原料气中CO_(2)体积分数对铜钼基催化剂合成低碳醇的影响北大核心CSCD

文章采用冷冻干燥法制备了以SiO气凝胶为载体的Cu-Mo基催化剂,在固定床反应器中评价其催化CO_(2)加氢合成低碳醇的性能,考察了原料气中CO_(2)体积分数对合成反应的影响。结果表明:在压力为5 MPa,空速为2000 h,n(H)/n(CO_(2))=2,温度为260℃反应条件下,当CO_(2)体积分数为0.92%时,反应产物中总醇选择性达34.23%,CO_(2)H在总醇中的质量分数达55.55%,催化剂催化合成低碳醇的性能较好。液体产物低碳醇中主要以甲醇、乙醇和正丙醇为主,在总醇中的质量占比高达97%。原料气中引入CO_(2)会促进逆水汽变换反应发生而降低CO_(2)的转化率;随着CO_(2)浓度的增大,CO_(2)在催化剂孔道内部的扩散受到抑制而变慢,有利于增加低碳醇的选择性和降低副反应的发生。     

利用生物质盐酸水解废液制备木糖醇

以生物质盐酸水解发酵制酒精的废液为原料,利用其中不易被发酵的木糖制备高附加值的木糖醇。考察了利用传统的骨架镍作催化剂,在反应压力6.5MPa,反应温度130±5℃,催化剂用量为6.0g,接触时间为60min的条件下,木糖的转化率达95%以上,经此方法制备的木糖醇晶体达到要求。     

钯碳催化木质素模型化合物制备烷烃的试验研究

针对木质素的转化,以木质素模型化合物愈创木酚催化加氢脱氧制备烷烃为模型反应,研究酸溶液中,活性炭负载Pd、Pt、Ru、Rh金属催化剂的催化性能。研究发现:在测试的催化剂中,Pd/C催化剂显示出较高催化加氢脱氧性能,烃类产物收率达到80%。随后,考查反应条件对催化性能的影响,发现在适中反应温度(200~250℃)、酸浓度(0.5wt%~1.0wt%)和较高氢气压力(5MPa)下,反应有利于烃类产物的生成。最后,探讨愈创木酚加氢脱氧的反应历程。     

纤维素温和条件下一步水热法制备甲烷的研究

生物质发酵法制备甲烷存在甲烷收率低、CO₂含量高等问题。本研究以纤维素为原料,在温和条件下采用水热催化转化的方法制备甲烷。对一系列催化剂进行了考察,发现Ru/C对该反应的催化活性最高。采用Ru/C催化剂进一步考察了一系列反应条件,结果表明,升高反应温度、延长反应时间、增加催化剂用量以及提高氢气初始压力对甲烷的生成具有促进作用。在1 MPa H₂、220℃、12 h反应条件下,甲烷碳摩尔收率最高,达88%,反应过程中无CO₂产生。采用TEM、BET、XRD和FT-IR等对催化剂进行了表征,结果表明,Ru/C催化剂的高催化活性可能与催化剂本身比表面积大、钌粒子颗粒小且分散均匀的特性有关。本研究采用的催化转化方法具有甲烷收率高、CO₂排放量小（<5%）、反应条件更为温和等特点。     

生物质气合成二甲醚实验研究

采用水蒸汽气化木屑制备生物质气,在下游的重整反应器内,通过两段催化重整焦油,焦油裂解率高得96.70%.在双功能催化剂JC207/HZSM-5催化剂上,对生物质气合成二甲醚进行了实验研究.利用原生物质气以及脱碳生物质气考察了不同温度、压力和空速对合成二甲醚的影响.结果表明,在260℃,4 MPa、2400 L/(kgcat·h)条件下,原生物质气的CO单程转化率达到67.95%,单位质量催化剂的最大二甲醚时空收率0.338g/(gcat·h).脱碳生物质气的CO单程转化率达到75.52%,单位质量催化剂的最大二甲醚时空收率0.583g/(gcat·h).     

超临界甲醇中复合金属氧化物催化木质纤维生物质转化为液体燃料：反应温度的影响

以类水滑石为前驱体,制备2种Cu基复合金属氧化物(CMO)催化剂。X射线衍射分析(XRD)显示,Ni的加入可降低CMO的结晶度,使得晶粒变小,有利于金属的分散。在超临界甲醇(sc-MeOH)介质中,考察2种催化剂对木质纤维生物质液化反应的催化性能。在无催化剂时,生物质液化的液体产物以酸类和呋喃类为主。加入催化剂后,产物以酮类和醇类为主,表明CMO可有效促进生物质催化液化转化为液体燃料。探讨反应温度对液化反应产物组成与分布的影响,结果显示甲醇的临界温度是生物质氢解的关键,当反应温度高于甲醇的临界温度(239℃)时,CMO能有效催化裂解甲醇,为生物质组分的氢解提供氢当量。温度越高甲醇裂解提供的氢当量越多,生物质液化产物中作为液体燃料的组分随温度的升高逐渐增加。     

MoO3催化剂上苯酚加氢脱氧制取芳烃研究

以(NH_4)_6Mo_7O_(24)·4H_2O为前驱体通过简单的焙烧方法制备非负载型MoO_3催化剂,通过低温N_2吸附、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和H_2程序升温还原(H_2-TPR)技术对催化剂特性进行表征,以苯酚为模型化合物进行加氢脱氧实验制备以苯为主要产物的芳烃化学品。重点考察反应温度、反应时间、反应气组成等参数对苯酚转化率、目标产物苯选择性的影响,并就氧化钼催化加氢脱氧反应机制及催化剂的可重复使用性能进行讨论与考察。实验结果表明,在340℃、0.5 MPa H_2与3.0 MPa N_2混合气氛的优化工况下,苯酚的转化率达到98.1%,产物苯选择性达到99.5%。MoO_3催化材料中的氧缺陷位是催化苯酚分子中C_(AR)—OH键直接氢解生成芳烃苯的主要活性位。此外,MoO_3重复使用3次后催化活性仍无明显下降,表明该催化剂的加氢脱氧催化活性具有良好的稳定性。     

基于正交法的生物质焦油中苯酚气化制氢研究

采用正交实验法和极差分析法,以苯酚作为生物质焦油模化物,Si C多孔泡沫陶瓷作为催化剂负载体,实验研究不同气化反应条件和不同催化剂制备条件对苯酚气化制氢的H_2产率、气化效率和H_2浓度的影响。结果表明:气化反应温度和催化剂煅烧时间是影响气化指标的关键因素。H_2产率最优时对应的反应条件为气化反应温度800℃,水碳比(S/C)为6,催化剂负载量为6%;H_2产率最优时对应的催化剂制备条件为煅烧时间1 h,煅烧温度700℃,孔隙率为20 ppi。     

亚临界甲醇中固体催化剂催化酯交换反应的活性比较

对几种固体催化剂用于亚临界甲醇与大豆油的酯交换反应制备生物柴油的催化活性进行了研究。考察在不同催化剂作用下酯交换反应产物中脂肪酸甲酯（FAMEs）含量随反应时间的变化规律。结果表明。在醇油摩尔比为40，反应温度为180℃，反应压力为2～3MPa，催化剂用量为3g及反应时间为10min的条件下，K2O／γ-Al2O3催化酯交换反应的产物中FAMEs含量达90％。     

响应面法优化生物质基固体酸催化剂的制备

以获取生物质基固体酸催化剂制备的最佳工艺条件为目的,利用生物质玉米秸秆为原料,设计碳化时间、碳化温度、磺化时间、磺化温度四因素三水平Box-Behnken试验,通过催化剂催化水解玉米秸秆所得还原糖得率进行表征,采用响应面法确定玉米秸秆碳基固体酸催化剂的最佳制备工艺。结果表明,实验数据建立的二次多项式数学模型显著性极高(P0.0001),相关系数R2=0.9981,预测值与实验值具有很好的拟合度。通过二次回归模型得到玉米秸秆基固体酸催化剂制备的最佳工艺条件为:碳化温度548.78℃、碳化时间13.67 h、磺化温度120.82℃、磺化时间6.83 h。在此条件下获得的生物质碳基固体酸催化剂催化水解玉米秸秆所得还原糖的得率为7.978%,预测值为7.983%,二者相差0.005%;比其他固体酸催化剂催化水解纤维素所得还原糖得率可提高65%,说明用此模型来优化玉米秸秆基固体酸催化剂的制备工艺是可行的。     

基于超临界乙醇的竹子与聚乙烯共液化研究

结合生物质的可再生特性和塑料的可作为供氢体系的优点,将超临界流体(SCF)技术用于生物质热解,以得到环境友好型的生物燃油.实验研究了竹子和聚乙烯在超临界乙醇中进行共热解的工艺参数和技术条件.并应用气质联用仪(GC-MS)对生物油产物进行分析.结果表明,竹子和甥料在恰当的工艺条件下,可以获得良好的液化效果,共液化率高于竹子的单独液化率.反应温度在250～290℃间,在不加入催化剂的条件下,竹子与聚乙烯的共液化率为40.6%;在加入碳酸钾催化剂下,共液化率达62.6%.通过GC-MS分析,热解产物中主要含C12以下的醇类、酯类、酮类和醚类,适合作为点燃式内燃机的燃料.     

秸秆合成气催化合成甲醇催化剂优化试验研究

生物质能是一种可再生能源,为了研究秸秆类生物质转化为燃料甲醇以有效地利用生物质能,采用热化学方法在下吸式固定床气化炉中生产低热值燃气,对该燃气进行脱硫、脱氧、焦油催化分解、纯化、配氢等优化试验,制备出秸秆合成气。在直流流动等温积分反应器中进行了催化合成甲醇的试验,在235℃和5MPa条件下进行了催化剂种类及粒度对合成甲醇的影响试验。试验结果表明:合成甲醇的适宜催化剂型号为C301,最优化颗粒粒度为0.833mm×0.351mm,该研究为生物质(秸秆)气催化合成甲醇的深入研究提供了基础数据。     

多种金属修饰的Ce/MCM-41催化解聚木质素的研究

采用共沉淀法和化学还原法制备一系列金属修饰的Ce/MCM-41分子筛催化剂。通过透射电镜(Transmission Electron Microscope,TEM)TEM对催化剂进行表征,并对La(Ni、Co)/Ce/MCM-41系列催化剂在二氧六环-水体系中催化解聚木质素的性能进行研究。试验结果表明:在该系列催化剂中Ni/Ce/MCM-41催化效果较好,在Ni负载量为20%、反应温度为260℃、反应时间为60 min、H2压力为2 MPa的反应条件下,解聚产物中乙醚萃取物达到46.1%。其中,主要单体产物为2-甲氧基酚、4-甲基愈创木酚、4-乙基愈创木酚、4-丙基愈创木酚。     

污泥直接液化制取生物质油试验研究

采用热化学直接液化技术处理污泥,考察了试验过程中温度、催化剂和反应停留时间3个因素对反应的影响,成功获取生物质油,并对反应产物进行分析。结果表明,温度控制在250℃、采用催化剂N且停留70 min时,可获取较高生物质油产量,产油率达25.4%。同时,处理后固体残渣体积仅为原料污泥的10%,不含寄生虫、病毒等有害微生物。该处理方法为污泥资源化、减量化、无害化处理提供了一个新途径。     

镁铝氧化物催化生物质衍生物的羟醛缩合研究

研究了在水相中加工生物质衍生物制备液体燃料的新方法。制备镁铝氧化物固体催化剂,在40℃下,考察糠醛和丙酮在催化作用下的羟醛缩合反应的动力学;以稀硫酸为催化剂制备纤维素的水解液,在40℃下,研究镁铝氧化物催化剂对纤维素水解液羟醛缩合反应的催化作用,得到了纤维素水解液羟醛缩合反应后的不溶于水的油性产物。     

生物质气一步法合成二甲醚本征动力学研究

采用双功能催化剂,在压力3～6MPa,反应温度220～270℃,质量空速3.0～6.0L/(gcat.h)条件下,在固定床反应器中对脱碳生物质气一步法合成二甲醚动力学进行研究。用单纯形法与遗传算法相结合进行优化拟合模型参数,回归得到对应于甲醇合成、甲醇脱水和水煤气变换反应的反应动力学表达式,经检验该模型可靠,模型计算值与实验数据吻合良好。     

pH值对胶体法制备IrO2催化剂性能的影响

采用胶体法制备IrO_2析氧阳极催化剂材料,通过X射线衍射(XRD)、BET比表面积测试(BET)、扫描电子显微镜(SEM)、循环伏安法(CV)和稳态极化曲线(OER)等多种方法对催化剂的物理化学性能进行表征,研究在胶体法中不同的pH值对固体聚合物水电解析氧催化剂的性能影响。结果表明,尽管合成反应的pH值不同,但胶体法合成的IrO_2均可形成金红石相结构,且SEM观察其形貌结构相似;随着反应pH值的不断增大,IrO_2催化剂粉体的比表面积反而略有降低,电化学活性面积也相对减小,然而其析氧反应活性变化规律却与之不尽相同,当pH值为9时,合成的IrO_2催化剂表现出最佳的析氧反应活性。故而,pH值为9的反应条件可作为胶体法制备催化剂的最佳合成条件。     

玉米芯在超临界水中气化制氢实验研究

以玉米芯为原料,羧甲基纤维素纳(CMC)为添加剂,利用连续管流反应器,在反应压力为22.5MPa~27.5MPa、反应器壁温为550℃~650℃、反应停留时间为0.33min~0.67min、物料浓度为3wt%~6wt%的条件下,对玉米芯超临界水气化制氢进行了实验研究。利用正交实验设计与分析方法,得到实验条件范围内玉米芯超临界水气化制氢的最佳反应参数,同时对气化过程主要操作参数的影响进行了分析。实验表明温度对气化影响最大,高温度有利于产氢,气化制氢的最佳压力为25MPa,反应停留时间越长气化越完全,低浓度生物质比高浓度生物质更容易气化。     

响应面法优化生物质基磁性固体酸催化玉米秸秆直接水解制备糠醛的研究

以获取玉米秸秆水解制备糠醛的最佳工艺条件为目的,研究在有机溶剂甲苯的存在下,以生物质基磁性固体酸作为催化剂,玉米秸秆为原料,利用Design-Expert.V8.0.6.1中的Response Surface模块设计4因素(萃取剂用量、催化剂用量、水解温度、水解时间)3水平的Box-Behnken试验,通过分光光度法测定水解液中糠醛得率,确定生物质基磁性固体酸催化玉米秸秆直接水解制备糠醛的最佳工艺条件。结果表明,通过Box-Behnken试验数据建立的二次多项式数学模型的P=0.00030.01,失拟项P=0.0010.01,达到极显著水平,校正决定系数R~2=0.9922,预测值与实验值具有很好的拟合度。通过二次回归模型得到生物质基磁性固体酸催化玉米秸秆直接水解制备糠醛的最佳工艺条件为:萃取剂用量25 mL,催化剂用量2.5 g(以1 g生物质原料为标准),水解温度158.8℃,水解时间4.1 h。在该条件下直接水解玉米秸秆所得糠醛得率为5.07%,预测值为5.08%,两者相差0.01%,模型拟合度好,重复性好;说明用此方法直接水解玉米秸秆制备糠醛是可行的。     

基于Ni/Al2O3整体式催化剂的生物质气化合成气甲烷化研究

以生物质气化模拟合成气H2/CO/N2为原料气,以堇青石蜂窝陶瓷为基体制备Ni/Al2O3整体式催化剂,通过扫描电镜(SEM)、比表面积(BET)、X射线衍射(XRD)、程序升温反应法(TPR)、热重分析(TG)等表征分析手段,考察催化剂制备方法(浸渍法和溶胶-凝胶法)、温度(250~550℃)及空速GHSV(6000~14000 mL/(g·h))对催化剂甲烷化性能的影响。结果表明:浸渍法制备的Ni/Al2O3催化剂(DIP-Ni/Al2O3)与溶胶-凝胶法制备的Ni/Al2O3催化剂(SGNi/Al2O3)相比,前者甲烷化性能较好。在H2、CO、N2物质的量之比为3∶1∶1且空速为10000 mL/(g·h)条件下,浸渍法制备的Ni/Al2O3催化剂在400℃时甲烷化性能最佳,且该条件下CO转化率为98.6%,CH4选择性为90.9%。当H2、CO、N2物质的量之比为3∶1∶1且温度为400℃时,在实验空速范围内,浸渍法制备的Ni/Al2O3催化剂CO转化率和CH4选择性均基本稳定在90%,甲烷化性能较好。