肖 寒, 臧甲忠, 宋國良, 王 帥, 張景成, 南 軍, 于海斌
(1.中海油天津化工研究設計院有限公司, 天津 300131; 2.天津市煉化催化技術工程中心, 天津 300131)
不同烷基鏈磷酸酯對SAPO-11分子篩物化性質及其催化臨氫異構化性能的影響
肖 寒1,2, 臧甲忠1,2, 宋國良1, 王 帥1, 張景成1,2, 南 軍1,2, 于海斌1,2
(1.中海油天津化工研究設計院有限公司, 天津 300131; 2.天津市煉化催化技術工程中心, 天津 300131)
在SAPO-11分子篩溶膠體系中引入不同烷基鏈有機磷酸酯,合成系列SAPO-11分子篩,研究不同烷基鏈對SAPO-11分子篩物化性質及其催化正辛烷臨氫異構化性能的影響。結果表明,與常規合成方法相比,加入烷基有機磷酸酯可以縮小SAPO-11分子篩粒徑,提高分子篩的比表面積、孔容與酸量。隨著有機磷酸酯烷基鏈長的增加,SAPO-11分子篩的粒徑先減小后增大,而比表面積、孔容和酸量先增大后減小。加入十二烷基有機磷酸酯合成的SAPO-11-D分子篩具有最小的粒徑、最大的比表面積、孔容和最高的酸量。正辛烷臨氫異構化反應結果表明,Pt/H-SAPO-11-D 催化劑比Pt/H-SAPO-11-N具有更優的異構化活性、更高的雙甲基異構體選擇性及更低的裂解產物選擇性。
SAPO-11分子篩; 烷基鏈; 有機磷酸酯; 正辛烷; 臨氫異構化
Abstract: After adding organic phosphoric acid esters of different alkyl chain lengths into the SAPO-11 sol system, the physicochemical properties and octane hydroisomerization of SAPO-11 molecular sieves synthesized were studied. The characterization results showed that adding organic phosphoric acid esters could reduce the particle diameter of SAPO-11 and enhance the specific surface area, pore volume and acid amount, as compared with normal synthesis methods. With the increasing lengths of alkyl chain, the particle diameter of SAPO-11 appeared decreasing first and then increasing, but the specific surface area, pore volume and acid amount of SAPO-11 appeared increasing first and then decreasing. The SAPO-11-D molecular sieves synthesized with dodecyl phosphoric acid esters had the smallest particle diameter, the highest specific surface area, pore volume and the highest amount of acid. The results ofn-octane hydroisomerization indicated that the catalyst Pt/H-SAPO-11-D exhibited much better hydroisomerization catalytic activity, higher dimethy-isomers selectivity and lower hydrocraking products selectivity,as compared with catalyst Pt/H-SAPO-11-N.
Keywords:SAPO-11 molecular sieve;alkyl chain lengths;organic phosphoric acid esters;octane;hydroisomerization
異構化反應在石油煉制過程中具有十分重要的意義,在汽油異構化提高辛烷值[1]、柴油異構降凝[2]、潤滑油異構脫蠟方面具有廣泛應用[3]。隨著汽油質量標準的日益嚴格,將會進一步限制油品中辛烷值較高的烯烴和芳烴含量,高辛烷值異構烷烴將成為未來汽油的理想組分。因此為了改進高辛烷值汽油的生產技術,需開發高性能催化劑將汽油中的低辛烷值C5~C8正構烷烴組分轉化為高辛烷值異構化烷烴組分。目前有研究人員已開發出不同類型酸性分子篩作為異構化催化劑的載體[4-5],其中SAPO-11分子篩因獨特的孔道結構及適宜的中強酸中心在正構烷烴異構化反應中表現出優異的催化性能[6-7]。然而常規水熱法合成出的SAPO-11分子篩僅對單甲基異構體表現出良好的選擇性,而對辛烷值高的雙甲基異構烷烴組分選擇性較差[8]。
研究表明,多甲基異構體由于空間位阻效應,主要在酸性載體的孔口與外面生成[9]。因而,設計對多甲基異構體選擇性高的異構化催化劑要求酸性載體應具有更多的孔口和較高的外表面積。研究者通過改變水熱晶化過程和改變晶化環境合成出小粒
徑SAPO-11分子篩,增加了酸性載體孔口數量,使其在長鏈正構烷烴臨氫異構化反應中表現出優異的活性和多甲基異構體選擇性[10-11]。Fan等[12]通過引入有機磷酸作為介孔模板劑合成出晶內介孔SAPO-11 分子篩,在正辛烷異構化反應過程中表現出優異的反應活性和雙甲基選擇性。Guo等[9]通過在SAPO-11分子篩合成體系中引入陽離子表面活性劑合成出多級孔小粒徑SAPO-11分子篩,在正辛烷異構化反應過程中同樣表現出優異的反應活性和雙甲基選擇性。
在本研究中,通過在分子篩合成溶膠體系中加入不同烷基鏈的有機磷酸酯,合成系列SAPO-11分子篩。采用XRD、SEM、N2吸附-脫附、NH3-TPD、Py-IR等表征方法研究烷基鏈長對SAPO-11分子篩物化性質的影響。選擇物化性能最優的分子篩負載貴金屬Pt制備成雙功能催化劑,并以正辛烷為模型化合物,研究該催化劑的催化異構化性能。
1.1試劑規格及來源

表1 實驗所需試劑規格及來源Table 1 The specification and producer of testing reagents
1.2分子篩的合成
首先在燒杯中將擬薄水鋁、磷酸與去離子水混合均勻,在攪拌條件下緩慢加入正硅酸乙酯(TEOS),然后加入不同鏈長的烷基有機磷酸酯(APE)的乙醇溶液,攪拌均勻形成溶膠,最后加入模板劑二正丙胺(DPA),混合均勻后形成凝膠,原料的加入量使最終凝膠體系中反應物摩爾比為n(Al2O3)∶n(P2O5)∶n(SiO2)∶n(APE)∶n(H2O)∶n(DPA)=1.0∶1.0∶0.2∶0.08∶50∶1.2(其中鋁源以Al2O3計,硅源以SiO2計,磷源以P2O5計),將凝膠轉移至聚四氟乙烯反應釜中,先于100℃溫度下動態晶化4 h,再升溫至185℃晶化36 h,最后將產物進行分離、洗滌、干燥、焙燒后得到SAPO-11分子篩。對所合成的SAPO-11分子篩進行銨離子交換,經分離、洗滌、干燥和焙燒后,得到氫型SAPO-11分子篩。
在本研究中選用烷基磷酸酯分別為辛烷基有機磷酸酯(OAPE)、十二烷基有機磷酸酯(DAPE)、十六烷基有機磷酸酯(TAPE),加入不同烷基鏈有機磷酸酯合成出的SAPO-11分別命名為SAPO-11-O、SAPO-11-D和SAPO-11-T。
常規SAPO-11分子篩是未加入APE按上述原料配比合成所得,命名為SAPO-11-N。
1.3催化劑的制備
分別先將一定配比的氫型SAPO-11分子篩與SB粉混合成型制備成載體,以H2PtCl6為金屬前驅體,采用等體積浸漬法將金屬Pt負載至載體上,經過干燥、焙燒后得到Pt/H-SAPO-11催化劑,貴金屬Pt的理論負載量為0.5%。
1.4分子篩及催化劑的表征
采用日本理學公司生產的D/MAX1200型X-射線衍射儀進行分子篩的X射線衍射(XRD)表征,CuKα射線,功率40 kV×30 mA,掃描速率2 °/min;采用荷蘭FEI公司生產的FEI Quanta 200F型場發射掃描電子顯微鏡進行分子篩形貌表征,加速電壓20 kV,樣品電流3×10-11A;分子篩的酸性表征在美國MicromeriticsAutochem Ⅱ 2920C型化學吸附儀上進行,信號采用熱導池(TCD)檢測器檢測;采用吡啶吸附紅外光譜(Py-FTIR)法測定催化劑的不同類型酸量,所用儀器為美國Nicolet公司生產的Magna-IR560 ESP型FTIR光譜儀;N2吸附-脫附(BET)表征在美國Micromeritics公司生產的Micromeritics ASAP2020C 全自動物理化學分析儀上進行,于-196℃下測定樣品的N2吸附-脫附曲線,利用BET N2吸附測定樣品的比表面積,利用BJH法測定孔體積和介孔孔徑分布;采用日本理學Rigaku的全自動掃描型X-射線熒光光譜儀(ZSX Primus Ⅱ)測定催化劑的金屬含量;采用美國Micromeritics Autochem Ⅱ 2920C型化學吸附儀在30℃下測定催化劑金屬Pt的分散度,吸附氣體為H2。催化劑在溫度400℃下處理2 h,降溫至30℃進行H2脈沖化學吸附,直至吸附飽和,按照化學計量比n(H2)/n(Pt)=1.0計算貴金屬Pt的分散度。
1.5催化劑的評價
正辛烷烴的臨氫異構化反應在10 mL高壓微型固定床反應器中進行,反應前催化劑先進行H2還原,還原條件:壓力1.5 MPa,溫度400℃,H2流量10 mL/min,升溫速率20 ℃/h,高溫恒溫時間2 h。待催化劑還原結束后,切換正辛烷,在壓力1.5 MPa、溫度320℃、H2/烷摩爾比為100/1的條件下,考察不同反應空速下正辛烷在催化劑上的反應活性,待反應穩定24 h后,對液體產物進行離線Agilen HP7890氣相色譜分析,檢測器為FID,色譜柱為HP-PONA毛細柱(50 m×0.2 mm),采用中國石化石油化工科學研究院的2004版汽油組成分析軟件分析結果。氣體產物采用氣袋進行收集,然后通過Agilen HP7890煉廠氣色譜進行分析,檢測器為FID,分析C1~C4烴類物質,數據采用Agilen工作站采集和輸出,采用外標面積歸一法進行定量計算。
為了反映催化劑的異構化能力,定義以下評價指標:
(1)正辛烷的轉化率(x)定義為:

(1)
(2)C8異構體選擇性(s(i-C8))定義為:

(2)
(3)C8雙甲基異構體選擇性(s(DB))定義為:

(3)
(4)裂解產物選擇性(s(CP))定義為:

(4)
公式中,w(n-C8)為原料中正辛烷質量分數,w′(n-C8)為產物中正辛烷質量分數,w(i-C8)為產物中C8異構烷烴質量分數,w(DB)為產物中雙甲基C8異構烷烴總質量分數,w(CP)為產物中裂解產物總質量分數。
2.1XRD表征結果
對用常規方法和加入不同鏈長的烷基有機磷酸酯所合成的SAPO-11分子篩進行晶體結構分析,其XRD表征結果如圖1所示。從圖1可以看出,不同方法合成的分子篩均在2θ為8.06°、9.44°、20.36°、21.09°、22.10°、22.48°和22.74°處存在晶體的特征衍射峰,表明常規法與加入烷基有機磷酸酯所合成的SAPO-11均為典型的AEL結構[13]。在圖1中其它位置無雜峰出現,表明所合成的分子篩均為純相的SAPO-11分子篩。

圖1 4種SAPO-11分子篩樣品的XRD譜圖Fig.1 The XRD patterns of the SAPO-11 molecular sieves
2.2SEM表征結果
通過SEM對用常規方法和加入不同鏈長的烷基有機磷酸酯所合成的SAPO-11分子篩的形貌及粒徑大小進行表征,其SEM照片如圖2所示。從圖2可以看出,常規方法合成的SAPO-11-N分子篩是由納米級晶粒聚集而成的球形顆粒,顆粒粒徑為15~20 μm。加入烷基有機磷酸酯所合成的SAPO-11分子篩形貌為類圓柱形,顆粒粒徑比常規方法合成的明顯減小,且隨著烷基有機磷酸酯烷基鏈的增大,所合成的分子篩粒徑呈現先增大后減小趨勢,其中加入DAPE合成的SAPO-11-D分子篩顆粒粒徑為5~8 μm。其原因是SAPO-11分子篩合成體系中加入烷基有機磷酸酯調變了分子篩的晶化環境,烷基有機磷酸酯中的P通過“P—O”鍵與Al結合形成“P—O—Al”鍵,烷基鏈的存在將會阻止“P—O—Al”鍵的繼續生長,合成出小晶粒的SAPO-11分子篩,進而團聚成小顆粒SAPO-11分子篩。隨著烷基有機磷酸酯烷基鏈的增大,其在SAPO-11分子篩合成膠溶體系中的可溶性降低,水解性減弱且參與磷鋁反應速率變慢。辛烷磷酸酯在SPAO-11分子篩合成體系中可溶性最高且反應速率最快,不能夠有效地與磷酸匹配參與磷鋁反應,水解性強使得烷基鏈易與合成體系相分離,無法起到阻聚控制生長作用;十六烷磷酸酯可溶性最低,易在SAPO-11分子篩合成溶膠體系中相分離,使得參與磷鋁反應的機率降低;而十二烷磷酸酯的可溶性、水解性和反應速率較為適中,在SAPO-11分子篩合成過程表現出最優的晶體控制生長作用,因此所合成的SAPO-11分子篩晶粒最小,而晶粒的減小縮短了SAPO-11分子篩晶粒孔道的長度,進而可提高反應物晶內擴散速率、并可降低產物的二次裂化。

圖2 4種分子篩樣品的SEM照片Fig.2 SEM images of the SAPO-11 molecular sieves(a) SAPO-11-N; (b) SAPO-11-O; (c) SAPO-11-D; (d) SAPO-11-T
2.3分子篩的孔結構表征結果
通過低溫N2吸附-脫附法對用常規方法和加入不同鏈長的烷基有機磷酸酯所合成的4種SAPO-11 分子篩孔結構性質進行表征,其N2吸附-脫附曲線如圖3所示。圖4為SAPO-11-N和SAPO-11-D分子篩的孔徑分布圖。從圖3可以看出,4種分子篩的N2吸附-脫附曲線為典型Ⅳ型曲線,在低壓區表現為典型的微孔結構吸附,在相對壓力p/p0大于0.4時出現吸附量隨著相對壓力的增加而突然增大的現象,這是由于N2分子從單層吸附到多層吸附在介孔孔道內產生毛細凝聚的結果。與常規方法合成的SAPO-11-N分子篩相比,加入烷基有機磷酸酯合成的分子篩具有較大的滯后環,表明所合成的分子篩含有較高的介孔孔容和外比表面積,其中加入DAPE合成的SAPO-11-D分子篩具有最大的滯后環。從圖4可以看出,SAPO-11-N和SAPO-11-D 2個分子篩均在3~4 nm處有尖峰,而SAPO-11-D分子篩在15.0 nm處出現1個尖峰,表明SAPO-11-D分子篩存在著梯度分布的孔結構,其原因是烷基磷酸酯控制SAPO-11形成納米級粒子進而簇集形成了二次晶間介孔。

圖3 4種SAPO-11分子篩的N2吸附-脫附等溫曲線Fig.3 N2 adsorption-desorption isotherms of theSAPO-11 molecular sieves
從N2吸附-脫附曲線計算出4種分子篩的孔結構參數,其結果如表2所示。從表2可知,與常規方法合成的SAPO-11-N分子篩相比,加入烷基有機磷酸酯合成的SAPO-11分子篩的比表面積和孔容均增加,其中加入DAPE合成的SAPO-11-D分子篩具有最大的比表面積和孔容。此結果表明,烷基有機磷酸酯加入SAPO-11分子篩合成體系中可對分子篩孔結構產生影響。與SAPO-11-N分子篩相比,SAPO-11-D分子篩的比表面積提高了45%,總孔體積提高114%,外比表面積提高了2.3倍。其原因是SAPO-11-D分子篩由納米晶粒組成了小粒徑團聚體,粒徑的縮小可提供更高的外比表面積,較高的外比表面積可為催化劑提供更多的活性中心。

圖4 SAPO-11-N和SAPO-11-D分子篩的孔徑分布圖Fig.4 The pore size distribution of SAPO-11 andSAPO-11-D molecular sieves

表2 4種SAPO-11分子篩的孔結構參數Table 2 The texture properties of the SAPO-11 molecular sieves
2.4分子篩的酸性表征結果
SAPO-11分子篩的酸性是由于硅原子同晶取代磷原子后,形成硅區或硅島后產生類似于硅鋁沸石的質子酸[13]。采用NH3-TPD技術對H型4種分子篩的酸量和酸強度分布進行表征,其分析結果如圖5 所示。從圖5可以看出,4種分子篩樣品在溫度210~220℃處均有1個明顯的脫附峰,歸結于吸附在SAPO-11分子篩弱酸中心上的NH3脫附峰,在溫度320℃處有弱脫附峰,對應著的酸性歸屬為SAPO-11分子篩中強酸中心上的NH3脫附峰[14]。加入烷基有機磷酸酯合成的SAPO-11分子篩,其NH3脫附峰面積均高于常規方法合成的SAPO-11-N分子篩,表明此方法合成的SAPO-11分子篩具有更高的酸量,證明合成體系中加入烷基有機磷酸酯對SAPO-11分子篩的酸性產生一定的影響。

圖5 4種SAPO-11分子篩的NH3-TPD譜圖Fig.5 The NH3-TPD spectra of the SAPO-11 molecular sieves
圖6為常規方法合成的H-SAPO-11-N分子篩和加入DAPE合成的H-SAPO-11-D分子篩在溫度300℃下的Py-IR吸附光譜圖。從圖6可以看出,在波數1400~1600 cm-1范圍內,2種分子篩均出現3個振動吸收峰。在波數1455、1490和1548 cm-1處的峰分別歸結于吡啶分子在L酸、L酸+B酸和B酸中心吸附形成的[15]。吸收峰面積的大小對應著酸量的多少,從2種分子篩的峰面積大小可以證明H-SAPO-11-D比H-SAPO-11-N含有更多的中強酸量,特別是中強B酸量,這一結果與NH3-TPD表征結果相符合。根據文獻[16],對譜圖進行定量計算,所得結果列于表3。從表3可以看出,H-SAPO-11-D 分子篩的中強B酸比H-SAPO-11-N的高出73.5%,總酸量高出63.4%。

圖6 H-SAPO-11-N和H-SAPO-11-D分子篩的吡啶吸附紅外光譜Fig.6 FT-IR spectra with pyridine adsorption ofH-SAPO-11-N and H-SAPO-11-D molecular sieves

MolecularsieveMediumandstrongacidamount/(μmol·g-1)LBL+BH-SAPO-11-N48.482.6131.0H-SAPO-11-D70.8143.3214.1
這是因為SAPO-11分子篩合成過程中加入DAPE調變了骨架硅物質和配位的Al原子的數量,在分子篩Si含量相同的情況下,H-SAPO-11-D分子篩形成更多硅島,而硅島邊緣處Si(nAl,4-nSi,n=1,2,3)的Si—OH—Al橋鍵羥基酸強度比Si(4Al)高[12],使得硅島邊緣的酸性強度要大于SAPO區的酸強度,因此H-SAPO-11-D分子篩含有更多的中強酸量,中強B酸由Si(nAl,4-nSi,n=1,2,3)處的羥基提供。
2.5催化劑的異構化活性評價結果
以分子篩H-SAPO-11-N和H-SAPO-11-D為載體負載貴金屬Pt制備成雙功能催化劑,分別命名為Pt/H-SAPO-11-N和Pt/H-SAPO-11-D,其物化性質列于表4。
從表4可以看出,2種催化劑具有相同的金屬負載量和幾乎相近的金屬分散度,然而與催化劑Pt/H-SAPO-11-N相比,催化劑Pt/H-SAPO-11-D比表面積提高了32%,中強酸量提高了69%。這是因為載體分子篩H-SAPO-11-S比H-SAPO-11-N具有較高的外比表面積和酸量。
采用正辛烷為模型化合物,考察2種催化劑在不同反應空速下對正辛烷臨氫異構化的催化活性和產物選擇性,其評價結果如圖7所示。從圖7(a)可以看出,隨著反應空速的增大,正辛烷在2種催化劑上的轉化率均呈現降低趨勢,而C8異構體(i-C8)的總選擇性呈現增加趨勢。這是因為空速增大,一方面縮短了反應物分子在催化劑上的停留時間,因此降低了正辛烷值的轉化率;另一方面空速增大降低反應物分子的裂化程度,進而提高了i-C8異構體的選擇性。從圖7(b)和7(c)可以看出,隨著反應空速的增大,異構產物中C8雙甲基支鏈異構體(DB)和裂化產物(CP)的選擇性均呈降低趨勢。該反應結果表明,正辛烷烴轉化率的提高有利于增加高辛烷值C8雙甲基支鏈異構體的選擇性,但是同時亦會增加反應物或中間產物的裂化活性,降低C8異構體的總選擇性。與催化劑Pt/H-SAPO-11-N相比,催化劑Pt/H-SAPO-11-D對正辛烷表現出更高的異構化反應活性,對C8異構體和雙甲基異構體均具有較高的選擇性,而對裂解產物具有較低的選擇性,這表明Pt/H-SAPO-11-D催化劑在正構烷烴異構化特別是雙甲基異構化反應中,表現出更優越的性能,適宜應用于汽油異構化提高辛烷值工藝中。
正構烷烴在雙功能催化劑上的異構化反應遵循“金屬位-酸中心”反應機理[17]。該機理指出正構烷烴的活化和異構烯烴的加氫飽和需要在金屬位上進行反應;反應中間體正碳離子的形成、C—C鍵的異構化和裂化需要在酸性中心上進行,且正碳離子C—C鍵的裂化反應遵循β鍵斷裂機理。加氫異構和加氫裂化反應為并行反應,存在競爭反應,正碳離子生成后,隨后會發生C—C鍵的重排、異構化和不同支鏈化正碳離子的裂化反應,隨著支鏈化程度的提高,裂化反應速率越高[9,12]。因此,為了提高C8異構體的選擇性,需要加快多支鏈正碳離子從酸中心的脫附和擴散速率,降低多支鏈正碳離子的裂化反應。烷烴在Pt/SAPO-11雙功能催化劑上的異構化反應主要發生在H-SAPO-11分子篩外表面和孔口處,遵循“Pore-Mouth”催化作用機理[18]。因此,SAPO-11分子篩的酸性、孔結構和孔口數量對烷烴異構化反應起到決定性作用。

表4 Pt/H-SAPO-11-N和Pt/H-SAPO-11-D催化劑的物化性質Table 4 Physico-chemical properties of Pt/H-SAPO-11-N and Pt/H-SAPO-11-D catalysts

圖7 正辛烷在催化劑Pt/H-SAPO-11-N和Pt/H-SAPO-11-D上的反應活性Fig.7 Reaction activity of n-octane over Pt/H-SAPO-11-Nand Pt/H-SAPO-11-D catalysts(a) x and s(i-C8);(b) s(DB); (c) s(CP)p=1.5 MPa; T=320℃; n(H)/n(C8)=100/1; t=24 h
催化劑Pt/H-SAPO-11-D比Pt/H-SAPO-11-N在催化正辛烷臨氫異構化反應中表現出更優的反應活性、更高的雙甲基C8異構體選擇性和更低的CP裂解產物選擇性,其原因如下:
(1)Py-IR分析結果表明,H-SAPO-11-D分子篩比H-SAPO-11-N擁有更多的中強B酸中心,為正辛烷的異構化反應提供更多的異構化活性中心,從而使得催化劑Pt/H-SAPO-11-D比Pt/H-SAPO-11-N對正辛烷具有更高的轉化率。
(2)與分子篩H-SAPO-11-N相比,H-SAPO-11-D分子篩含有豐富的二次介孔,有利于雙甲基異構體中間體的形成和擴散,從而提高雙甲基異構體的選擇性。
(3)與分子篩H-SAPO-11-N相比,由于H-SAPO-11-D 分子篩顆粒和晶粒尺寸減小,一方面增大了分子篩的外比表面積,使得更多晶胞暴露于外表面上,增加了分子篩孔口的數量,可為反應物提供較多的“孔口”反應活性中心,從而提高催化劑的反應活性;另一方面晶粒的縮小不僅能夠縮短反應中間體擴散至活性中心的路徑,提高孔內活性中心的利用率,還能夠縮短雙甲基正碳離子中間體在分子篩孔道內的停留時間,降低雙甲基正碳離子裂化反應幾率,提高雙甲基異構體的選擇性并降低裂解產物的選擇性。
(1)通過在SAPO-11分子篩合成體系中引入不同鏈長的烷基有機磷酸酯,合成出系列SAPO-11分子篩。與常規方法合成的SAPO-11分子篩相比,加入烷基有機磷酸酯的分子篩顆粒和晶粒減小,且具有更高的外比表面積、介孔孔容和酸量,其中加入十二烷基有機磷酸酯合成的SAPO-11-D分子篩的顆粒最小,具有最大孔容、比表面積和最高中強B酸量,可為異構化反應提供更多的活性中心位。
(2)與催化劑Pt/H-SAPO-11-N相比,催化劑Pt/H-SAPO-11-D在催化正辛烷臨氫異構化反應表現出更高的異構化活性,在產物選擇性方面,具有更高的雙甲基異構體選擇性和更低的裂解產物選擇性。
[1] CHICA A, CORMA A. Hydroisomerization of pentane, hexane, and heptane for improving the octane number of gasoline[J].Journal of Catalysis, 1999, 187(1): 167-176.
[2] GENG C H, ZHANG F, GAO Z X, et al. Hydroisomerization ofn-tetradecane over Pt/SAPO-11 catalyst[J].Catalysis Today, 2004, 93-95(9): 485-491.
[3] BLASCO T, CHICA A, CORMA A, et al.Changing the Si distribution in SAPO-11 by synthesis with surfactants improves the hydroisomerization/dewaxing properties[J].Journal of Catalysis, 2006, 242(1): 153-161.
[4] RAYBAUD P, PATRIGEON A, TOULHOAT H.The origin of the C7-Hydroconversion selectivities on Y,β, ZSM-22, ZSM-23, and EU-1 zeolites[J].Journal of Catalysis, 2001, 197(1): 98-112.
[5] MERIAUDEAU P, TUAN V A, NGHIEM V T, et al. SAPO-11, SAPO-31, and SAPO-41 molecular sieves: Synthesis, characterization, and catalytic properties inn-octane hydroisomerizations[J].Journal of Catalysis, 1997, 169(1): 55-66.
[6] CAMPELO J M, LAFONT F, MARINAS J M. Hydroisomerization and hydrocracking ofn-heptane on Pt/SAPO-5 and Pt/SAPO-11 catalysts[J].Zeolites, 1995, 15(2): 97-103.
[7] SINHA A K, SIVASANKER S. Hydroisomerization ofn-hexane over Pt-SAPO-11 and Pt-SAPO-31 molecular sieves[J].Catalysis Today, 1999, 49(1-3): 293-302.
[8] PARLITZ B, SCHREIER E, ZUBOWA H L, et al. Isomerization ofn-heptane over Pd-loaded silico-alumino-phosphate molecular sieves[J].Journal of Catalysis, 1995, 155(1): 1-11.
[9] GUO L, BAO X J, FAN Y, et al. Impact of cationic surfactant chain length during SAPO-11 molecular sievesynthesis on structure, acidity, andn-octane isomerization to di-methyl hexanes[J].Journal of Catalysis, 2012, 294(10): 161-170.
[10] 張勝振, 陳勝利, 董鵬, 等. 小晶粒SAPO-11分子篩的合成及其催化異構化性能[J].催化學報, 2007, 28(10): 857-864. (ZHANG Shengzhen, CHEN Shengli, DONG Peng, et al. Synthesis and catalytic hydroisomerization performance of SAPO-11 molecular sieve with small crystals[J].Chinese Journal of Catalysis, 2007, 28(10): 857-864.)
[11] 肖寒, 于海斌, 楊建國. 晶種硅烷化合成小粒徑SAPO-11分子篩及其臨氫異構化性能[J].石油煉制與化工, 2014, 45(1): 30-36. (XIAO Han, YU Haibin, YANG Jianguo, et al. Hydroisomerization performance of SAPO-11 molecularsieve with small particle size synthesized by silylanization of seed crystal[J].Petroleum Processing and Petrochemical, 2014, 45(1): 30-36.)
[12] FAN Y, XIAO H, SHI G, et al. Alkylphosphonic acid- and small amine-templated synthesis of hierarchical silicoaluminophosphate molecular sieves with high isomerization selectivitytodi-branched paraffins[J].Journal of Catalysis,2012,285(1):251-259.
[13]BRENT M, MESSINA A, EDITH M. Silicoaluminophosphate molecular sieves: Another new class of microporous crystalline inorganic solids[J].Journal of the American Chemical Society, 1984, 106(20): 6092-9093.
[14] PRAKASH A M, CHAKRABARTY D K. Silicoaluminophosphate molecular sieves SAPO-11, SAPO-31 and SAPO-41: Synthesis, characterization and alkylation of toluene withmethanol[J].Microporous Materials, 1996, 6(2): 89-97.
[15] PIETERSE J A Z, JOHANNIS A Z, JOHANNES A, et al. On the accessibility of acid sites in Ferrierite for pyridine[J].Journal of Catalysis, 1999, 187(2): 518-520.
[16] EMEIS A C.Determination of integrated molar extinction coefficients for infrared absorption bands of pyridine adsorbed on solid acid catalysts[J].Journal of Catalysis, 1993, 141(2): 347-354.
[17] COONRADT H L, GARWOOD W E. Hydroisomerization and hydrocracking of long-chain normalparaffins[J].Ind Eng Chem Process Des Dev, 1964, 3(3): 36-38.
[18] VERRELST W, PARTON R, FROMENT G, et al. Selective isomerization of Hydrocarbon chains on external surfaces of zeolite crystals[J].Angew Chem Int Ed, 1995, 34(22): 2528-2530.
ImpactofDifferentAlkylChainLengthsonPhysicochemicalPropertiesandHydroisomerizationofSAPO-11MolecularSievesSynthesizedWithOrganicPhosphoricAcidEsters
XIAO Han1,2, ZANG Jiazhong1,2, SONG Guoliang1, WANG Shuai1, ZHANG Jingcheng1,2, NAN Jun1,2, YU Haibin1,2
(1.CNOOCTianjinChemicalResearchandDesignInstituteLimitedCompany,Tianjin300131,China;2.TianjinRefiningandCatalyticTechnologyEngineeringCenter,Tianjin300131,China)
2016-09-21
中國海油總公司“十二五”重大科技項目(CNOOC-KY125ZDXM26TJY03TJY2014-03)資助
肖寒,男,工程師,碩士研究生,主要從事分子篩型加氫催化劑及工藝研究;Tel022-26689207;E-mailxiohancup@163.com
于海斌,男,教授級高級工程師,主要從事氧化鋁與分子篩基催化劑及催化技術研究;Tel:022-26689221;E-mail:yuhaibin9227@163.com
1001-8719(2017)05-0865-08
O643.3
A
10.3969/j.issn.1001-8719.2017.05.007