工程化学在过程装备与控制工程专业的教改

针对过程装备与控制工程专业卓越班的工程特点和培养要求,对工程化学课程在教学目标与任务、课程内容体系、教学手段、考核方法等方面进行了改革和探索。在教学过程中,将科学前沿与课堂内容结合,注意激发学生学习兴趣,培养创新意识,收到了良好的教学效果。     

LaFeO3甲烷氧化催化剂的表征及反应性能评价

采用高温熔融法制备出LaFeO3系列催化剂,利用XRD,BET,XPS等分析手段对催化剂样品进行了表征,并通过CH4/O2切换反应考察了催化剂的反应性能.结果表明,纯LaFeO3催化剂具有2个O1s峰,低结合能的氧归属为晶格氧,高结合能的氧归属为吸附氧;负载型的催化剂除了含有晶格氧和吸附氧外,还含有大量与Al2O3结合的表面氧;加入助剂会降低各种结合状态氧的结合能;高温熔融致使催化剂中晶格氧的结合能降低.采用挤条法制备的活性组分质量分数为40％的Al基新鲜LaFeO3催化剂反应性能最佳,其CH4转化率、CO选择性分别为87.9％,97.1％,且产物H2/CO（摩尔比）为2.     

Effect of calcination temperature and reaction conditions on methane partial oxidation using lanthanum-based perovskite as oxygen donor

We investigated the effect of calcination temperature, reaction temperature, and different amounts of replenished lattice oxygen on the partial oxidation of methane （POM） to synthesis gas using perovskite-type LaFeO3 oxide as oxygen donor instead of gaseous oxygen, which was prepared by the sol-gel method, and the oxides were characterized by XRD, TG/DTA, and BET. The results indicated that the particle size increased with the calcination temperature increasing, while BET and CH4 conversion declined with the calcination temperature increasing using LaFeO3 oxide as oxygen donor in the absence of gaseous oxygen. CO selectivity remained at a high level such as above 92%, and increased slightly as the calcination temperature increased. Exposure of LaFeO3 oxides to methane atmosphere enhanced the oxygen migration of in the bulk with time online owing to the loss of lattice oxygen and reduction of the oxidative stated Fe ion simultaneously, The high reaction temperature was favorable to the migration of oxygen species from the bulk toward the surface for the synthesis gas production with high CO selectivity. The product distribution and evolution for POM by sequential redox reaction was determined by amounts of replenished lattice oxygen with gaseous oxygen. The optimal process should decline the total oxidation of methane, and increase the selectivity of partial oxidation of methane.     

采用异形催化剂的两段法CPO制合成气工艺研究

介绍了采用异形催化剂的固定床两段法催化部分氧化制合成气的新工艺 ,对异形La -Mn钙钛矿催化剂上发生的甲烷催化燃烧反应进行了考察 ,研究了温度、压力及空速等工艺条件对两段法造气工艺的影响 ,结合异形La助Ni基催化剂进行了两段法联合制合成气工艺条件的研究 ,并考察了床层压降、催化剂机械强度等异形催化剂的物性。结果表明 ,采用异形催化剂在催化剂活性、操作安全性和提高能效等方面更适合于两段法制合成气工艺的放大研究。异形催化剂具有良好的机械性能 ,可有效的降低床层压降并使床层具有更加稳定均匀的热波分布。     

用于二甲醚羰基化反应的丝光沸石催化剂改性研究进展

丝光沸石催化二甲醚羰基化反应具有反应条件温和、产物选择性高等优点，近年来逐渐成为研究热点。丝光沸石因具有独特的结构，对二甲醚羰基化反应具有较高的催化效率，但同时也存在易积炭失活、寿命短、稳定性较差的问题。本文介绍了近年来研究人员为了克服上述问题对丝光沸石进行的各种改性研究的进展。目前，常用的改性方法包括酸中心调控、介微孔复合、形貌与晶粒尺寸调控和金属修饰四类，四种改性方法可通过调节反应活性中心数量、提高传质效率及抑制积炭来提高丝光沸石催化剂的活性和稳定性，但各有侧重。基于现有成果，丝光沸石催化剂下一步的改性研究重点是在强化传质的前提下通过各种方法来脱除或消灭位于传质通道中的积炭中心。     

AFeO3(A=La,Nd,Sm,Eu)钙钛矿中的晶格氧用于天然气部分氧化制合成气

介绍了将钙钛矿中的晶格氧用于天然气部分氧化制合成气的新方法,对AFeO3(A=La,Nd,Sm,Eu)钙钛矿催化剂上发生的甲烷催化部分氧化反应进行了考察.研究了不同A位元素、反应温度、再氧化时间等条件对AFeO3催化剂催化部分氧化性能的影响.结果表明,稀土金属(La,Nd,Sm,Eu)占据A位的AFeO3钙钛矿型催化剂中的晶格氧适于甲烷选择性氧化制合成气,在完全氧化的LaFeO3催化剂上存在少量的强氧化性氧物种,通过控制再氧化条件,可使CH4在LaFeO3催化剂的作用下,高转化率(～92%)、高选择性(96%)地生成合成气.     

挤条法制备负载型LaFeO3催化剂用于CH4氧化反应的研究

钙钛矿型催化剂LaFeO3用于CH4选择氧化制合成气具有良好的反应性能,但存在强度差及比表面积小的缺点。采用硝酸铝和氨水滴定制备氢氧化铝前驱体与LaFeO3活性组分机械混合,通过挤条等步骤制备了系列催化剂,并通过XRD、切换、脉冲、程序升温等反应研究了活性组分、助剂、温度等对催化剂反应性能的影响。实验测定结果表明,所制催化剂强度都高于200N/cm,且反应性能良好。     

草酸处理对丝光沸石催化二甲醚羰化反应性能的影响

丝光沸石是二甲醚羰基化反应的高活性催化剂，通过对其酸中心进行调控是进一步提高其催化性能的有效方法。采用不同浓度的草酸溶液对丝光沸石进行了酸处理，通过X射线粉末衍射、N2吸附-脱附、扫描电子显微镜、氨气-程序升温脱附、吡啶-红外等技术手段对草酸处理前后丝光沸石结构及酸中心的变化进行了表征。结果表明：草酸处理对丝光沸石的相对结晶度、晶型影响较小，但能够通过“蚀刻”或络合作用有效脱除部分酸中心，尤其是优先脱除十二元环孔道中的酸中心，同时能够在颗粒中制造出部分介孔、提升丝光沸石的介孔孔容。适当浓度的草酸处理能够有效提高丝光沸石的二甲醚羰基化反应活性，二甲醚转化率明显升高，乙酸甲酯选择性仅略有下降。草酸浓度过高时会脱除部分羰基化反应的活性中心，从而导致催化活性的降低。为丝光沸石的酸中心调控及其二甲醚羰基化反应活性的提高提供了简单有效的方法。     

钙钛矿型氧化物LaFe1-xCoxO3制备及其甲烷部分氧化催化性能研究

用溶胶-凝胶法制备了钙钛矿型LaFe1-xCoxO3（x=0,0．2,0．4,0．6,0．8,1．0）系列样品,分别用程序升温还原（H2-TPR）和程序升温表面反应（CH4-TPSR）考察了催化剂表面的氧消耗过程及甲烷与催化剂表面氧物种的反应。结果表明,催化剂上存在两种氧物种,强氧化性氧物种和弱氧化性氧物种。随着Co含量的增大,甲烷在催化剂上发生的氧化反应从以部分氧化为主向深度氧化为主逐渐过渡,对部分氧化制合成气不利。     

晶格氧用于轻烃的选择氧化

In this paper, selective oxidation of n-butane to maleic anhydride (MA) and partial oxidation of methane to synthesis gas with lattice oxygen instead of molecular oxygen are investigated. For the oxidation of butane to MA in the absence of molecular oxygen, the Ce-Fe promoted VPO catalyst has more available lattice oxygen and provides higher conversion and selectivity than that of the unpromoted one. It is supposed that the introduction of Ce-Fe complex oxides improves redox performance of VPO catalyst and increases the activity of lattice oxygen.For partial oxidation of methane to synthesis gas over LaFeO3 and Lao.8Sro.gFeO3 oxides, the reaction with flow switched between 11% O2-Ar and 11% CH4-He at 900℃ was carried out. The results show that methane can be oxidized to CO and H2 with selectivity over 93% by the lattice oxygen of the catalyst in an appropriate reaction condition, while the lost lattice oxygen can be supplemented by air re-oxidation. It is viable for the lattice oxygen of the LaFeO3 and La0.8Sr0.2FeO3 catalyst instead of molecular oxygen to react with methane to synthesis gas in the redox mode.