4 mm Pt-SDB大粒径催化剂氢-水同位素交换工艺研究

液相催化交换是氢-水同位素交换工艺的重要技术。本工作采用自行研制的大粒径4 mm柱型Pt-SDB催化剂与4 mm Dixon填料,开展了氢-水交换工艺实验研究。研究结果表明,在填料与催化剂体积填装比为1∶1时,等板高度最低,氢-水交换分离效果最好;在50℃到70℃之间,随着催化交换反应温度升高,等板高度降低,当温度大于70℃时,等板高度变化不大,最优反应温度为70℃;随着气液比的增加,等板高度增大,气体流速比改变液体喷淋密度对等板高度的影响大。     

CeO2催化CO2与甲醇合成碳酸二甲酯

针对CO₂和甲醇绿色合成碳酸二甲酯路线进行热力学计算分析。在反应压力0.1—8.0 MPa和反应温度293.15—473.15 K分别研究反应温度和反应压力对吉布斯自由能Δ_rG、平衡常数K和平衡转化率C的影响。在此基础上,以CeO₂为催化剂分别固定反应压力8.0 MPa或反应温度413.15 K,在不同反应温度或压力下进行反应,并将实验结果与热力学计算结果进行对比。结果表明：CeO₂在反应温度为373.15—473.15 K内表现出良好的催化性能,增大反应压力可以有效降低Δ_rG,并提高K和C,促进反应正向进行。此外,热力学计算结果显示,较低温度不同反应压力条件下,增加反应压力对反应平衡常数的增大更显著,且为开发高活性催化材料在较低温下催化CO₂和甲醇高效合成碳酸二甲酯提供理论参考。     

乳酸甲酯的合成研究

研究了选用大孔强酸性阳离子交换树脂作催化剂,在不同条件下催化合成乳酸甲酯。实验结果表明:在催化剂作用下,甲醇与乳酸摩尔比为2:1,反应温度为80℃,流速为200g.h-1,酯化收率达85.36%。     

催化剂对稠油水热裂解反应研究

以富含镍的矿石为原料，制备了五种催化剂，确定了最佳催化剂。在此基础上研究了催化剂对稠油水热裂解反应的催化作用。考察了在注蒸汽条件下反应温度和催化剂添加量对稠油的粘度和平均分子质量的影响。实验结果表明，在注入蒸汽的条件下，辽河稠油可以发生水热裂解反应，高温下催化剂对水热裂解反应具有催化作用。探讨了催化剂对稠油水热裂解反应的催化机理。     

泡沫铁铬镍规整填料的性能实验研究

为了考察泡沫铁铬镍规整填料的性能,对电沉积法制备的泡沫铁铬镍规整填料进行了流体力学和传质性能实验。结果表明:泡沫铁铬镍规整填料的压降随F因子和喷淋密度的增大而增大,液泛点的Ff因子达到2 m/(s·kg~(0.5)·m~(1.5))以上,且每米填料的理论板数达到3块板以上。相比铸造法制备的泡沫铝和泡沫碳化硅规整填料,泡沫铁铬镍规整填料的压降低、持液量小、操作弹性大,其传质性能与传统规整填料M250Y和BX500相当。在实验基础上,拟合了泡沫铁铬镍规整填料的压降关联式和液泛气速关联式,为今后的工业化设计提供指导。     

LPCE法同位素分离制备低氘水的工艺研究

液相催化交换(LPCE)法是一种操作方便高效的氢同位素分离方法。本文对LPCE法同位素分离制备低氘水的工艺进行了深入的实验研究。通过研究发现,在液相催化交换方法(LPCE)生产低氘水过程中,如果气液比达到1.5,随着温度的递增,总体积传质的系数Kya值会先升高后降低。而当反应温度一旦超过60℃,这一系数会持续地下降,因此,60℃被认为是最佳的反应温度。此外,LPCE方法在制备低氘水时候,最优气液比会因交换反应温度的不同而有所变化。气液比的增大会导致总体积传质系数Kya值上升,但是过高的气液比可能会导致气液带动,可能进一步引发液泛,从而使交换反应效率反而下降。     

乳酸甲酯的合成研究

以大孔强酸性阳离子交换树脂作催化剂,在不同条件下催化合成乳酸甲酯。实验结果表明:在催化剂作用下,反应温度60℃,流速180g/h,物料比n(甲醇)∶n(乳酸)=2∶1,酯化收率达85.36﹪。     

泡沫铁镉镍和泡沫铝复合规整填料的实验研究

利用泡沫金属规整填料各自的优点,将泡沫铁镉镍填料与泡沫铝填料组合成新型复合规整填料,并用空气-水、环己烷-正庚烷物系分别对其进行流体力学性能实验和传质实验。实验结果表明:在相同条件下,新型复合规整填料比AlCY复合填料压降降低约70%,和CY丝网填料接近,同时具有较高的泛点气速,操作弹性大,持液量较大,其理论塔板数可达5块以上。这说明新型复合规整填料结合了泡沫铁镉镍填料和泡沫铝填料的优点,其分离效率介于AlCY复合填料和CY填料之间,是一种优秀的新型复合填料。     

高温液态水中果糖无催化分解反应动力学

研究了压力10 MPa下、温度453.15～493.15 K范围内果糖在高温液态水中的无催化分解反应动力学.实验结果表明,在无任何催化剂条件下,果糖能顺利进行分解反应,且随着温度的升高,分解反应速率常数显著地增大.在本实验范围内,果糖分解反应的活化能为126.16 kJ•mol^-1.另外,对不同温度下反应时间对果糖分解的主要产物——5-羟甲基糠醛收率的影响进行了考察.通过控制反应条件可以有选择性地调节产物分布.     

高温液态水中木糖无催化分解反应动力学

研究了压力10 MPa、温度180~120℃下木糖在高温液态水中的无催化分解反应动力学。实验结果表明,在无任何催化剂条件下,木糖能顺利进行分解反应。在实验范围内,木糖分解反应的活化能为123.27 kJ/mol。另外,对不同温度下反应时间对木糖分解的主要产物糠醛收率的影响进行了考察。通过控制反应条件可以有选择性地调节产物分布。     

高温水蒸汽处理对HZSM-5分子筛催化甲醇制丙烯的影响

考察不同硅铝比的HZSM-5分子筛催化剂和经过高温水蒸汽处理后的HZSM-5分子筛催化剂在甲醇制丙烯反应中的催化性能,考察温度和空速对催化反应的影响。结果表明,随着HZSM-5分子筛硅铝比的增加,产物中丙烯选择性增大,可能是分子筛的酸性降低所致;经过高温水蒸汽处理后的HZSM-5分子筛表面酸性降低,提高了催化剂的催化性能。在反应温度450 ℃和空速1.0 h^-1条件下,600 ℃高温水蒸汽处理后的催化剂HT-600的丙烯选择性从改性前的26.8%提高到33.5%。     

均匀设计研究溶剂法腰果酚催化加氢工艺

以正丁醇为溶剂,采用均匀设计实验,考察了反应温度、氢气压力、反应时间以及催化剂用量对腰果酚催化加氢工艺的影响.在高压釜中填料100 mL的腰果酚以及200 mL的正丁醇,加入雷尼镍催化剂4.0 g,反应温度设定为80℃,氢气压力为3.6 MPa,反应5 h,重复进行3次实验,转化率均可达100%.将催化剂重复利用5次,其催化活性并没有降低.     

煤高温空气气化实验研究

在内径200 mm的固定床气化炉装置上进行了以高温空气/蒸汽作为气化剂的煤高温空气气化实验,考察了空气预热温度、气化温度、空气/煤比和蒸汽/煤比等工艺参数对煤气化指标的影响. 结果表明,在其他条件不变的情况下,空气预热温度由500℃提高到800℃时,煤气热值提高32.5%. 气化温度越高对气化过程越有利,但在固态排渣条件下,气化温度的提高受煤灰熔点的限制. 空气/煤比和蒸汽/煤比对气化指标的影响本质上是通过改变气化温度来实现的. 对于特定的固定床气化工艺,空气/煤比和蒸汽/煤比均存在最佳操作区域. 在本实验条件下,其优化值分别为1.55~1.8 Nm3/kg和0.25~0.35 kg/kg.     

水热处理对不同变质程度煤加氢液化反应性的影响

分析了4个温度下水热处理对不同变质程度煤加氢液化反应性的影响。结果表明:(1)200℃²50℃为褐煤和长焰煤加氢液化较好的水热处理温度。(2)在实验条件下,水热处理温度200℃250℃为褐煤和长焰煤加氢液化较好的水热处理温度。(2)在实验条件下,水热处理温度200℃²50℃,褐煤总转化率和油、气产率可达到84.70%和79.29%,沥青烯和前沥青烯产率为5.41%;长焰煤相对应的数据分别为78.2%、70.72%和7.48%。(3)水热处理温度>250℃或<200℃,褐煤和长焰煤液化反应性均降低。     

乙酸正戊酯酯化反应动力学探讨与催化精馏模拟

在间歇釜式反应器中,以NKC-9阳离子交换树脂为催化剂,对乙酸和正戊醇催化合成乙酸正戊酯的酯化过程进行了研究。实验考察了不同催化剂用量及反应温度对乙酸转化率的影响,同时测定了实验条件下乙酸正戊酯酯化反应的反应动力学数据。采用拟均相模型对实验数据进行关联,得到了平衡常数和反应速率常数的计算式。在本实验条件下,该酯化反应为吸热反应,反应热及正、逆反应活化能分别为8.339kJ/mol、50.191kJ/mol和41.852kJ/mol,平衡常数及正、逆反应速率常数与温度的关系式分别为：K=54.2173e^-8338.8/RT,k₁=95402.5e^50191/RT,k₂=1759.6e^41852.2/RT。结合测定的动力学方程,建立了基于严格数学模型的过程模拟计算方法,对乙酸正戊酯催化精馏酯化过程进行过程模拟优化。优化后的操作条件为精馏段板数3、反应段板数9、提馏段板数14、进料位置7、混合进料酸醇摩尔比1.1∶1,此时塔釜乙酸正戊酯摩尔分数与正戊醇转化率达到99%以上。     

气固相催化羟醛缩合合成α-氯丙烯酸甲酯的研究

研究了以V／P摩尔比为1：2．8，浸渍时间3h，活化温度为450℃的负载型催化剂V2O5-P2O5／SiO2作为催化剂，在气固相催化羟醛缩合合成α-氯丙烯酸甲酯，考察了对反应条件的优化，解释和分析了反应条件中诸因素对合成α-氯丙烯酸甲酯的影响。实验结果给出常压下合成α-氯丙烯酸甲酯的最佳反应条件：空速l200h^-1，反应温度300℃，氯乙酸甲酯／甲缩醛摩尔比为2．4：1。最佳反应条件下，所得甲缩醛转化率为76．2％，α-氯丙烯酸甲酯的选择性为58．5％，收率为44．58％。     

VPO催化剂催化正丁烷氧化工艺条件的研究

采用有机相还原法制备了VPO催化剂,并将其用于正丁烷催化氧化合成顺酐。利用单因素实验考察反应温度、原料气组成和空速对催化反应的影响。结果表明,在反应温度420℃、正丁烷物质的量分数1.5%和体积空速1 800 h-1工艺条件下,正丁烷转化率83.23%,顺酐选择性70.59%。     

硫化钼催化剂用于催化多环芳烃芘的加氢反应

高温煤焦油的高温馏分中含有丰富的多环芳烃化合物,通过催化加氢可将多环芳烃转化成燃料油加以高值、多元利用。首次利用泡沫镍为载体制备了硫掺杂的钼基催化剂,应用于煤焦油高温馏分中多环芳烃芘的催化加氢反应,揭示了硫化钼催化剂的构效关系。通过SEM和XRD表征,考察了负载在泡沫镍上的活性金属钼的结构、分布与分散性,实验结果表明,金属钼的活性物种呈现超薄的纳米片状结构,具有良好的分散性,在载体上均匀分布,有效提高了催化加氢反应的性能;通过XPS和TEM表征,表明了硫掺杂催化剂的活性物种为MoS₂,并产生了高价态的氧化钼,共同作用于芘的催化加氢反应;硫的掺杂提供了硫空位,产生了更多活性位点,从而提高了催化剂活性;通过催化加氢反应,系统地考察了反应温度、氢气压力、反应时间、催化剂质量、硫脲添加量对催化加氢反应性的影响,实验结果表明,在反应温度为300℃,氢气压力为6 MPa,反应时间为2 h,催化剂质量为0.5 g,硫脲添加量为2 mmol时,MoS₂-2/NF催化剂的芘转化率是未掺杂硫的MoO_x/NF催化剂的芘转化率的2.43倍,并且...     

甲烷部分氧化过程Rh负载的泡沫独石的稳定性

研究了不同孔径的Rh泡沫独石催化剂在甲烷部分氧化过程中的稳定性. 结果表明,长度3 mm、Rh负载量0.3%(w)、孔径0.32 mm的泡沫独石催化剂与长度10 mm、Rh负载量0.3%(w)、孔径0.576 mm的泡沫独石催化剂具有相同的初始催化性能,但小孔径催化剂的失活速率仅为大孔的1/5. 建立了耦合基元反应动力学的计算流体力学模拟平台,模拟了所用的2种催化剂的内部浓度场和催化剂表面温度. 小孔径催化剂具有更大的单位体积催化表面积,使放热氧化反应的反应速率提高了1.1倍,而将吸热的重整反应速率提高了3.7倍. 小孔径催化剂强化催化剂床层内蒸汽重整反应,其热点温度比大孔径催化剂低171℃. 孔径0.576 mm的催化剂将单位体积催化表面积增大8倍,能使催化剂的热点温度降低235℃.     

树脂固体酸催化剂用于合成尿囊素研究

对三阳离子交换树脂在乙醛酸与尿素缩合反应中的催化活性进行了研究。实验得到其最佳反应条件为：尿素与乙醛酸摩尔比4：1，反应温度70℃，反应时问8h。在此条件下，尿囊素产率达到69．6％。实验结果还表明，阳离子交换树脂催化剂优于HZSM-5分子筛催化性能。