P-Modified Deactivated TS-1 as an Efficient Catalyst for Catalytic Cracking of Pentene to Ethene and Propene

doi:10.7503/cjcu20230094

Abstract

Abstract:

The development of catalytic cracking of pentene to ethene and propene has very important research significance and industrial application value. Its core is high-effciency catalysts. Here， deactivated titanium silicalite-1（De-TS-1） was developed as catalyst for catalytic cracking of pentene. And P-modified De-TS-1 shows excellent catalytic performance， the ethene and propene^{selectivity and single-run lifetime reach 77.1% and 213 h， respectively. Its comprehensive catalytic performance is better than that of the classical ZSM-5 catalyst. Further studies show that the Brønsted properties of De-TS-1 satisfy the basic requirements for high-efficiency cracking of pentene. P modification can further reduce the acid density and acid strength of Brønsted acid in De-TS-1， promoting the main reaction of the target products ethene and propene， and inhibiting the side reactions such as hydrogen transfer reaction and aromatics isomerization reaction during pentene cracking. This development of De-TS-1 as a high efficiency catalyst for pentene cracking process provides a new idea for the recycling of waste catalyst and a new scheme for the development of new solid acid catalyst.}

Key words: Olefin cracking, Deactivated titanosilicalite, Hydrogen transfer reaction, Br?nsted acid, Recycle of waste catalyst

CLC Number:

O643.3

TrendMD:

XU Deyi, DING Chaojun, LI Fang, LIU Yueming, HE Mingyuan. P-Modified Deactivated TS-1 as an Efficient Catalyst for Catalytic Cracking of Pentene to Ethene and Propene[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2023, 44(8): 20230094.

Figures/Tables 9

Table 1 Acid properties, composition and pore structures of different zeolites

Sample	Acidity ^a /（mmol·g^‒1）		Molar ratio of Si/Ti ^b	Pore property ^c
Sample	WA	MSA	Molar ratio of Si/Ti ^b	S_BET/（m²·g^‒1）	V_total/（cm³·g^‒1）	V_mic/（cm³·g^‒1）
Z⁃1	0.363	0.125	—	275	0.18	0.14
TS⁃1	0.035	ca. 0	41	476	0.42	0.18
De⁃TS⁃1	0.295	0.063	23	335	0.34	0.15
AT⁃1	0.101	0.06	27	410	0.55	0.16

Table 2 Pentene conversion and products distribution in pentene catalytic cracking over different zeolites*

Entry	Sample	Conv._C $5 =$ （%）	Sel.（%）
Entry	Sample	Conv._C $5 =$ （%）	C₂⁼	C₃⁼	C₂⁼+C₃⁼	OP	C₁⁰—C₅⁰	Arom	H₂	NO
1	TS⁃1	3.92	0.99	1.22	2.21	52.46	25.81	0.01	21.47	47.29
2	De⁃TS⁃1	85.37	23.01	27.29	50.30	79.73	8.01	5.42	6.65	20.08
3	Z⁃1	95.60	38.35	38.10	76.45	91.09	5.18	1.45	2.14	8.77
4	AT⁃1	95.77	34.32	35.29	69.61	83.66	6.97	2.34	6.86	16.17
5	AT⁃1⁃K⁃0.25	81.81	33.68	39.54	73.22	92.59	4.17	0.89	2.10	7.16
6	AT⁃1⁃K⁃0.50	78.41	34.52	39.98	74.50	93.35	3.84	0.71	1.88	6.43
7	AT⁃1⁃P⁃0.2%	95.52	33.97	35.91	69.88	84.61	4.17	2.45	6.71	13.33
8	AT⁃1⁃P⁃0.6%	94.89	37.59	38.78	76.37	90.86	3.79	1.25	3.98	9.02
9	AT⁃1⁃P⁃1.0%	87.28	37.07	40.08	77.15	93.73	3.33	0.63	2.17	6.13
10	AT⁃1⁃P⁃1.4%	69.50	39.42	42.84	82.26	95.29	3.01	0.14	1.45	4.60

Table 2 Pentene conversion and products distribution in pentene catalytic cracking over different zeolites*

Entry	Sample	Conv._C $5 =$ （%）	Sel.（%）
Entry	Sample	Conv._C $5 =$ （%）	C₂⁼	C₃⁼	C₂⁼+C₃⁼	OP	C₁⁰—C₅⁰	Arom	H₂	NO
1	TS⁃1	3.92	0.99	1.22	2.21	52.46	25.81	0.01	21.47	47.29
2	De⁃TS⁃1	85.37	23.01	27.29	50.30	79.73	8.01	5.42	6.65	20.08
3	Z⁃1	95.60	38.35	38.10	76.45	91.09	5.18	1.45	2.14	8.77
4	AT⁃1	95.77	34.32	35.29	69.61	83.66	6.97	2.34	6.86	16.17
5	AT⁃1⁃K⁃0.25	81.81	33.68	39.54	73.22	92.59	4.17	0.89	2.10	7.16
6	AT⁃1⁃K⁃0.50	78.41	34.52	39.98	74.50	93.35	3.84	0.71	1.88	6.43
7	AT⁃1⁃P⁃0.2%	95.52	33.97	35.91	69.88	84.61	4.17	2.45	6.71	13.33
8	AT⁃1⁃P⁃0.6%	94.89	37.59	38.78	76.37	90.86	3.79	1.25	3.98	9.02
9	AT⁃1⁃P⁃1.0%	87.28	37.07	40.08	77.15	93.73	3.33	0.63	2.17	6.13
10	AT⁃1⁃P⁃1.4%	69.50	39.42	42.84	82.26	95.29	3.01	0.14	1.45	4.60

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