改性丝光沸石催化果糖脱水制备5-羟甲基糠醛

分别采用酸处理、碱处理及氨基化处理对丝光沸石(HMOR)进行改性后制备了系列HMOR催化剂,采用X射线衍射(XRD)、氨程序升温脱附(NH₃-TPD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线荧光(XRF)等手段对HMOR进行表征,并采用间歇式不锈钢高压反应釜考察其催化果糖脱水生成5-羟甲基糠醛(HMF)反应性能。结果表明：改性后催化剂仍保持丝光沸石的晶体结构,酸中心强度与酸量有改变,硅烷化试剂3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)中的氨基基团成功嫁接到丝光沸石表面;得到了较优反应条件：N₂压力2.0 MPa,反应温度150℃,果糖质量1.0 g,催化剂质量0.2 g,助剂聚乙烯吡咯烷酮质量0.06 g,反应时间180 min。在此反应条件下,以氨基化处理改性制备的NH₂-MOR_0.5为催化剂时,果糖转化率84.1%,HMF产率78.6%,HMF选择性93.4%;与其他催化剂相比,虽果糖转化率略微下降,但HMF选择性明显提高。     

大型天然气净化厂硫磺回收装置尾气SO2减排技术

GB 39728—2020《陆上石油天然气开采工业大气污染物排放标准》对新建及现有天然气净化厂硫磺回收装置大气污染物排放限值提出了更高的要求。为降低尾气SO₂排放浓度,实现含硫废气资源化利用,对高含硫天然气净化厂硫磺回收装置工艺技术进行了优化：(1)开发大型硫磺回收装置液硫池含硫废气回收工艺,将液硫池废气引入克劳斯炉进行硫元素回收;(2)开发大型硫磺回收装置深度热备开工技术,建立酸性气联通网,减少开工期间SO₂排放;(3)开发大型硫磺回收装置绿色停工工艺,利用热氮吹硫实现绿色停工。技术优化后,装置负荷100%时,尾气SO₂质量浓度可降至197 mg/m³,减少排放40%;停工期间,尾气SO₂排放浓度远低于甲烷吹硫模式,平均值可达237 mg/m³,满足GB 39728—2020对大型硫磺回收装置的SO₂排放要求。     

In掺杂CeO2催化CO2和甲醇一步合成DMC反应的研究

利用二氧化碳(CO₂)和甲醇(CH₃OH)直接合成碳酸二甲酯(DMC)不仅可以得到高附加值的化学品，还可以缓解温室效应。受热力学限制，该反应平衡转化率低。引入2-氰基吡啶作为脱水剂除水，可使反应更大程度地向DMC方向进行。采用共沉淀法制备了In掺杂CeO₂催化剂(In_xCeO₂,x为In与Ce的物质的量之比)，考察了In掺杂量对催化CO₂和甲醇合成DMC反应活性的影响。催化活性评价结果表明，采用共沉淀法制备的In_0.01CeO₂催化剂的时空产率为88.81 mmol/(g·h)(1 g催化剂在1 h内催化生成的DMC的物质的量，下同)，高于CeO₂催化剂的时空产率49.83 mmol/(g·h)。采用XRD、BET和XPS等表征方法分析了催化剂的晶相结构、比表面积和表面组成。表征分析证实In掺杂进入CeO₂晶格使催化表面氧空位相对含量明显提高，导致氧空位数量增加，这有利...     

强酸性SnO2/SiO2催化山梨醇脱水制异山梨醇

通过硅改性的方法制备了SnO₂/SiO₂复合氧化物，经酸化后得到强酸性SnO₂/SiO₂(Sn-Si)催化剂；通过NH₃-TPD、FTIR、吡啶吸附FTIR、Raman光谱等对Sn-Si催化剂进行了表征，将催化剂用于无溶剂体系中山梨醇直接催化脱水制异山梨醇的反应，并对反应条件进行了优化；考察了SO₄^2-/Sn-Si催化剂的重复使用性，并分析了催化机理。实验结果表明，在SO₄^2-/Sn-Si催化剂用量10%(w)、150℃下反应1 h的条件下，山梨醇可完全转化，异山梨醇和1,4-失水山梨醇收率分别为73.25%和18.45%，且催化剂具有良好的重复使用性。B酸和L酸协同催化有助于抑制副反应，提高异山梨醇的收率。研究结果对异山梨醇非均相催化体系的开发及产业化应用有较好的借鉴意义。     

CdS/CeO2异质结纳米光催化剂催化还原CO2的研究

采用水热法制备CdS/CeO₂异质结纳米光催化剂，并采用X射线粉末衍射、高分辨率透射电子显微镜、紫外-可见光谱等对所合成催化剂的物理化学性质进行表征，评价其光催化CO₂还原性能。结果表明：相比于CdS及CeO₂纳米颗粒，CdS/CeO₂异质结纳米光催化剂可拓宽催化剂的可见光吸收范围，降低带隙，有效延缓电子-空穴对的复合，降低电弧半径及电子-空穴对转移运动电阻，从而提高催化剂的可见光感应范围及光催化活性，证实半导体复合制备的异质结纳米结构可有效提高催化剂光催化还原CO₂的活性；1 mmol Cd(OOCCH₃)₂·2H₂O水溶液中加入100 mg CeO₂纳米颗粒所制备的异质结纳米光催化剂CdCe-100具有最优的光催化CO₂还原性能，在反应时间为10 h时，CO产率为213μmol/g, CH₃OH产率为1 534μmol/g,且重复利用6次时催化...     

CO2加氢制甲醇Cu/CeO2催化剂实验研究

考察了第二金属Ni改性对CO₂加氢制甲醇Cu/CeO₂催化剂活性的影响,并通过XRD、BET、XPS、H₂-TPR等手段对改性前后催化剂结构进行了表征。结果表明：金属负载量为20%时,Cu/CeO₂的比表面积最大;Cu与Ni质量比为3∶1时,催化剂碱度最大,氧空位含量最高,Cu-Ni协同作用最强;该催化剂在反应温度240℃、反应压力3 MPa、液时空速2 400 mL/(g·h)、H₂与CO₂体积比为3∶1时催化CO₂加氢制甲醇效果较优,CO₂转化率为18.5%,甲醇时空产率为40.43 g/(kg·h)。     

SiO2掺杂对V-Mo/TiO2催化剂脱硝性能的影响

采用共沉淀法制备不同SiO₂掺杂量的TiO₂-SiO₂复合载体,采用浸渍法在这些复合载体上负载活性组分V₂O₅和MoO₃,制备不同SiO₂掺杂量的V-Mo/TiO₂-SiO₂催化剂 (VMTS)。运用XRD,SEM,BET,H₂-TPR等分析手段对催化剂的理化性能进行表征,结果表明：随着SiO₂掺杂量的增加,VMTS催化剂的XRD谱图中不仅出现了SiO₂衍射峰,而且出现了锐钛矿型TiO₂的衍射峰,表明活性组分V₂O₅和MoO₃含量相对较低,主要以非晶态或微晶态形式存在;掺杂SiO₂的催化剂H₂-TPR还原峰向低温方向移动,同时比表面积和孔体积增大,孔径减小;与其他催化剂相比,SiO₂与TiO₂的质量比为0.2∶1的催化剂VMTS-(0.2∶1)具有最佳的氧化还原能力。脱硝效率评价结果表明：VMTS-(0.2∶1)催化剂具有最佳的烟气脱硝效率,烟气中通入SO₂时,VMTS催化剂烟气脱硝效率下降幅度均低于未掺杂SiO₂的催化剂,VMTS-(0.2:1)催化剂烟气脱硝效率下降幅度最小,说明掺杂SiO₂有利于催化剂抗硫性能的提高。     

液硫废气处理与耐氧型加氢催化剂耦合技术应用总结

克劳斯硫磺回收装置液硫脱气后,液硫池内含硫、含氧废气通常引入焚烧炉焚烧,导致外排烟气SO₂浓度大幅增加,存在环保超标风险。为实现含硫废气治理和资源化利用,开展了新型抗氧化低温尾气加氢催化剂研制与评价,考察了催化剂的物化性质、催化活性以及耐氧性等指标。反应器进口原料尾气中氧气体积分数可以达到1%,基于新型加氢催化剂优异的催化活性及耐氧性,开发了液硫池废气回收至加氢反应器的新工艺技术,反应器床层温升较常规工艺提高约36℃,有机硫水解转化率达到100%。2019年,该技术首次应用于普光气田200 kt/a两级常规克劳斯硫磺回收装置。结果表明,新型抗氧化低温尾气加氢催化剂各项性能与进口催化剂持平,耐氧性能满足大型硫磺回收装置含氧液硫池废气资源化转化需求,烟气SO₂排放量降幅在50%以上,排放浓度低于200 mg/m³。     

高岭土酸碱复合改性制备多孔材料及其应用

采用碱改性及碱改性后进一步酸改性的方式对高温焙烧高岭土进行改性，详细研究了改性方式对改性产物的孔结构及组成的影响。结果表明：随着碱浓度的提高，改性产物的比表面积及孔体积增大，硅铝比[n(SiO₂)/n(Al₂O₃)]略有减小；随着碱改性次数的增多，改性产物的孔体积出现减小的趋势，而硅铝比增大；碱改性时，高温焙烧高岭土中二氧化硅的溶解促进铝源的活化；对碱改性高温焙烧高岭土进一步作酸改性，可获得孔体积为0.81 cm³/g、比表面积为408 m²/g的多孔材料，以该材料作为催化裂化催化剂载体所制备的催化剂，可使油浆产率减小3.07百分点，汽油收率增大2.68百分点，总液体收率增大2.58百分点。     

SiO2掺杂对V-Mo/TiO2催化剂脱硝性能的影响

采用共沉淀法制备不同SiO₂掺杂量的TiO₂-SiO₂复合载体，采用浸渍法在这些复合载体上负载活性组分V₂O₅和MoO₃，制备不同SiO₂掺杂量的V-Mo/TiO₂-SiO₂催化剂 (VMTS)。运用XRD,SEM,BET,H₂-TPR等分析手段对催化剂的理化性能进行表征，结果表明：随着SiO₂掺杂量的增加，VMTS催化剂的XRD谱图中不仅出现了SiO₂衍射峰，而且出现了锐钛矿型TiO₂的衍射峰，表明活性组分V₂O₅和MoO₃含量相对较低，主要以非晶态或微晶态形式存在；掺杂SiO₂的催化剂H₂-TPR还原峰向低温方向移动，同时比表面积和孔体积增大，孔径减小；与其他催化剂相比，SiO₂与TiO₂的质量比为0.2∶1的催化剂VMTS-(0.2∶1)具有最佳的氧化还原能力。脱硝效率评价结果表明：VMTS-(0.2∶1)催化剂具有最佳的烟气脱硝效率，烟气中通入SO₂时，VMTS催化剂烟气脱硝效率下降幅度均低于未掺杂SiO₂的催化剂，VMTS-(0.2:1)催化剂烟气脱硝效率下降幅度最小，说明掺杂SiO₂有利于催化剂抗硫性能的提高。     

固体超强酸C5/C6异构化催化剂RISO-C的开发及工业应用

采用水热法合成了细晶粒氢氧化锆，并以其为基元制备了高比表面积Pt/SO₄^2--ZrO₂催化剂，通过氧化铝改性进一步提高了Pt/SO₄^2--ZrO₂的酸性和热稳定性，开发出高活性、高选择性、高稳定性并具有优异再生性能的固体超强酸C₅/C₆异构化催化剂RISO-C，并将其应用于国内首套固体超强酸C₅/C₆异构化工业装置上。工业应用结果表明，以催化重整拔头油为原料，在反应器入口温度为170℃、气液分离罐压力为1.5 MPa、原料质量空速为1.26h^-1、氢/油摩尔比为1.95的反应条件下，RISO-C催化剂具有优异的异构化活性和稳定性，C₅异构化率高于70%,C₆异构化率高于85%，异构化稳定汽油的研究法辛烷值(RON)达到85，应用前景良好。     

二氧化锆负载碱金属催化剂的制备及其催化葡萄糖转化性能

采用浸渍法和离子交换法制备了3种碱金属(Na、K、Cs)负载于二氧化锆(ZrO2)的催化剂,考察了其在不同反应温度和反应时间下对葡萄糖脱水制备5-羟甲基糠醛(5-HMF)的催化效果。通过X射线衍射(XRD)、电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)、N₂等温吸附-脱附、热重(TGA)和CO₂吸附量热等表征手段,研究3种催化剂的结构和性能,分析ZrO₂负载碱金属促进葡萄糖脱水转化为5-HMF的反应机理。结果表明：K/ZrO₂催化剂的晶粒最小、比表面积最大、热稳定性最好,其催化效率最高;在最佳反应温度200 ℃下,K/ZrO₂催化葡萄糖的转化率最高可达97%,5-HMF的收率可达15%,转化率和选择性随反应时间变化很小,催化剂稳定性较好。     

氨基改性二氧化硅固载碱性离子液体催化Knoevenagel反应

在硝酸铈铵引发下,将1-乙烯基-3-氨乙基咪唑氢溴酸盐([VAIm]Br·HBr)固载于3-氨丙基三甲氧基硅烷改性后的介孔二氧化硅(MSN-NH₂)表面,再用KOH处理制备了MSN-NH-[VAIm]OH催化剂。并采用FTIR、TG、N₂吸附-脱附和XRD等方法进行了表征。实验结果表明,基于0.5 g的MSN-NH₂载体的较优制备条件为1.4 mmol [VAIm]Br·HBr、0.20 g硝酸铈铵、40℃和12 h,将制备得到的MSN-NH-[VAIm]OH应用于催化苯甲醛和丙二腈的Knoevenagel反应,苯甲醛转化率和苯亚甲基丙二腈的选择性分别高达99.0%和100%,催化剂可稳定循环使用5次以上。     

噻吩脱硫过程中钒氧化物晶格氧的作用

以γ-Al₂O₃、VO₂和V₂O₅为催化剂,在连续固定床微反装置上、500℃下,考察了噻吩在常压下的脱硫反应过程,并进行了噻吩原位吸附红外光谱、XPS光电子能谱、XRD等表征。结果表明,在催化裂化反应条件下,采用具有单纯L酸中心的催化剂时,噻吩脱硫反应的转化率很低;采用具有单纯氧化-还原中心的催化剂时,噻吩可被氧化成CO、CO₂及SO₂,但转化率也较低;采用既具有酸中心又具有氧化 还原中心的V₂O₅时,由于酸中心和氧化-还原中心的协同作用,噻吩脱硫反应的转化率最高,H₂S和SO₂的产率也最高。催化裂化反应条件下,噻吩可以被钒氧化物的晶格氧氧化,同时V₂O₅与VO₂失去部分晶格氧被还原为V₂O₃等低价态产物;由于V₂O₅比VO₂活泼晶格氧数目多,较易被还原,因此噻吩脱硫反应的SO₂产率更高。V₂O₅表面存在的L酸中心Vⁿ⁺－O－V为噻吩的初始吸附中心,L酸中心与临近的V=O双键的作用促进了噻吩的氧化。     

改性分子筛催化C4+混合烃制低碳烯烃的性能研究

甲醇制烯烃过程中会副产大量C₄₊混合烃。利用副产C₄₊混合烃来高效生产乙烯和丙烯,提升乙烯和丙烯产率,成为煤制烯烃行业一个重要的研究方向。采用水热法合成了纳米级的HZSM-5分子筛,并在此基础上分别制备了P改性的HZSM-5分子筛催化剂(P/HZSM-5)和P-Mg复合改性的HZSM-5分子筛催化剂(P-Mg/HZSM-5)。采用XRD、SEM和N₂吸/脱附等手段对分子筛和相应催化剂进行了表征,并在小型固定床反应器上分别进行了分子筛和分子筛催化剂催化C₄₊混合烃制低碳烯烃的催化性能测试。结果表明,在温度为520℃、压力为0.2 MPa、水蒸气空速为1000 h^-1和原料混合气体积空速为100 h^-1的条件下反应8 h,P-Mg/HZSM-5的乙烯和丙烯产率可达到46.2%,综合性能最优(乙烯选择性为28.6%,丙烯选择性为60.8%)。     

MoS2在低熟有机质热演化生烃中的催化作用

MoS₂常用作有机质催化加氢热解的高效催化剂,通过活化流动相的高压H₂来提高热解产物的产率。但是MoS₂催化剂是否对有机质自身热演化生烃有影响却少有研究。为此,通过对低成熟Alum页岩干酪根及添加MoS₂催化剂的干酪根进行热模拟生烃对比实验,探究了MoS₂对干酪根热演化生烃的影响。实验结果表明MoS₂的加入使低熟干酪根具有更高的成烃潜力：(1)使轻烃(C_6-14)峰值产率增加且峰值温度前移24℃,但重烃(C₁₄₊)峰值产率显著降低,表明MoS₂加速了重烃向轻烃的热裂解转化;(2)使湿气产率在峰值温度(456℃)前轻微增加,但峰值温度后明显降低,表明MoS₂促进了湿气的生成及后期的裂解;(3)使甲烷(C₁)产率明显增加,特别是在528℃后C₁增加了近50%,这可能是因为MoS₂促进了高-过成熟阶段干酪根的加...     

固体超强酸SO42-/SnO2-Nb2O5的制备及其表征

采用共沸除氯工艺制备SO₄^2-/SnO₂-Nb₂O₅固体超强酸,该方法引入共沸蒸馏,以正丁醇和无水乙醇为溶剂,锡盐醇溶液滴加氨水前除去其中结晶水再除氯离子,免去抽滤除氯步骤,缩短了催化剂制备时间。将制备的SO₄^2-/SnO₂-Nb₂O₅用于催化α-蒎烯的异构化反应,考察催化剂制备条件对催化剂活性的影响,采用FT-IR,XRD,TG-DTA等对催化剂的物化性质进行表征,并与沉淀法、sol-gel法制备的催化剂进行对比。结果表明：催化剂最佳制备条件为Nb₂O₅加入量为SnO₂质量的25%、浸渍液硫酸浓度0.5 mol/L、焙烧温度500 ℃、焙烧时间2 h,将该条件下制备的SO₄^2-/SnO₂-Nb₂O₅应用于催化α-蒎烯异构化反应时,α-蒎烯完全转化,莰烯选择性为66.49%;与沉淀法、sol-gel法相比,相同条件下共沸除氯法制备的催化剂较好。     

助剂对球形Cu/SiO2催化剂甲醇脱氢制甲酸甲酯反应性能的影响

甲醇脱氢制甲酸甲酯是实现甲醇下游产品多元化利用的绿色高效途径,使用助剂对SiO₂催化剂进行改性已成为提高目标产物甲酸甲酯收率的有效策略。首先通过溶胶-凝胶法制备了球形SiO₂负载Cu催化剂(Cu/SiO₂),然后采用旋蒸法引入助剂制得CuM/SiO₂(M=Ce或Al)催化剂,借助N2吸/脱附、扫描电子显微镜(SEM)、H₂-N2O滴定和X射线衍射(XRD)等手段对催化剂进行了表征,并将催化剂用于甲醇脱氢制甲酸甲酯反应评价了其催化性能。结果表明,助剂可改变催化剂中活性Cu0物种的含量和表面酸碱性。与Cu/SiO₂催化剂相比,CuCe/SiO₂催化剂表面Cu颗粒的分散度提高,这促进了活性物种Cu0的形成,同时表面碱性位点减少,抑制了副反应发生,因而CuCe/SiO₂催化剂表现出最高的活性。在300℃、0.2 MPa的反应条件下,CuCe/SiO₂催化剂的甲醇转化率、甲酸甲酯选择性分别为29.2%...     

Ni/SFCC催化黑柴油加氢-裂解-脱硫同时制备汽油和柴油的性能

为了解决地炼厂黑柴油含硫高、十六烷值低和安定性差等问题，采用高压搅拌反应釜进行黑柴油加氢-裂解-脱硫同时制备汽油和柴油研究。以废催化裂化触媒为载体、镍为活性组分，采用等体积浸渍法制备了废催化裂化触媒负载镍催化剂(Ni/SFCC),使用低温物理吸附、XRD、TG-DTA和H₂-TPR等分析测试方法表征了催化剂形貌。结果表明：Ni(NO₃)₂/SFCC在480～562 K为硝酸镍热分解，在820 K和881 K时达到恒重；催化剂前驱体还原温度为573～813 K;在513 K、3.0 MPa、80 min、搅拌转速600 r/min、催化剂质量分数5%反应条件下，产品柴/汽比为67/33,硫含量≤10 mg/kg。     

沉积法和外延生长法制备SiO2/ZSM-5催化甲苯甲基化性能

为提高甲苯甲基化催化剂的对二甲苯选择性,分别采用化学气相沉积(CVD)法、化学液相沉积(CLD) 法放大制备了SiO₂表面沉积型SiO₂/ZSM-5催化剂,采用外延生长(EPG)法制备了核壳型SiO₂/ZSM-5催化剂。采用X射线荧光光谱(XRF)、X射线衍射(XRD)、低温N₂物理吸附-脱附(BET)、扫描电镜(SEM)、氨气程序升温脱附(NH₃-TPD)、热重(TG)等分析方法对催化剂的组成、晶相结构、比表面积、酸性和积炭等进行系统表征。结果表明：当SiO₂沉积质量分数为9.48%时,CVD法制备的SiO₂/ZSM-5催化剂上对二甲苯选择性最高达到85%,继续增加SiO₂沉积量,对二甲苯选择性逐渐降低;CLD法制备的SiO₂/ZSM-5催化剂上对二甲苯选择性最高达到91%;EPG法制备的核壳结构SiO₂/ZSM-5催化剂上的对二甲苯选择性最高接近98%。甲苯甲基化反应200 h后,CVD法、CLD法和EPG法制备的SiO₂/ZSM-5催化剂上的积炭量依次为3.24%、5.22%和6.29%。由此可见：在相同SiO₂含量(w(SiO₂)约为6%或9%或12%)条件下,就提高对二甲苯选择性而言,EPG法制备的SiO₂/ZSM-5催化剂最优,CLD法稍好于CVD法;此外,SiO₂/ZSM-5催化剂的容炭能力由高到低的顺序依次为EPG法、CLD法、CVD法。