失活钛硅分子筛催化烯烃裂解选择性生成C2=/C3=的研究
批准号:
22072044
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
刘月明
依托单位:
学科分类:
催化化学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘月明
中文摘要
烯烃裂解是将低值C4=/C5=等副产资源催化转化成高值C2=/C3=的过程,提高C2=/C3=选择性和C原子利用率是其技术发展的动力和目标,核心科学问题是氢转移反应的调控。基于前期研究基础,项目从碳正离子反应机理入手,构建C2=/C3=选择性和C原子利用率最大化导向的反应网络,揭示需关键调控的氢转移反应,定义针对性更强的氢转移指数;基于分子筛择形和酸中心调控反应路径基本原理,提出采用失活TS-1废催化剂为基础研发高效烯烃裂解催化剂的新思路、发展构筑与骨架Ti相邻硅羟基B酸中心的新方法,阐明失活TS-1中酸中心结构、酸强度和酸密度对C4=/C5=裂解反应的影响,尤其是与C2=/C3=选择性之间的关系,进而实现关键氢转移反应的有效调控。项目将实现C4=/C5=副产高值化和废催化剂固废资源化两者的有机结合,也将固体酸催化从传统硅铝分子筛酸功能研究发展至钛硅分子筛酸功能这一新方向的研究。
英文摘要
Olefin cracking is the process of catalytical converting low-value C4=/C5= into high-value C2=/C3=. Improving the selectivity of C2=/C3= and C-atom utilization efficiency is the driving force and goal of this technology. The heart of the scientific problem is the regulation of hydrogen transfer reactions. Based on our previous studies, the project starts with the carbenium ion reaction mechanism, constructs a reaction network oriented to maximize C2=/C3= selectivity and C-atom utilization efficiency, reveals the hydrogen transfer reactions requiring crucial control, and defines a more targeted hydrogen transfer index. In view of the shape-selectivity of zeolites and the basic principles of acid sites controlling reaction pathways, the project proposes a new idea for the development of a high-efficiency olefin cracking catalyst based on the deactivated TS-1 catalyst, presents a new approach for constructing Brønsted acid sites of Si–OH groups adjacent to the framework Ti in zeolite. And also it clarifies the effect of the structure of acid sites, acid strength and acid density in deactivated TS-1 on C4=/C5= cracking reactions, especially the relationship with C2=/C3= selectivity, then realizing the effective control of the key hydrogen transfer reactions. The project will realize the organic combination of high-valued utilization of by-products C4=/C5= and the recycling of solid waste catalysts, and develop a new direction of solid acid catalysis from the study on the acid function of traditional aluminosilicate zeolites to that of titanosilicate zeolites.
烯烃裂解是将低值C4=/C5=等副产资源催化转化成高值C2=/C3=的过程,提高C2=/C3=选择性和C原子利用率是其技术发展的动力和目标,核心科学问题是氢转移反应的调控。基于前期研究基础,项目从碳正离子反应机理入手,分析并构建了C2=/C3=选择性和C原子利用率最大化导向的反应网络,发现氢转移副产物i-C40的是反应的主要副产物,而其关键制约因素是控制C4=/C5=二聚裂解的初级裂解产物C5=/C4=的进一步氢转移反应。基于此,定义针对性更强的氢转移指数(HTI):即C4=裂解反应中HTI = Si-C4H10/SC5H10,C5=裂解反应中HTI = S i-C4H10/S C4H8。即,HTI值越大,则裂解反应过程中氢转移反应越剧烈,系统的实验研究结果验证了其合理性和科学性。基于分子筛择形和酸中心调控反应路径基本原理,提出了采用失活TS-1废催化剂为基础研发高效烯烃裂解催化剂的新思路,研究了氨肟化体系失活TS-1中B酸中心的形成机制,发展了NH3和H2O2混合溶液处理TS-1构建新B酸中心的方法。系统分析了失活TS-1中酸中心结构、酸强度和酸密度对C4=/C5=裂解反应的影响,尤其是与C2=/C3=选择性之间的关系,通过K改性和P改性进一步精细调控了失活TS-1酸性质,实现了关键氢转移反应的有效调控,达到了C4=/C5=催化裂解过程C2=/C3=最大化生成和 C原子利用率最大化的目标。基于以上研究结果,项目成功与企业开展了产学研合作研究,完成了合同任务。总的来说,项目实现了C4=/C5=副产高值化和废催化剂固废资源化两者的有机结合,也将固体酸催化从传统硅铝分子筛酸功能研究发展到了钛硅分子筛酸功能这一新方向的研究。
原子经济性导向PO生成的Ti活性中心和活性中间体的构建及其反应行为研究
-
批准号:21673076
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:65.0万元
-
批准年份:2016
-
负责人:刘月明
-
依托单位:
强化C4=/C5=催化裂解选择性制C3=反应路径的分子筛催化材料及反应过程研究
-
批准号:U1462106
-
项目类别:联合基金项目
-
资助金额:60.0万元
-
批准年份:2014
-
负责人:刘月明
-
依托单位:
Ti-MWW/ H2O2催化体系催化合成环氧氯丙烷的研究
-
批准号:20973064
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:35.0万元
-
批准年份:2009
-
负责人:刘月明
-
依托单位:
国内基金
海外基金