V-P/HZSM-5催化生物乙醇流化床脱水制乙烯的研究

以浸渍法制备的V-P/HZSM-5为催化剂,在自行设计的流化床反应装置上评价了其催化生物乙醇脱水制乙烯的性能,考察了生物乙醇杂质对其使用寿命的影响,并探讨了催化剂的再生性能.结果表明,V-P/HZSM-5在反应原料流速0.1 ml/min、反应温度220℃、催化剂用量3 g的条件下,可使乙醇转化率和乙烯选择性均在90%以上,且该催化剂表现出良好的催化稳定性和再生性能.     

合成方法对γ-Al_2O_3催化剂乙醇脱水性能的影响

分别采用溶胶-凝胶法和沉淀法合成了γ-Al2O3催化剂,采用X射线衍射、热重分析、N2吸附-脱附、NH3程序升温脱附等方法对制备的γ-Al2O3催化剂进行了表征,考察了它们对乙醇脱水制乙烯反应的催化性能,并分析了γ-Al2O3催化剂表面羟基密度和酸强度对催化性能的影响。研究结果表明,溶胶-凝胶法制得的γ-Al2O3催化剂具有较强的表面酸性,能更有效地催化乙醇脱水制乙烯反应。考察了反应温度、液态空速及乙醇质量分数对乙醇脱水制乙烯反应的影响,在反应温度350℃、液态空速0.6h-1、乙醇质量分数92.4%的条件下,采用溶胶-凝胶法制得的γ-Al2O3催化剂,乙醇转化率和乙烯选择性分别达到99.3%和97.7%。     

Fe_2O_3/γ-Al_2O_3催化乙醇脱水制乙烯

采用浸渍法制备了一系列不同Fe_2O_3负载量的Fe_2O_3/γ-Al_2O_3催化剂,考察了它们在乙醇脱水制乙烯反应中的催化性能,通过XRD、BET和NH_3-TPD等手段对催化剂进行了表征,并对Fe_2O_3负载量、反应温度、乙醇含量和液态空速等工艺条件进行了优化。实验结果表明,Fe_2O_3可较好地分散在γ-Al_2O_3载体上,Fe_2O_3的引入使催化剂的孔体积和孔径都有所增大,表面酸量、酸密度和强度分布发生明显变化。Fe_2O_3负载量为0.5%的Fe_2O_3/γ-Al_2O_3催化剂的表面总酸量和酸密度最大,尤其是中强酸含量最多,其催化乙醇脱水制乙烯的性能最佳。以Fe_2O_3负载量为0.5%的Fe_2O_3/γ-Al_2O_3为催化剂,在反应温度380℃、原料乙醇质量分数92.4%、液态空速1.2h~(-1)的反应条件下,乙烯收率可达98.5%。     

酸性离子液体在乙醇脱水反应中的应用

以浓硫酸和几种酸性离子液体为催化剂,对乙醇脱水制乙烯反应进行了研究。探讨了催化剂类型、反应温度、乙醇流量等因素对反应的影响。实验结果表明,180℃时,以酸性离子液体1-丁磺酸基-3-甲基咪唑硫酸氢盐([HSO3-BMIM]HSO4)为催化剂,乙醇的转化率(73.8%)及乙烯的选择性(86.6%)与浓硫酸为催化剂时相似,而酸性较弱的离子液体催化乙醇脱水反应的效果较差。在120～220℃范围内,[HSO3-BMIM]HSO4催化乙醇脱水反应时乙醇转化率及乙烯选择性随反应温度的升高而增加;在一定的乙醇流量范围(1.0～8.0mL/h)内,反应温度为180℃时乙醇转化率及乙烯选择性随乙醇流量的增大而降低,而在220℃时,乙醇转化率及乙烯选择性则变化不大,反应200h内乙醇转化率及乙烯选择性都保持在96%以上。     

最新专利文摘

<正> 一种乙醇脱水生产乙烯的工艺该专利涉及一种以生物质发酵得到的乙醇为原料进行催化脱水生产乙烯的上艺。该工艺耦合了乙醇蒸馏和化学催化制乙烯的工艺过程。5%～45%的乙醇水溶液经蒸馏得到乙醇-水混合蒸气,该混合蒸气加热至150～350℃后进入气-固催化反应器中经催化剂作用得到粗乙烯,粗乙烯冷     

MnO/SAPO-34催化乙醇脱水制乙烯

采用浸渍法制备了负载MnO的SAPO-34分子筛(MnO/SAPO-34)催化剂,在固定床反应器中对催化剂的乙醇脱水制乙烯的催化性能进行了评价,采用低温N2吸附-脱附、XRD、NH3-TPD和H2-TPR等方法对催化剂进行了表征。实验结果表明,负载适量MnO不会破坏SAPO-34分子筛的骨架结构,但对表面酸性及酸量产生了一定的影响,降低了SAPO-34分子筛上弱酸与强酸的酸量,有利于提高催化剂的乙醇脱水性能;当MnO负载量为1.29%(w)时,在反应温度300℃、乙醇重时空速3.16 h-1的条件下,乙醇转化率和乙烯选择性分别可以达到99.99%和99.74%。     

逆水煤气变换耦合乙烷脱氢制乙烯反应的Cr/活性炭催化剂

在常压固定床微分反应器上,考察了活性炭及其负载的金属氧化物催化剂对逆水煤气变换耦合乙烷脱氢制乙烯反应的催化活性。实验结果表明,以活性炭为载体的Cr氧化物(Cr/C)催化剂具有较好的催化性能,采用5%(w)Cr/C催化剂,在700℃、原料气n(CO2)∶n(C2H6)=7∶1的条件下,乙烷转化率为56.2%,乙烯选择性和收率分别为75.0%和42.2%。反应中CO2的主要作用是通过与乙烷脱氢产物H2反应来促进乙烯的生成,提高反应活性;同时与积碳反应生成CO,消除表面积碳,提高催化剂的稳定性。通过对催化剂进行表征,研究了催化剂中活性组分的氧化还原性质和表面酸性对其催化性能的影响。XPS表征结果显示,催化剂表面存在Cr6+和Cr3+,高价态Cr有利于乙烷转化;微量吸附量热分析结果显示,催化剂表面的酸中心数量、强度及其分布与反应活性相关。     

乙醇脱水制乙烯中亚微米ZSM-5分子筛催化剂的积碳研究

在固定床反应器中研究了乙醇脱水反应中亚微米ZSM-5分子筛催化剂上乙醇、乙醚和乙烯的反应及积碳行为,采用TG、低温氮气吸附-脱附、吡啶吸附红外光谱和~13C NMR等方法对催化剂进行了表征,以考察分子筛催化剂的积碳行为及乙醇脱水反应机理。实验结果表明,乙醚是乙醇脱水生成乙烯的中间体,而乙烯低聚是积碳的主要来源;积碳的主要组成可能是烷基芳烃,而积碳速率与反应混合物中的烯烃含量及水含量有关,ZSM-5分子筛催化剂上各物质积碳速率由快到慢的顺序:乙烯>乙烯+水>乙醚>乙醇;在线反应100 h后,积碳堵塞了70%以上的催化剂孔道,并且消耗了80%以上的催化剂酸中心,因而导致催化剂活件有所降低。     

湖南农业大学开发负载型杂多酸催化剂催化乙醇脱水制乙烯

乙醇脱水制乙烯工艺，在我国还有些中小型化工企业采用。该工艺选用的催化剂主要是活性Al2O3、杂多酸、分子筛等。活性Al2O3催化剂价格便宜，活性和选择性较好，但是反应温度高，反应空速低，能耗高，设备利用率低。杂多酸催化剂反应温度低，选择性和收率高，但催化剂制备技术要求高，价格昂贵。分子筛催化剂催化活性和选择性高、稳定，反应温度低，反应空速大，但催化剂寿命短，放大倍数小，限制了其工业化生产。基于以上各个催化剂的优缺点，湖南农业大学理学院应用化学系研制了一种新型的负载型杂多酸催化剂并用于催化乙醇脱水制乙烯，研究了杂多酸浸渍浓度，浸渍时间，焙烧温度及时间对催化剂活性的影响，以找出制备该催化剂的最佳条件。     

无黏结剂HZSM-5沸石催化稀乙醇脱水制乙烯

分别以低硅有黏结剂HZSM-5沸石(硅铝比约30)与无黏结剂HZSM-5沸石为催化剂,考察了它们在稀乙醇脱水制乙烯(ETE)反应中的催化性能。实验结果表明,后者具有较高的活性,且在反应温度低于260℃时,乙烯选择性和收率较高。对比了3种不同骨架硅铝比的无黏结剂HZSM-5沸石催化剂(Z435,Z92,Z31,骨架硅铝比分别为435,92,31)在ETE反应中的催化性能,发现随骨架硅铝比的增加,催化剂的活性降低。分别以HCl溶液、水蒸气及水蒸气-HCl溶液相结合处理的方法对Z31催化剂进行改性,以调节其吸附性质及表面酸量,并对比了不同方法改性的Z31催化剂的活性,发现水蒸气-HCl溶液相结合处理的Z31催化剂的活性最高,在235℃时乙醇转化率达到99.0%,乙烯选择性及收率分别达到98.0%和97.0%。     

催化裂化汽油裂解制备低碳烯烃

在小型提升管催化裂化实验装置上研究了催化裂化(FCC)汽油催化裂解生产低碳烯烃的反应规律。实验结果表明,催化剂类型、反应温度、停留时间及水蒸气用量对乙烯、丙烯的产率均有显著的影响。高温、大剂油比、长停留时间及提高水蒸气用量都可促进汽油的裂解,增加低碳烯烃的产率。在实验室条件下,以ZC-7300为催化剂,多产低碳烯烃的最佳条件:反应温度580℃,停留时间1.6s左右,剂油质量比为11,水蒸气与汽油的质量比为0.20。对不同催化剂进行了对比实验得知,自制催化剂A的催化效果最好,汽油转化率达到40%以上,乙烯+丙烯的产率达到20%以上,焦炭和干气(不含乙烯)的产率不大于5%。     

甲基环己烷催化裂化的研究进展

详述了近年来国内外在甲基环己烷(MCH)催化裂化转化途径和机理研究中取得的成果。从单环环烷烃的催化裂化反应机理出发,分析了不同催化剂和工艺条件下的MCH转化反应特点。在催化裂化条件下,MCH主要发生开环、β-裂化、氢转移、异构化、烷基转移和脱烷基等六大类反应。着重讨论了MCH在不同催化体系下的反应性能、反应机理及动力学模型的建立;在此基础上,进一步总结了典型的MCH催化裂化反应网络。展望了环烷烃催化裂化催化剂研制和工艺优化的发展方向。     

FCC反应机理与分子水平动力学模型研究Ⅱ.轻馏分油反应动力学参数的测定

以三种不同的轻馏分油为原料，其中二种为催化蜡油生成的轻馏分油，采用三种不同性质的平衡催化剂，在小型催化裂化固定流化床装置上考察馏分油的催化转化反应规律。从催化裂化反应机理出发，把原料及其产物按馏程和化学组成分为链烷烃、环烷烃、烯烃和芳烃等虚拟组分，通过参数估计求取18个反应动力学常数，建立集总动力学模型。结果表明：反应动力学常数反映了催化裂化反应的特征，该模型能较好地拟合试验数据，不仅能预测不同原料的产品分布，而且可以预测汽油和液化气组成，为进一步研究以重质油为原料降低汽油烯烃含量和多产轻烯烃的催化裂化反应作了准备。     

稀乙烷与CO_2反应制乙烯及催化裂化干气的综合利用

将研制的Fe/Si-2和Cr/Si-2系列催化剂用于催化裂化干气中的稀乙烷与CO2 反应制乙烯 ,考察了催化剂的反应性能、放大效应、单程反应寿命和再生性能。试验结果表明 ,干气中乙烷转化率达到 67 6%、乙烯选择性达到93 4 %。在 1 0 0ml规模的试验装置上 ,进行了 90 0h寿命试验和催化剂再生试验 ,为中试放大提供数据。并考察了Ni/Si-2系列催化剂用于催化裂化干气中甲烷和乙烷同时与CO2 转化制合成气的反应性能。在此基础上 ,提出催化裂化干气综合利用新流程。     

FCC反应机理与分子水平动力学模型研究 III.重油催化裂化模型的建立

将一种基于催化裂化反应机理的动力学模型应用于重油催化裂化过程,实验确立了几种典型的催化裂化催化剂的反应速率常数。模拟实验的结果表明,通过实验确定的各反应速率常数不仅可以对重油催化裂化产品的产率分布进行模拟和预测,而且可以较为准确地对产品族组成进行模拟和预测。该模型包含十四个集总共24个反应速率常数,易于在提升管反应器上应用。     

FCC反应机理与分子水平动力学模型研究Ⅲ.重油催化裂化模型的建立

将一种基于催化裂化反应机理的动力学模型应用于重油催化裂化过程，实验确立了几种典型的催化裂化催化剂的反应速率常数。模拟实验的结果表明，通过实验确定的各反应速率常数不仅可以对重油催化裂化产品的产率分布进行模拟和预测，而且可以较为准确地对产品族组成进行模拟和预测。该模型包含十四个集总共24个反应速率常数，易于在提升管反应器上应用。     

正丁烷催化裂解制乙烯和丙烯的研究

在固定床微型反应器装置上,对正丁烷在5种不同催化裂化催化剂上的裂解反应过程进行了考察。结果表明,其中ZRP-1催化剂的乙烯和丙烯收率最高。进一步考察了在ZRP-1催化剂上不同的反应条件对于正丁烷转化率和乙烯与丙烯的收率及选择性的影响。结果表明,正丁烷催化裂解的最佳工艺条件为:反应温度640℃,催化剂装量0.5g,气体流量0.03L/min。在该条件下乙烯和丙烯的收率分别为19.6%和17.8%。     

4A分子筛催化稀乙醇制备乙烯

以低浓度的乙醇水溶液为原料,4A分子筛为催化剂催化乙醇脱水制备乙烯。考察了乙醇浓度、反应温度、催化剂的活化条件以及颗粒大小等对反应的影响,结果表明催化剂对低浓度、的乙醇溶液具有较高的选择性。分析了催化剂对低浓度乙醇脱水生成乙烯选择性较高的原因。     

基于RBF神经网络的乙醇脱水制乙烯反应条件优化

 以La改性HZSM-5分子筛为乙醇脱水催化剂,采用正交实验设计确定实验点,考察原料液乙醇质量分数、反应温度、空速和催化剂粒径等四个因素对乙烯产率的影响。以正交实验结果作为训练样本,采用RBF神经网络对乙醇脱水生成乙烯的反应条件进行仿真模拟,并用穷举法求出最佳反应条件。结果表明,由神经网络仿真模拟出的三维图可以直观地体现各个反应条件对乙烯产率的影响。在反应温度250℃、空速0.5 h 1、原料液乙醇质量分数74%、催化剂70目的最佳反应条件下,神经网络模拟产率为98.87%,与实验结果97.12%基本吻合,相对误差为-1.77%。