我国无机陶瓷膜发展现状及展望

我国无机陶瓷膜经过十多年的发展,在医药、化工、食品、环保等众多领域获得了广泛的应用,成为我国高性能膜材料领域发展最为迅速、也是最有发展前景的品种之一.本文介绍了"十二五"期间国家与膜材料相关的政策支持,国内知名的研究平台与膜企业,分析了无机陶瓷膜材料的技术进展、应用领域和市场前景,提出通过建立面向应用过程的陶瓷膜材料设计的理论框架,实现陶瓷膜材料设计与过程工艺参数的协同优化,促进陶瓷膜应用技术的快速发展.在国家节能减排重大需求的背景下,由材料特性所决定,无机陶瓷膜将在苛刻条件下的过程工业领域中发挥重要的作用,其集成技术的应用也将受到重视,应用领域和应用规模将进一步扩大,为陶瓷膜的发展带来前所未有的机遇.     

助剂对Pt/γ-Al_2O_3催化剂丙烷脱氢性能的影响

采用一系列金属氧化物助剂(Ce,Sn,Zn,V,La,C r,Fe,Zr,M n的氧化物)对Pt/γ-A l2O3催化剂进行修饰,通过丙烷催化脱氢反应考察了不同助剂对Pt/γ-A l2O3催化剂脱氢性能的影响。研究结果表明,经修饰的Pt/γ-A l2O3催化剂的脱氢性能有不同程度的改善。加入CeO2,SnO2,ZrO2助剂,Pt/γ-A l2O3催化剂的丙烷脱氢活性显著提高,丙烷的初始转化率分别提高了9.2%,8.2%,8.1%;加入ZnO助剂,丙烯选择性显著提高,丙烯初始选择性高达97%;SnO2助剂对改善Pt/γ-A l2O3催化剂的稳定性效果最好。采用氢气程序升温还原对催化剂进行表征,表征结果显示,金属氧化物助剂经还原后仍以氧化态形式存在,未以单质形式与铂形成合金。     

一步法二甲醚合成催化剂的研究

制备合成气一步法二甲醚合成催化剂 ,并通过固定床管式反应器对催化剂进行评价。考察了催化剂活性组分对二甲醚合成转化率、选择性的影响 ,催化剂制备方法对催化剂活性的影响。最后优化出Cu -Zn -A和分子筛的相对比例范围 ,确定共沉淀法为制备方法。     

Ce对Pt-Sn/Al_2O_3催化剂在H_2/O_2体系中丙烷催化脱氢的影响

提出在丙烷临氢催化脱氢过程中引入少量氧,让氧和氢燃烧提供催化脱氢过程所需热量,同时使反应向脱氢方向移动的脱氢过程.脱氢测试表明,在H_2/O_2体系中催化剂的稳定性最为关键.以Pt-Sn/Ce-γ-Al_2O_3为催化剂,氧的引入可以显著提高丙烷的转化率、消除积碳、提高催化剂活性和补偿反应所需的部分热量,并获得较高的丙烯收率.积碳定量分析,氢脉冲吸附的测试表明,Ce的存在是维持催化剂稳定性的关键因素,它的存在可以增强Pt粒子抗烧结的能力和稳定催化剂的表面结构,同时还可以通过参与反应提高丙烷脱氢反应速率.     

天然气和二氧化碳转化制合成气的研究 Ⅶ.氧气的影响

采用固定床流动反应装置,考察了镍负载型催化剂上氧气对天然气和CO_2转化制合成气催化性能的影响,测定了催化剂的床层温度分布曲线.发现,随镍负载量增大,产物合成气摩尔百分含量迅速增大,当镍负载量达到一定值后,合成气含量保持不变.当原料气按化学计量比进料时,在800℃产物合成气的干基组成可以达到95%～96%(mol).氧气的加入对合成气含量影响较小,但可以在较宽范围(1.07～0.50)调节CO/H_2的比例.在800℃,CH_4:CO_2:O_2=35:35:17.5(ml/min)条件下,Ni-5催化剂连续使用280h,其活性和选择性几乎保持不变,说明催化剂具有良好的稳定性.在天然气和二氧化碳转化反应体系引入氧气,可以明显地缓和反应体系的强吸热效应,为降低能耗和增大反应器直径从而提高产量提供了可行性.     

新型甲烷部分氧化制合成气反应器的构型

在甲烷部分氧化制合成气反应研究中,向传统固定床反应器(CFR)中添加特殊设计的不锈钢氧气气体分布器,构成了带氧气气体分布器的固定床反应器(GDR).在GDR中,一路～80%的O2通过氧气气体分布器径向均匀分布直接进入催化剂床层,另一路～20%的O2则与CH4、H2O混合从反应器侧面入口进入体系参加反应,这样有效地降低催化剂入口段发生放热反应所带来的床层热点,使床层温度分布更加均匀,同时也增加了体系操作的安全性.     

CH_4,CO_2,CO对钯复合膜透氢性能的影响

采用化学镀法制备了钯复合膜。在200~450℃下,恒定H2进气量和总进气量,以N2为平衡气,H2-N2混合气为参比气,考察了不同含量的CH4,CO2,CO对钯复合膜透氢性能的影响。实验结果表明,对钯复合膜的透氢性能,CH4几乎没有影响,CO2的影响较小(透氢量的降低率小于5%),CO的影响最大。体积组成为98%H2-2%CO的混合气,在300℃时钯复合膜透氢速率下降幅度明显增大。用扫描电子显微镜、X射线能谱仪、X射线衍射仪对透氢后的钯复合膜进行表征,表征结果显示,钯复合膜表面有少量积碳,说明在钯复合膜表面上发生了CO的歧化反应。     

反应条件对Co/SBA-15催化剂Fischer-Tropsch合成性能的影响

采用初湿浸渍法制备了 Co/SBA—15催化剂,采用 N_2物理吸附、X 射线衍射和透射电子显微镜等方法对载体和催化剂进行了表征;在小锈钢固定床反应器中,对 Co/SBA—15催化剂的 Fischer—Tropsch 合成性能进行r评价,考察了反应温度、反应压力及合成气空速对 CO 转化率和产物选择性的影响,得到了 CO 转化率与反应温度、反应压力和合成气空速间的定量关系,并给出了数学表达式。实验结果表明,CO 转化率与反应温度呈指数关系、与反应压力呈线性关系、与合成气空速呈反比关系,过高或过低的反应温度、低反应压力和大合成气空速都不利于长链烃的生成。同时考察了反应时间对 Co/SBA-15催化剂 Fischer-Trop-sch 合成性能的影响。随反应时间的延长,CO 转化率降低,产物选择性变化不大,在考察反应温度、反应压力及合成气空速的影响时,可以忽略反应时间的影响。     

氨分解反应纳米镍基催化剂的研究

通过对共沉淀法制备镍基催化剂前驱体的优化处理得到了具有纳米结构的Ni/Al2O3催化剂,并在常压连续微反装置上分别对其氨分解反应活性进行评价。采用BET、XRD、TEM、H2-TPR和NH3-TPSR表征方法对催化剂物化性质进行表征。结果表明,镍基催化剂前驱体优化处理后,提高了催化剂的比表面积、平均孔径,提高了活性组分的分散度和还原度,有效地调变了活性组分与载体之间的相互作用,降低了催化剂表面N原子的脱附温度,最终提高了催化剂的氨分解反应活性。     

超薄金属钯复合膜表面缺陷修饰的研究

通过对化学镀制备的超薄金属钯复合膜的表面缺陷进行修饰,进而控制缺陷位的尺寸,然后通过补镀处理制备了致密超薄金属钯复合膜。同修饰前的钯复合膜相比,表面修饰后制备的钯复合膜厚度略微增加,从0.87μm增大至3.01μm;氢气渗透速率略降,但H2/N2理想分离因子却显著增加。400℃,100kPa下,修饰前钯复合膜的氢气渗透速率为0.5934mol·m-2·s-1,H2/N2理想分离因子为123,修饰后钯复合膜的氢气渗透速率达到0.2967mol·m-2·s-1,H2/N2理想分离因子为5007,这表明本文采用的表面缺陷修饰方法可有效修复钯膜表面针孔和缺陷。