费托合成蛋壳型催化剂活性组分厚度的模拟计算

采用Comsol-Multiphysics软件对蛋壳型Co基催化剂费托合成反应体系进行了CFD模拟计算。通过建立合理的费托合成催化剂颗粒三维模型进行计算,重点研究了催化剂活性组分厚度对费托合成反应产物分布、温度分布以及转化率的影响。结果表明:费托合成反应内扩散阻力较大,CO在催化剂表面和内部存在明显的浓度差。且由于H_2的扩散速率远大于CO的扩散速率,导致催化剂颗粒内部氢碳比很高,不利于油类和蜡类物质的生成;随着催化剂活性组分厚度的增加,CO转化率逐渐提高,甲烷和低碳烃的选择性逐渐增大,而C_(10)H_(22)和C_(22)H_(46)的选择性逐渐减小;催化剂颗粒内部的温度峰值逐渐向催化剂内部移动,不利于反应热的转移。对于尺寸为?2.5 mm的蛋壳型球形催化剂,较佳的催化剂活性组分厚度为0.125 mm。     

合成气在双层床反应器上直接转化为低碳烯烃

<正> 在双层床反应器上依次装填Fe-Cu-Al基费托催化剂和ZSM-5裂化催化剂,将合成气直接转化为C_2～C_4烯烃。研究了费托和裂化催化剂的性能对CO转化率和产物选择性的影响。费托催化剂的炭化行为和加氢特性与碳链增长和碳链终止反应有关,通过优化Fe-Cu-Al费托催化剂中促进剂     

Fe-M(M=V、Cr、Mn)熔铁催化剂的费-托合成反应性能研究

采用高温熔融法制备了一系列Fe_3O_4-FeO基Fe-M(M=V,Cr,Mn)熔铁催化剂,考察了其在n(H_2)/n(CO)=1.5、反应温度320℃、反应压力2.0 MPa和空速11400 h~(-1)条件下的费托合成反应(FTS)催化性能,研究了V、Cr、Mn助剂对Fe_3O_4-FeO基熔铁催化剂FTS催化性能的影响。并结合X射线衍射(XRD)、H_2程序升温还原(H_2-TPR)、H_2/CO/CO_2程序升温脱附(TPD)等手段对反应前后催化剂的物化性能进行表征。结果表明,Mn、V、Cr助剂的添加都增加了催化剂表面的碱性,提高了低碳烯烃选择性(C_2~=～C_4~=)。其中,添加V和Cr助剂后的催化剂,CO的转化率都有所降低,C_(5+)高碳烃选择性也大幅度降低。虽然V助剂的添加其产物中低碳烯烃选择性提高最多,但是其CO转化率大幅度下降。而Mn助剂添加后,其CO转化率最高,副产物CH_4选择性最低,且目标产物低碳烯烃选择性升高。因此,Mn是Fe_3O_4-FeO基熔铁催化剂费-托合成反应有利的助催化剂。     

费托合成铁基催化剂浆态床反应性能的研究

为了获得工艺参数对铁基催化剂费托合成产品分布的影响规律,在浆态床反应器中考察了反应温度、反应压力、氢碳比、空速对铁基催化剂费托合成反应性能的影响。结果表明,温度升高时,催化剂活性、CO_2和CH_4选择性均升高,产物向轻组分分布;压力增大时,催化剂活性和CO_2选择性升高,CH_4选择性下降,产物向重组分分布;随氢碳比的增加,催化剂活性和CH_4选择性升高,CO_2选择性下降,C_(5+)呈下降趋势;随空速增加,催化剂的活性和CO_2选择性下降,CH_4选择性上升,C_(5+)向轻质烃分布。选择合适的工艺条件,可有效改善铁基催化剂的费托合成反应性能,控制碳链长度和产物的分布,提高费托合成反应的经济性。     

DH-2催化C_4烯烃选择性叠合的研究

以炼厂FCC裂解气(混合C_4)为原料,对磺酸树脂DH-2催化剂催化C4烯烃选择性叠合进行工艺条件等方面的评价。结果表明,反应温度降低、空速增大和催化剂酸量降低均导致异丁烯和1-丁烯转化率下降,C_8烯烃(C_8~=)选择性升高,C_8~=中三甲基戊烯(TMP~=)的质量分数增多,二甲基己烯(DMH~=)的质量分数减少。另外,添加乙醇抑制剂可大大降低1-丁烯转化率,提高C_8~=选择性,在50℃、2 h~(-1)、乙醇与异丁烯物质的量比(简称醇烯物质的量比)为50%的条件下,异丁烯转化率为75. 63%,1-丁烯转化率为6. 48%,C_8~=选择性为88. 64%。     

还原工艺对费托合成铁基催化剂反应性能的影响

为获得还原参数对铁基费托合成反应性能的影响规律,利用铁基催化剂,在固定床反应器中考察还原氢碳比、温度、空速和压力对催化剂物理性能以及费托合成反应性能的影响。结果表明,在不同的还原工艺下,还原后的铁基催化剂比表面积下降,平均孔径增大;还原氢碳比和还原压力的升高抑制了催化剂的活性,CH_4和CO_2的选择性及C_2~C_4含量升高,C_(5+)含量下降,烃分布向轻质烃分布;还原温度和还原空速的增加有利于提高催化剂活性,还原温度的提高促使烃分布向轻质烃分布,还原空速的提高对产品分布影响不大。     

熔铁催化剂超临界相费托合成的研究

在固定床反应器上进行了熔铁催化剂在超临界介质存在条件下的费托合成,并与气相费托合成进行对比。结果表明,由于超临界介质具有类似气体的传质速率和类似液体的溶解能力和热容,减小了催化剂床层过热,减少了催化剂床层积炭,增加了合成气在催化剂表面浓度,促进了产物的脱附,使CO转化率提高,α-烯烃选择性和C5＋选择性增加,甲烷选择性减小。实验考察了温度、压力、合成气比例、合成气空速对超临界相费托合成反应的影响。发现当反应温度或压力低于介质的临界温度及压力时,反应性能迅速下降,说明介质仅在其临界点以上才表现出优良的超临界性能。其他反应条件对超临界相费托合成反应性能的影响类似气相费托合成。     

合成气直接制低碳烯烃用Fe/K/Mg–O–Al催化剂

传统费托合成着眼于制取蜡/油等长碳链饱和烃,其催化剂的"金属/酸性氧化物"界面可以极化和稳定反应中间体,从而促进加氢和C—C偶合,有助于较长链烷烃的生成。为了从合成气直接获取高附加值的低碳烯烃,催化剂设计理念应该与以制取较长链烷烃为目的的传统费托催化剂取法相异。该文着眼于"弱加氢金属/固体碱型载体"费托合成制低碳烯烃催化剂的基础研究,采用表面碱性的载体和碱性的钾助剂,逆转上述传统催化剂中"金属/酸性氧化物"之间界面的状况,削弱对加氢和C—C偶合的促进,达到抑制加氢、抑制C—C偶合的目的。所测Fe/K/Mg-O-Al系列催化剂的烯烷比取决于强碱性位的数量及其占总碱性位的比值。在1200℃钝化处理条件下,与简单MgO担载的弱碱性催化剂相比,复合氧化物MgAl_2O_4担载的强碱性催化剂将低碳烯烃(C_2=～C_4=)产物分布值显著提高了84%,将C_2～C_4烯烷比显著提高了266%。     

费托合成蛋壳型催化剂活性组分厚度的模拟计算

采用Comsol-Multiphysics软件对蛋壳型Co基催化剂费托合成反应体系进行了CFD模拟计算。通过建立合理的费托合成催化剂颗粒三维模型进行计算,重点研究了催化剂活性组分厚度对费托合成反应产物分布、温度分布以及转化率的影响。结果表明：费托合成反应内扩散阻力较大,CO在催化剂表面和内部存在明显的浓度差。且由于H₂的扩散速率远大于CO的扩散速率,导致催化剂颗粒内部氢碳比很高,不利于油类和蜡类物质的生成;随着催化剂活性组分厚度的增加,CO转化率逐渐提高,甲烷和低碳烃的选择性逐渐增大,而C₁₀H₂₂和C₂₂H₄₆的选择性逐渐减小;催化剂颗粒内部的温度峰值逐渐向催化剂内部移动,不利于反应热的转移。对于尺寸为?2.5 mm的蛋壳型球形催化剂,较佳的催化剂活性组分厚度为0.125 mm。     

沉淀铁催化剂上F-T合成反应的研究

制备了物相组成为 Quartz- Si O2 ,Hermatite- Fe2 O3 和 Fe2 O3 - Iron Oxide的沉淀铁催化剂 ,研究了该催化剂作用上固定床积分反应器中费托合成反应特性 .发现 2 .6MPa,80 0 h-1,H2 /CO=2 /3,2 60℃～ 2 90℃时 ,随着温度的升高 ,CO和 H2 的转化率增大 ,CO2 选择性减小 ;40 0 h-1,65 0 h-1,80 0 h-1低空速和 2 4 0 0 h-1,32 0 0 h-1,40 0 0 h-1,640 0 h-1高空速时 ,随着空速的升高 ,H2转化率、CO转化率选择性下降 ,CO2 的选择性升高 ;2 80℃ ,2 .6MPa,H2 /CO进料比 2 /3,1 /1 ,2 /1时 ,随着 H2 /CO进料比的增加 ,CO转化率 ,H2 /CO利用比和 CH4选择性都增加 ,H2 转化率和 CO2选择性减小 .     

One-step conversion of syngas to light olefins over bifunctional metal-zeolite catalyst

Light olefins(C_2–C_4) are fundamental building blocks for the manufacture of polymers, chemical intermediates,and solvents. In this work, we realized a composite catalyst, comprising Mn_xZr _yoxides and SAPO-34 zeolite,which can convert syngas(CO + H_2) into light olefins. Mn_xZr_yoxide catalysts with different Mn/Zr molar ratios were facilely prepared using the coprecipitation method prior to physical mixing with SAPO-34 zeolite. The redox properties, surface morphology, electronic state, crystal structure, and chemical elemental composition of the catalysts were examined using H_2-TPR, SEM, XPS, XRD, and EDS techniques, respectively. Tandem reactions involved activation of CO and subsequent hydrogenation over the metal oxide catalyst, producing methanol and dimethyl ether as the main reaction intermediates, which then migrated onto SAPO-34 zeolite for light olefins synthesis. Effects of temperature, pressure and reactant gas flow rate on CO conversion and light olefins selectivity were investigated in detail. The Mn_1Zr_2/SAPO-34 catalyst(Mn/Zr ratio of 1:2) attained a CO conversion of 10.8% and light olefins selectivity of 60.7%, at an optimized temperature, pressure and GHSV of 380 °C, 3MPa and 3000 h~(-1) respectively. These findings open avenues to exploit other metal oxides with CO activation capabilities for a more efficient syngas conversion and product selectivity.     

浆态床中二氧化碳加氢合成甲醇

研究了浆态床中自行开发的LP201甲醇合成催化剂上二氧化碳加氢合成甲醇的过程。探讨了不同操作条件,如温度、压力、气体空速、原料气配比等对反应的影响;考察了该催化剂在浆态床二氧化碳加氢合成甲醇过程中的稳定性。实验结果表明,浆态床二氧化碳加氢合成甲醇过程中主要产物为甲醇、CO和水;随温度的增加,CO2的转化率和甲醇产率呈现上升的趋势,但甲醇的选择性明显下降;压力的升高有利于CO2的转化率、甲醇产率以及甲醇的选择性提高;原料气空速的提高会增大甲醇产率,但同时降低CO2的转化率以及甲醇的选择性;CO2的转化率、甲醇收率以及甲醇的选择性在氢碳摩尔比4～5获得极大值。LP201催化剂的寿命考察结果表明,该催化剂具有较好的催化活性和稳定性。     

催化裂化过程中的热裂化与催化裂化

研究了催化裂化过程中热裂化反应和催化裂化反应的特点和影响因素 .结果表明反应温度、剂油比和反应时间能显著地影响热裂化反应和催化裂化反应 .采用适当的催化剂和短反应时间能抑制催化裂化过程中不利的热裂化反应 ,达到调整产品分布和产品组成的目的 .     

The influence mechanism of solvent on the hydrogenation of dimethyl oxalate

The hydrogenation of dimethyl oxalate(DMO) for the producing of C2-C4 alcohols with methanol as solvent was researched at the temperature of 270 °C to 310 °C. Ethylene glycol(EG) was the main product at low temperature and the selectivity of which was 61.9% at 230 °C. However, EG selectivity decreased sharply with the increase of temperature while ethanol became the main liquid products with the selectivity of 43.5% at 270 °C. It can be ascribed to a thorough hydrogenation of DMO at a high temperature. In addition, the promotion of Guerbet reaction led to the production of propanol and butanol. Simultaneously, the amount of gas products including CO, CO_2 and dimethyl ether(DME) also increased, which became a competition factor in the conversion of DMO to liquid products including C2-C4 alcohols. The blank test was carried out with pure methanol as feedstock with and without Cu/SiO_2 catalyst, which revealed that methanol was involved in the formation of gas products and higher alcohols on Cu-based catalyst, and the main gas product was CO.     

Ni-Co/Al_2O_3催化乙醇水蒸气重整制氢性能研究

利用浸渍法制备Ni-Co/Al2O3催化剂,考察催化剂组成、反应温度、水醇比、液体空速对乙醇水蒸气重整反应的影响。结果表明,Ni-Co/Al2O3催化剂中Co含量的增加会提高氢气和一氧化碳的选择性,降低甲烷和二氧化碳的选择性,催化剂Ni7.5Co7.5催化性能最佳,450℃时乙醇转化率达到100%,氢气选择性为79.78%,二氧化碳选择性为91.89%。反应温度会影响乙醇水蒸气重整制氢反应中相关反应的权重和产物的分布。加大水醇比降低一氧化碳选择性,提高二氧化碳选择性;提高液体空速,加大一氧化碳选择性。Ni-Co/Al2O3催化剂反应前后发生明显的物相重构,Co3O4被还原成Co,Co与Ni共同起活性作用,Co3O4作为催化剂前体在乙醇水蒸气重整中显示出良好的活性。     

镍基催化剂气固相催化丙烯腈加氢合成丙腈

为研究丙烯腈气固相加氢制备丙腈的催化剂,采用浸渍法制备了一种镍基催化剂,在固定床反应器中考察了Ni-Cu-Zn负载量、反应温度、反应压力、液时空速(LHSV)及氢腈物质的量比对催化剂性能的影响,并对催化剂的稳定性进行了研究。实验结果显示,使用质量组成为5.7%Ni、1.4%Cu、1.4%Zn的催化剂,当反应温度150℃、反应压力0.5 MPa、丙烯腈液时空速为0.24 h-1、氢腈物质的量比为12时,丙烯腈的转化率为96%,丙腈选择性可达94.9%。     

B2O3改性Na2CO3催化剂用于甲醇脱氢制无水甲醛

以B₂O₃为助催化剂,采用研磨混合法改性Na₂CO₃催化剂,在固定床反应器中催化甲醇脱氢制备无水甲醛,考察催化剂的组成和反应条件等对催化反应的影响,采用XRD、TG-DTG、N₂吸附-脱附、SEM和CO₂-TPD等对催化剂进行表征。结果表明,以B₂O₃为助催化剂采用机械研磨混合法改性的Na₂CO₃催化剂,增加了催化剂的比表面积,在(10～30) nm增加了大量的孔道,平均孔径达18.44 nm,比表面积为1.65 m²·g^-1,且B₂O₃分布均匀,改性后的催化剂碱性降低,在催化甲醇脱氢制备无水甲醛的反应中,催化活性明显高于Na₂CO₃催化剂,表明B₂O₃改性Na₂CO₃催化剂能提高甲醇转化率和甲醛选择性。在B₂O₃/Na₂CO₃催化剂中B₂O₃质量分数为30%、甲醇进料质量分数为26%、反应温度为650 ℃和甲醇重时空速为2.94 h^-1条件下,甲醇转化率达59.97%,甲醛选择性达83.28%。     

Pd-CeO2/SiC催化剂的制备及其在CO和C3H6氧化反应中的催化性能

分别以蔗糖和硅酸钠为碳源和硅源,硫酸为催化剂,采用溶胶-凝胶法和碳热还原法合成SiC;以其为载体,Pd为活性组分,CeO₂为助剂,采用浸渍法制备Pd-CeO₂/SiC催化剂。考察催化剂制备方法、助剂CeO₂添加量和还原温度等对催化剂在CO和C₃H₆氧化反应中活性的影响。结果表明, 采用分步浸渍法制备的催化剂具有较高活性, CeO₂添加质量分数2%时制备的0.5%Pd-2%CeO₂/SiC催化剂经200 ℃预还原后,对CO和C₃H₆氧的最低完全转化温度分别为210 ℃和215 ℃,CeO₂助剂可显著提高金属Pd在催化剂表面分散度,与Pd产生相互作用,使Pd还原峰向低温移动,提高了催化剂活性。     

完全液相法制CuZnAl合成二甲醚浆状催化剂的催化性能

利用完全液相法制备了CuZnAl浆状催化剂,考察了反应温度、反应压力、搅拌速度、原料气组成等工艺条件, 以及催化剂中各组分配比对浆态床合成气一步法合成二甲醚反应过程的影响。结果表明, 利用完全液相法制备的催化剂在升温段和降温段活性保持稳定,随着反应时间的延长,催化剂活性呈现增长趋势,且其水煤气变换反应速率很快。Cu/Zn/Al摩尔比为1∶1∶2.09时催化剂的CO转化率与DME 选择性最好。     

硫化型NiMo加氢催化剂制备与表征

以四硫代钼酸铵溶液和硝酸镍溶液为浸渍液,根据活性组分Ni和Mo浸渍顺序的不同,采用真空饱和浸渍法制备了MN系列和NM系列 NiMoS/γ-Al₂O₃催化剂。在固定床加氢中试反应装置上研究了NiMoS/γ-Al₂O₃催化剂对二苯并噻吩加氢反应的催化性能,结果表明,NiMoS/γ-Al₂O₃催化剂对二苯并噻吩加氢反应具有良好的活性和选择性。Ni助剂的加入,有利于二苯并噻吩加氢反应的活性和选择性。MN-0.3为最优NiMoS/γ-Al₂O₃催化剂。在空速10 h^-1、反应压力2.0 MPa、氢油体积比300∶1、氢气预处理温度320 ℃和反应温度300 ℃条件下,催化剂对二苯并噻吩加氢反应转化率达83.9%,加氢反应活性较高。