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《石化技术与应用》[ISSN:1009-0046/CN:62-1138/TQ]

期数:

2021年6期

页码:

462-468

栏目:

出版日期:

2021-11-10

文章信息/Info

Title:

Modified ZSM-5 zeolites for maximizing light olefins by catalytic pyro-lysis

文章编号:

1009-0045（2021）06-0462-07

作者:

李正宇¹; 2; 张忠东^1*; 王刚²; 张小亮¹; 2; 高雄厚¹

1.中国石油石油化工研究院 催化裂解制化学品技术创新团队，北京 102206；2.中国石油大学（北京） 重质油国家重点实验室，北京 102249

Author(s):

LI Zheng-yu¹; 2; ZHANG Zhong-dong¹; WANG Gang²; ZHANG Xiao-liang¹; 2; GAO Xiong-hou¹

（1.Technical Innovation Team of Catalytic Pyrolysis to Chemicals of Petrochemical Research Institute，PetroChina，Beijing 102206，China；2.State Key Laboratory of Heavy Oil，China University of Petroleum，Beijing 102249，China）

关键词:

ZSM-5分子筛; 改性; 低碳烯烃; 催化裂解; 研究进展

Keywords:

ZSM-5 zeolites; modification; light olefins; catalytic pyrolysis; research progress

分类号:

TE 529.1

DOI:

10.19909/j.cnki.ISSN1009-0045.2021.06.0462

文献标识码:

A

摘要:

结合催化裂解多产低碳烯烃催化剂活性组分的研发需求，综述了从调变酸性质、改善孔道结构和增强水热稳定性3个方面改性ZSM-5分子筛，以及过渡金属改性ZSM-5分子筛方面的当前研究进展，并对今后改性方向与重点进行了展望。

Abstract:

Combining with the research and development demands of catalytic pyrolysis to maximize light olefins, advances in modified ZSM-5 zeolites were reviewed in 3 aspects：acid properties adjustments, pore structure modification and hydrothermal stability improvement.The current research progress of ZSM-5 zeolites modified with transition metal were also introduced.The direction and focus of further modification of ZSM-5 zeolites in the near future was prospected.

参考文献/References

[1] 吕晓东.世界及中国乙烯工业发展展望[J].当代石油石化，2018，26（4）：24-28.
[2] Sadeghpour P，Haghighi M.High-temperature and short-time hydrothermal fabrication of nanostructured ZSM-5 catalyst with suitable pore geometry and strong intrinsic acidity used in methanol to light olefins conversion[J].Advanced Powder Technology，2018，29（5）：1175-1188.
[3] Meng X，Gao J，Li L，et al.Advances in catalytic pyrolysis of hydrocarbons[J].Petroleum Science and Technology，2004，22（9/10）：1327-1341.
[4] Rahimi N，Karimzadeh R.Catalytic cracking of hydrocarbons over modified ZSM-5 zeolites to produce light olefins：A review[J].Applied Catalysis A：（General），2011，398（1/2）：1-17.
[5] Yamaguchi A，Jin D，Ikeda T，et al.Deactivation of ZSM-5 zeolite during catalytic steam cracking of n-hexane[J].Fuel Processing Technology，2014，126（7）：343-349.
[6] 陈柯臻，钟丽萍，陈然，等.金属改性ZSM-5分子筛催化剂应用于甲醇制烯烃[J].化工进展，2017，36（10）：3720-3729.
[7] Li X，Li W，Rezaei F，et al.Catalytic cracking of n-hexane for producing light olefins on 3 D-printed monoliths of MFI and FAU zeolites[J].The Chemical Engineering Journal，2018（333）：545-553.
[8] 冯翔.石脑油催化裂解制低碳烯烃改性HZSM-5分子筛催化剂的研究[D].北京：中国石油大学（北京），2008.
[9] Lin L F，Zhao S F，Zhang D W，et al.Acid strength controlled reaction pathways for the catalytic cracking of 1-pentene to propene over ZSM-5[J].ACS Catalysis，2015，5（7）：4048-4059.
[10] Dědeｃek J，Kauck?伥 D，Wichterlová B.Al distribution in ZSM-5 zeolites：An experimental study[J].Chemical Communications，2001（11）：970-971.
[11] Wakui K，Satoh K，Sawada G，et al.Cracking of n-butane over alkaline earth-containing HZSM-5 catalysts[J].Catalysis Letters，2002，84（3）：259-264.
[12] 韩蕾，欧阳颖，罗一斌，等.不同元素改性ZSM-5分子筛在轻烃催化裂解中的应用[J].石油学报（石油加工），2018，34（2）：419-429.
[13] 徐禄禄，赵侦超，赵蓉蓉，等.镁改性对HZSM-5分子筛催化乙烯制丙烯的影响[J].物理化学学报，2019，35（1）：92-100.
[14] 王珏，赵壁英，谢有畅.MgO/HZSM-5中MgO分散状态和催化性能的关系[J].物理化学学报，2001，17（11）：966-971.
[15] 谢朝钢.催化热裂解生产乙烯技术的研究及反应机理的探讨[J].石油炼制与化工，2000，31（7）：40-44.
[16] 陈雪琴，何牧，刘静，等.Ni改性ZSM-5催化裂解正己烷的研究[J].现代化工，2021，41（1）：174-178.
[17] Ferreira A D F，Maia A J，Guatiguaba B，et al.Nickel-doped small pore zeolite bifunctional catalysts：A way to achieve high activity and yields into olefins[J].Catalysis Today，2014（226）：67-72.
[18] 金文清，滕加伟，赵国良，等.PZSM-5分子筛催化剂用于烯烃催化裂解的研究[J].工业催化，2004，12（10）：5-7.
[19] Jiang G，Zhang L，Zhao Z，et al.Highly effective P-modified HZSM-5 catalyst for the cracking of C4 alkanes to produce light olefins[J].Applied Catalysis A：（General），2008，340（2）：176-182.
[20] Blasco T，Corma A，Martineztriguero J.Hydrothermal stabiliza-tion of ZSM-5 catalytic-cracking additives by phosphorus addition[J].Journal of Catalysis，2006，237（2）：267-277.
[21] Corma A，Orchillés A V.Current views on the mechanism of catalytic cracking[J].Microporous and Mesoporous Materials，2000（35）：21-30.
[22] Wielers A F H，Vaarkamp M，Post M F M.Relation between properties and performance of zeolites in paraffin cracking[J].Journal of Catalysis，1991，127（1）：51-66.
[23] 董家騄，须沁华，刘杨.磷镁改性ZSM-5型沸石催化剂的催化活性与酸性[J].石油学报（石油加工），1987（3）：47-54.
[24] 李晓慧，郑庆庆，米硕，等.磷铝复合改性ZSM-5分子筛及其催化性能[J].化工学报，2016，67（8）：3357-3362.
[25] Wang X N，Zhao Z H，Xu C M，et al.Effects of light rare earth on acidity and catalytic performance of HZSM-5 zeolite for catalytic cracking of butane to light olefins[J].Journal of Rare Earths，2007，25（3）：321-328.
[26] 王辉，张汉军，孔德金，等.ZSM-5催化剂水蒸气处理对甲苯选择性歧化性能的影响[J].石油化工，2000，29（6）：400-403.
[27] 郑小慧，王伟建.改性分子筛上烃类催化裂化制备低碳烯烃的研究进展[J].化工技术与开发，2019，48（11）：47-53.
[28] Zhang X，Liu D，Xu D，et al.Synthesis of self-pillared zeolite nanosheets by repetitive branching[J].Science，2012，336（6089）：1684-1687.
[29] 柯明，汪燮卿，张凤美.分子筛孔结构和硅铝比对催化裂化产品中乙烯选择性的影响[J].石油炼制与化工，2003，34（9）：53-58.
[30] Kaeding W W，Chu C，Young L B，et al.Selective alkylation of toluene with methanol to produce para-xylene[J].Journal of Catalysis，1981，67（1）：159-174.
[31] Liu N，Zhu X，Hua S，et al.A facile strategy for preparation of phosphorus modified HZSM-5 shape-selective catalysts and its performances in disproportionation of toluene[J].Catalysis Communications，2016（77）：60-64.
[32] Ameen S，Sofia L O，Venkata R M，et al.Direct oxidation of benzene to phenol over hierarchical ZSM-5 zeolites prepared by sequential post synthesis modification[J].Microporous and Mesoporous Materials，2017（237）：151-159.
[33] Hannus I，Kiriicsi I，FeJes P.Interaction of phosphorus trichlo - ride with zeolites[J].Zeolties，1996，16（2）：142-148.
[34] Wang S，Cao B，Liu X，et al.A comparative study on the quality of bio-oil derived from green macroalga Enteromorpha clathrata over metal modified ZSM-5 catalysts[J].Bioresource Technology，2018（256）：446-455.
[35] 胡颖，舒兴田.ZSM-5沸石中非骨架铝对沸石裂化性能影响的初步探讨[J].石油学报，1998，14（3）：85-88.
[36] Butter S A，Kaeding W W.Phosphorus-containing zeolite catalyst：US，3972832[P].1976-08-02.
[37] 何晓京.Ag改性ZSM-5分子筛催化剂水热稳定性研究[D].杭州：浙江大学，2010.
[38] 杨小明，罗京娥.磷氧化物改性对ZSM-5沸石物化性质及择形催化性能的影响[J].石油炼制与化工，2001，32（11）：48-51.
[39] Sendesi S M T，Towfighi J，Keyvanloo K.The effect of Fe，P and Si/Al molar ratio on stability of HZSM-5 catalyst in naphtha thermal-catalytic cracking to light olefins[J].Catalysis Communications，2012（27）：114-118.
[40] Kubo K，Iida H，Namba S，et al.Effect of steaming on acidity and catalytic performance of H-ZSM-5 and P/H-ZSM-5 as naphtha to olefin catalysts[J].Microporous and Mesoporous Materials，2014，23（7）：23-29.
[41] Lee Y J，Kim J M，Bae J W，et al.Phosphorus induced hydrothermal stability and enhanced catalytic activity of ZSM-5 in methanol to DME conversion[J].Fuel，2009，88（10）：1915-1921.
[42] Xue N，Chen X，Nie L，et al.Understanding the enhancement of catalytic performance for olefin cracking：Hydrothermally stable acids in P/H-ZSM-5[J].Journal of Catalysis，2007，248（1）：20-28.
[43] Védrine J C，Auroux A，Dejaifve P，et al.Catalytic and physical properties of phosphorus-modified ZSM-5 zeolite[J].Journal of Catalysis，1982，73（1）：147-160.
[44] Kaeding W W，Butter S A.Production of chemicals from methanolⅠ.Low molecular weight olefins[J].Journal of Catalysis，1980，61（1）：155-164.
[45] Vinek H，Rumplmayr G，Lercher J A.Catalytic properties of postsynthesis phosphorus-modified H-ZSM-5 zeolites[J].Journal of Catalysis，1989，115（2）：291-300.
[46] Vander B H E，Weckhuysen B M.Local silico-aluminophos -phate interfaces within phosphated H-ZSM-5 zeolites[J].Physical Chemistry Chemical Physics，2014，16（21）：9892-9903.
[47] 冯冰，赵虹，姜标，等.ZSM-5分子筛的P改性研究进展[J].工业催化，2019，27（3）：6-13.
[48] Ddeek J，Kauck D，Wichterlov B，et al.Co2+ ions as probes of Al distribution in the framework of zeolites ZSM-5 study[J].Physical Chemistry Chemical Physics，2002，4（21）：5406-5413.
[49] Dêdeek J，Gábová V，Wichterlová B.The effect of dealuminati -on the Al distribution in pentasil ring zeolites[J].Studies in Surface Science and Catalysis，2002（142）：1817-1824.
[50] 柯明，汪燮卿，张凤美.磷改性ZSM-5分子筛催化裂解制乙烯性能的研究[J].石油学报（石油加工），2003（4）：28-35.
[51] 刘巍，乔健，贾臻龙，等.磷改性ZSM-5分子筛在甲醇制芳烃反应中催化性能的固体核磁研究[J].工业催化，2013，21（6）：71-75.
[52] 赵国良，滕加伟，谢在库，等.氟硅酸铵改性的HZSM-5催化剂的表征及其碳四烯烃裂解催化性能[J].催化学报，2005（12）：1083-1087.
[53] 宋月芹，胡伟，陈雪琴，等.改性ZSM-5分子催化剂制备及正己烷催化裂解性能分析[J].东北石油大学学报，2020，44（5）：89-97.
[54] Zhu X，Zhao L Z，Liu Y J，et al.Catalytic thermal cracking catalyst and preparation method thereof：CN，101898146 B[P].2009-09-12.
[55] He X J，Huang X L，Wang Z B，et al.The role of silver species on the hydrothermal stability of zeolite catalysts[J].Microporous and Mesoporous Materials，2011，142（1）：398-403.
[56] 李晓红，钟思青，周兴贵，等.催化裂化制乙烯、丙烯催化剂的研究进展[J].化工进展，2008（9）：1316-1322.
[57] 刘鸿洲，汪燮卿.ZSM-5分子筛中引入过渡金属对催化热裂解反应的影响[J].石油炼制与化工，2001，32（2）：48-51.
[58] Takamatsu Y，Normura K.Method for producing ethylene and propylene：US，20100063340 A 1[P].2010-01-13.
[59] 李成霞，高永地，李春义，等.重油催化裂解多产乙烯丙烯催化剂的研究[J].燃料化学学报，2006，34（1）：47-50.
[60] 韩东敏，陈艳红，陈璐，等.催化裂化多产丙烯催化剂ZSM-5分子筛的改性研究进展[J].石化技术与应用，2015，33（5）：446-451.
[61] Baba T，Ono Y.Hydrogen induced catalysis by silver-exchanged zeolites：Transformation of ethylbenzene over AgY zeolite[J].Zeolites，1987，7（4）：292-294.
[62] 杨刚，王妍，周丹红，等.La/ZSM-5分子筛热稳定性及镧存在形态研究[J].物理化学学报，2004，20（1）：60-64.
[63] 咸春雷，张波，王彬成，等.吸热型碳氢燃料在银，镧改性ZSM-5分子筛上的裂解研究[J].燃料化学学报，2002，30（6）：509-513.
相关文献链接：
[1] 忻睦迪，邢恩会.三甲基膦和金属氧化物复合改性ZSM-5分子筛及其裂解性能研究[J].化工学报，2021，72（5）：2657-2668.
[2] Shahsavari S，Sadrameli S M.Production of renewable aromatics and heterocycles by catalytic pyrolysis of biomass resources using rhenium and tin promoted ZSM-5 zeolite catalysts[J].Transactions of The Institution of Chemical Engineers：Process Safety and Environmental Protection(Part B)，2020（141）：305-320.
[3] 张络明，许春芳，马通，等.La改性ZSM-5分子筛及其在催化裂解反应中的应用[J].化工学报，2016，67（8）：3408-3414.
[4] 薛扬，袁桂梅，陈胜利，等.ZSM-5分子筛的磷改性及其碳四烯烃催化裂解性能[J].工业催化，2014，22（5）：357-362.
[5] 董兴隆，薛松，张今令，等.改性ZSM-5分子筛催化裂解湛江等鞭金藻制取低碳烯烃[J].催化学报，2014（5）：684-691.
[6] 王峰，刘晓玲，阿古达木，等.正己烷催化裂解制低碳烯烃：ZSM-5分子筛催化剂酸性的影响[J].工业催化，2012，20（6）：44-48.
[7] 鄢德怀，关毅达，张晶晶，等.磷改性对ZSM-5分子筛石脑油催化裂解性能的影响[J].当代化工，2011，40（8）：784-786.
[8] Lopez A，Marco I，Caballero B M，et al.Catalytic pyrolysis of plastic wastes with two different types of catalysts：ZSM-5 zeolite and Red Mud[J].Applied Catalysis，2011，104（3/4）：211-219.
[9] 张晓华，施岩.磷改性ZSM-5分子筛催化裂解石脑油制丙烯的性能研究[J].化学与黏合，2010，32（4)：33-35.

备注/Memo

备注/Memo:

收稿日期：2021-04-29；修回日期：2021-08-24
基金项目：中国石油天然气股份有限公司资助项目（项目编号：2020 B-2012）
作者简介：李正宇（1996—），女，江苏徐州人，硕士研究生，主要从事催化裂解催化材料的基础研究工作，已发表论文 2 篇。
*通讯联系人。

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更新日期/Last Update: 2021-11-10