫选择性.
关键词:
铈
,
Y分子筛
,
FCC汽油
,
吸附
,
脱硫
,
红外光谱
杜晓辉
,
李雪礼
,
张海涛
,
高雄厚
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(15)60975-5
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V2O5, V2O5在水热条件下形成H3VO4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REVO4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。
关键词:
Y型分子筛
,
钒
,
钠
,
稀土
,
水热稳定性
,
结构破坏
,
表观活化能
