四氢萘与正十二烷在催化裂化过程中的相互作用

将正十二烷(n C12) 与四氢萘按照不同比例混合进行催化裂化反应,考察了芳香基环烷环结构与链烷烃在催化裂化反应过程中的相互作用对两种烃类反应性能的影响。采用PONA分析和GC MS检测产物组成。结果表明,由于芳香基环烷环与烷烃裂化生成的烯烃与正碳离子之间的氢转移作用,随着混合原料中正十二烷质量分数增加,四氢萘的芳构化趋势明显增加,正十二烷的C=3和C=4选择性受四氢萘质量分数的影响也比较明显。     

异丁烷-丁烯烷基化体系基元反应网络研究

利用分子模拟方法,对异丁烷-丁烯烷基化反应体系中C₄和C₈碳正离子可能进行的各类基元反应进行了研究。结果表明,对于C₄碳正离子而言,2种伯丁基碳正离子的能量明显较高,而仲丁基碳正离子和叔丁基碳正离子的能量分别比伯正丁基碳正离子低71.94kJ/mol和125.99kJ/mol;对于C₈碳正离子而言,所有的伯碳正离子在结构优化时,均自发地异构成了相应的C₈仲碳正离子或叔碳正离子。这表明异丁烷-丁烯烷基化反应体系中C₄和C₈伯碳正离子不可能存在,或者说存在几率很低。依据量子化学计算结果,确定了异丁烷-丁烯烷基化反应体系中可能存在的碳正离子中间体,依据碳正离子反应假设,确定了12种烯烃质子化反应、29种碳正离子异构化反应、32种碳正离子与丁烯的加成反应、30种碳正离子与异丁烷之间的负氢离子转移反应和18种碳正离子脱附反应。在此基础之上,构建了涉及60个物种和121个基元反应的具有较强预测能力的基元反应网络。     

清洁燃料生产中的催化蒸馏技术

介绍了催化蒸馏新技术在清洁燃料生产过程中的应用，主要包括甲醇与异丁烯和异戊烯醚化合成MTBE及TAME，异丁烷／丁烯烷基化，烷基化和醚化原料的加氢精制、C5／C4正构烷烃异构化，FCC汽油加氢脱硫，重整汽油苯加氢饱和及烷基化脱苯等催化蒸馏工艺技术，并进行了述评。     

HY分子筛酸密度对催化异丁烷-丁烯烷基化反应性能的影响

通过对Y分子筛进行铵交换，获得了分子筛孔道相似、酸密度在2.87~12.99 mmol/g范围内的一系列分子筛。在控制变量的前提下，考察了这一系列分子筛在异丁烷-丁烯烷基化反应中的催化性能，研究了分子筛酸密度对其催化烷基化反应活性的影响规律。结果表明，分子筛总酸密度越大，其相对氢转移活性越高，催化烷基化反应单程寿命越长，越有利于烷基化目标产物的生成。     

HY催化C4烷基化中异丁烯质子化反应的分子模拟

采用MS QMERA中QM和MM（量子力学和分子力学）相结合的方法,选用84T HY分子筛簇模型,研究了HY分子筛催化C4烷基化反应中异丁烯质子化反应过程。结果表明,异丁烯首先吸附在分子筛上形成π-络合物,再通过正碳离子的过渡态生成表面烷氧基团;质子化反应的活化能能垒为98.74 kJ/mol,比单纯H⁺进攻异丁烯的能垒高。过渡态时烷基片段的正电荷数最高（0.675 e）,且过渡态构象对应于势垒的最高点,极易向反应物或产物转化;同时,过渡态时Al-O1和 Al-O2的键长大致相等,而在反应物和生成物时的键长差异较大,表明处于过渡态的正碳离子不稳定。     

丁烷热裂解反应机理的分子模拟

应用分子模拟方法研究了正丁烷和异丁烷热裂解的一次反应机理,建立了可能的反应路径,对各个基元反应进行了动力学模拟计算,并推导了各路径生成目的产物的活化能;根据计算结果选出了生成目的产物活化能最小的路径,并比较了正丁烷和异丁烷热裂解的产物分布。结果表明,正丁烷热裂解最容易生成乙烯,产率高于丙烯和丁烯,异丁烷生成异丁烯比生成丙烯容易,与实验得到的裂解规律相符。     

HY分子筛催化异丁烷/丁烯烷基化反应中加成反应的模拟研究

建立了120T HY分子筛模型,采用量子力学与分子力学（QM/MM）相结合的方法,揭示了叔丁基烷氧基团（TBA）〖JP〗与异丁烯/2 丁烯发生加成反应的细节,并比较了二者的异同。结果表明,叔丁基碳正离子是加成反应的过渡态,且TBA与2 丁烯分子发生加成反应的能垒值是与异丁烯反应的2倍左右。这是由于过渡态的碳正离子与异丁烯之间的电荷转移明显大于与2 丁烯的,二者之间的相互作用力更强,故过渡态能量更低。另外,由于TBA与2 丁烯发生加成反应后中心C原子稳定性降低,故需要首先生成“三角形结构”中间产物,再形成C8碳正离子,最终形成C8烷氧基团完成加成反应。     

不同方法制备的Ni修饰介孔碳负载的β-Mo2C催化CO加氢反应制备混合醇

通过浸渍法和碳热还原法制备了以K2CO3为助剂、以Ni修饰介孔碳为载体的碳化钼(β Mo2C)催化剂。在合成气原料比n〖DK〗(H2)/n〖DK〗(CO)=10、反应压力p=80 MPa、合成气气体空速GHSV=3000 h-1和反应温度T=300℃的反应条件下,进行了β Mo2C催化CO加氢反应制备混合醇的催化反应评价。评价结果表明,镍/介孔碳（Ni/NC）载体的不同制备方法对β Mo2C催化合成低碳混合醇催化性能有显著影响。由软模板一步法制备的前驱体OSM Ni/NC组成的催化剂K β Mo2C OSM Ni/NC的总醇选择性（400%）高于由软模板浸渍法制备的前驱体IM Ni/NC 组成的催化剂K β Mo2C IM Ni/NC的总醇选择性（285%）,其原因是前者的活性组分分散度高且在孔道内部分布较多,并且前者中存在的Mo084Ni016相比后者中存在的MoNi4对低碳醇生成的促进作用更强。     

HY分子筛催化异丁烷/丁烯烷基化反应中氢负离子转移过程的模拟

建立了120T HY分子筛模型,应用QM/MM方法,揭示了叔/仲丁基烷氧基团(t-butyl alkoxide/s-butyl alkoxide,TBA/SBA)与异丁烷分子发生氢负离子转移反应的机理,并分析比较了二者的异同。结果表明,碳正离子是氢负离子转移反应的过渡态。与TBA相比,SBA与异丁烷分子发生氢负离子转移反应的能垒高出27.5kJ/mol。这是由于TBA的C—O键长大于SBA,因而C—O键断裂所需能量更低,导致反应能垒更低。C—O键断裂后,TBA生成叔丁基碳正离子,SBA生成仲丁基碳正离子,前者中心碳原子所带电荷大于后者,因而与仲丁基碳正离子相比,叔丁基碳正离子更容易与异丁烷分子形成C—H—C"三中心两电子"结构。     

1-丁烯热裂解反应机理的数值模拟

采用Materials studio分子模拟软件和Aspen plus过程模拟软件研究了1 丁烯热裂解的反应机理。结果表明,1 丁烯热裂解的反应产物主要由4个链传递循环和2个链传递反应通过不断消耗原料而生成。其中,4个循环中有3个是由1 C4H7· 3循环反应组成,分别经过生成丁二烯和H·的反应,最后生成乙烯和乙烷、丙烯和甲烷、氢气,丁二烯收率是这3个循环的总和;另一个循环由1 C4H7· 4形成,产物为乙烯。2个链传递反应由1 丁烯链引发生成的CH3·和1 C3H5· 3两个自由基继续与1 丁烯进行链传递组成,分别生成等量的甲烷和丙烯。     

丁烯-1骨架异构反应机理的分子模拟研究

以密度泛函理论(DFT)为基础,通过对丁烯-1骨架异构单分子机理反应过程的模拟研究发现,丁烯-1很难在新鲜分子筛催化剂的酸性位上通过单分子反应生成异丁烯,而是以分子筛催化剂酸性位上无法化学脱附的碳正离子为新的活性位,进行第2次反应,生成异丁烯。因为该种反应方式可以使速控步骤的能垒大幅降低,有利于提高异丁烯的选择性。因此,有效地利用第1次反应的吸附物种,引发后续的烯烃骨架异构化反应,对新型分子筛催化剂的设计十分重要。     

正戊烷热裂解一次反应机理的数值模拟

Materials studio与Aspen软件相结合,提出了一种单体烃热裂解自由基机理的理论研究新方法,并用该方法研究了正戊烷热裂解的一次自由基反应机理。结果表明,正戊烷有可能发生的热裂解一次反应共25个,经过Aspen软件对单路径和合并路径的反复计算,最终确定18个自由基反应为主要反应;这18个反应分别构成了由H·、CH3·和C2H5 ?3个自由基组成的链传递循环反应。其中C2H5与正戊烷链传递最短的优势占领了先机,形成以2 C5H11·分解为首的C2H5·循环,生成C2H6和C3H6;CH·需要1 C3H7分解后才能形成以1 C5H11和3 C5H11·为首的4个循环,按产物多少依次为,1 C5H11·生成CH4和双倍的C2H4,3 C5H11·生成1 C4H8和CH4,3 C5H11生成2 C5H10和H2,1 C5H11·生成1 C5H10和H2。最后,笔者对分子模拟中出现的与裂解规律不相符的计算数据进行了剖析。     

反应压力对正丁烯骨架异构催化剂反应性能的影响

采用Aspen plus软件,计算得到了正丁烯异构化反应产物组成随反应压力变化的规律,同时以镁碱沸石为催化剂,在固定床小试评价装置上考察了反应压力在不同反应阶段对催化性能的影响。结果表明,在异构化反应初期,提高反应压力,正丁烯转化率增加,异丁烯选择性下降,异丁烯收率变化较小;而在催化剂运行后期,反应压力从常压提高到005 MPa,异丁烯选择性变化不大,而异丁烯的收率却提高了2～3百分点。这可能是由于在异构化反应进行过程中,由于催化剂酸性质的变化,反应也经历了从双分子反应机理为主,到以单分子反应机理为主的转变,因此反应压力对催化剂性能的影响也随之改变。     

含分子筛NiMoP/Al2O3催化剂上邻二甲苯异构化的反应性能

以具有不同孔结构的微孔分子筛为酸性组分,制备了含分子筛的硫化态NiMoP/Al2O3催化剂。考察了临氢条件下邻二甲苯的异构化反应,采用XRD、N2吸附 脱附、吡啶吸附红外和SEM等表征手段对分子筛及催化剂样品进行物化性质分析。结果表明,分子筛的孔结构和酸性中心的可接近性是影响该催化剂体系上邻二甲苯的反应活性及产物分布的主要因素。在反应温度为300℃、氢分压40 MPa、氢气/邻二甲苯（体积比）为1000的条件下,含Beta分子筛催化剂的总反应活性及异构化反应活性最高。与由Al2O3和分子筛挤条成型制得的催化剂相比,使用NiMoP/Al2O3和分子筛机械混合催化剂的邻二甲苯异构化反应活性明显提高。     

18 m循环流化床提升管内压力信号的功率谱密度分析（流态化约稿）

本研究以高度18 m，直径为80 mm的提升管反应器为研究对象，基于装置稳定运行状态下提升管不同轴向位置的压力数据，应用功率谱密度方法分析了其内部的气固流动特征。研究结果表明，功率谱密度呈现低频高能的现象，提升管内的压力信号波动主要受气固间相互作用包括气固相互摩擦、颗粒间碰撞、聚并等行为的控制，随着颗粒循环速率的增大，提升管内颗粒行为发生频次升高，压力波动程度增强。随着提升管轴向位置的升高，压力信号波动程度逐渐减弱，其中在提升管顶部区域功率谱的低频高能现象基本消失，说明在提升管底部区域气固间的相互作用较强，引起压力波动程度较大，而充分发展区域内的气固间相互作用处于稳定状态，压力波动较弱。     

H-Zr-MCM-48的合成及其正庚烷异构性能

通过水热法成功合成了锆掺杂的MCM 48（Zr MCM 48）介孔材料,并用离子交换制得H Zr MCM 48催化剂。采用X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）、氮气吸附 脱附等测试手段对样品进行表征。结果表明,所合成的Zr MCM 48及H Zr MCM 48仍保持立方有序介孔结构,H Zr MCM 48催化剂的酸性及催化稳定性均有所提高。在正庚烷异构化探针反应中,同等反应条件(锆/硅摩尔比为002、反应温度为260℃、反应时间为130 min)下,与Zr MCM 48相比,H Zr MCM 48对正庚烷异构化反应的催化性能更好,转化率和选择性分别达到446%和945%。相对较高的多支链异庚烷产物比例表明,所合成的H Zr MCM 48催化剂对于烷烃异构化有良好的应用潜力。     

焙烧温度对MoO3-ZrO2的结构及异构化催化性能的影响

以十六烷基三甲基溴化铵和聚苯乙烯微球乳液为混合模板剂,采用水热法合成MoO3 ZrO2复合型氧化物。采用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、N2吸附 脱附、X射线衍射(XRD)和吡啶吸附原位红外光谱（Py IR）对不同焙烧温度制备的MoO3 ZrO2进行表征。以正己烷异构化反应为探针,采用小型固定床反应器评价了MoO3 ZrO2异构化催化活性。结果表明,焙烧温度对MoO3 ZrO2的晶相结构、表观形貌、织构性能及酸中心的影响显著。当焙烧温度为700℃时,催化剂主要以四方晶相ZrO2形式存在,样品表面光滑、孔隙发达,呈现出包含大孔和无序堆积介孔的多孔结构,具有最适宜的比表面积和超强酸量,同时表现出较高的异构化催化活性,其正己烷异构化转化率为48.6%,异构体的选择性为70.2%。