M-Mn-W/SiO_2/堇青石整体式催化剂及其甲烷氧化偶联反应性能

以Na2WO4、Mn、M(M=Ce,Bi,Sr,La)为活性组分,采用浸渍法制备了一系列M-W-Mn/SiO2/堇青石整体式催化剂。在微型固定床反应器中对催化剂的甲烷氧化偶联反应性能进行了评价。采用XRD和TPR对催化剂的结构进行了表征。考察了反应条件对催化性能的影响。催化活性评价结果表明,在较大的空速下,M-W-Mn/SiO2/堇青石整体式催化剂具有较好的甲烷氧化偶联反应性能,其中活性最好的4%Ce-5%Na2WO4-2%Mn/SiO2/堇青石整体式催化剂,在甲烷转化率为32.9%时,甲烷转化率和C2烃选择性之和可达82.9%。XRD结果显示,M-W-Mn/SiO2/堇青石整体式催化剂除了堇青石的特征峰以外,存在α-方石英、Na2WO4、Mn2O3以及一些氧化物的物相。TPR结果显示,催化剂的各活性组分之间存在一定的相互作用,从而对催化剂的甲烷氧化偶联催化反应的性能有不同的影响。     

溶胶-凝胶法制备Na_2WO_4~-Mn/SiO_2催化剂及其甲烷氧化偶联反应性能的研究

采用溶胶-凝胶法制备了一系列5%Na2WO4-2%Mn/SiO2催化剂;用XRD、XPS、BET、O2-TPD和CO2-TPD等方法对催化剂进行了表征,并考察了对甲烷氧化偶联反应的催化性能。结果表明,与常规浸渍法相比,采用溶胶-凝胶法制备的Na2WO4-Mn/SiO2催化剂中W和Mn的原子浓度在催化剂表面和体相分布较为接近,而且两种制备方法所得的催化剂具有相似的催化性能,Na2WO4与α-方石英之间的相互作用,催化剂释放晶格氧的能力,碱性强弱是影响甲烷氧化偶联活性的关键因素。     

W-Mn/SBA-15/FeCrAl催化剂制备及其甲烷氧化偶联反应性能

以介孔分子筛SBA-15为载体，Na2WO4、Mn和Ce为活性组分，采用浸渍法制备了一系列Ce—W—Mn／SBA-15催化剂，然后以FeCrAl合金薄片为基体，ce—W—Mn／SBA-15催化剂为浆料，采用涂覆法制备了一系列Ce—W—Mn／SBA-15／FeCrAl金属基整体式催化剂。在微型固定床反应器中对催化剂的甲烷氧化偶联反应性能进行了评价，考察了反应条件对催化性能的影响，采用XRD对催化剂的结构进行了表征。结果表明，W—Mn／SBA-15催化剂具有较好的甲烷氧化偶联反应性能，而Ce—W—Mn／SBA-15／FeCrAl金属基整体式催化剂除发生甲烷氧化偶联反应以外，还伴随明显的甲烷部分氧化反应，其中3％Ce-5％Na2WO4-2％Mn／SBA-15／FeCrAl催化剂的活性相对较好，其甲烷转化率为28．9％，C：烃选择性为22．0％，CO的选择性为60．3％，H2的选择性为21．6％。XRD结果显示，Ce-W—Mn／SBA-15／FeCrAl金属基整体式催化剂存在α-方石英、CeO2、Na2WO4、Mn2O，等物相。     

BaCO_3/La_2O_3催化剂低温甲烷氧化偶联及床层热点效应

以BaCO3和不同的镧化合物作为催化剂组分,分别采用干混法和湿混法制备了BaCO3质量含量为2.5%～15%的BaCO3/La2O3催化剂,在微型固定床反应器上评价了催化剂的甲烷氧化偶联反应性能,考察了反应条件对催化剂性能的影响,以及催化剂床层中的热点效应,采用XRD和TPR对催化剂的结构和性能进行了表征。结果表明,不同方法制备的BaCO3/La2O3催化剂在较低炉温的条件下都具有好的甲烷氧化偶联反应性能,其中湿混法制备的10%BaCO3/La2O3催化剂性能最好,在烷氧比为2,反应气体空速为36000 mL.g-1.h-1的条件下,反应炉温在125℃时甲烷氧化偶联反应仍能平稳进行。存在于催化剂床层的热点是维持甲烷氧化偶联反应的关键。不同方法制备的BaCO3/La2O3催化剂其物相和氧化还原性能也有一定的差别。     

BαCO3/Lα2O3催化剂低温甲烷氧化偶联及床层热点效应

以BαCO3和不同的镧化合物作为催化剂组分,分别采用干混法和湿混法制备了BαCO3质量含量为2．5％-15％的BαCO3/Lα2O3催化剂,在微型固定床反应器上评价了催化剂的甲烷氧化偶联反应性能,考察了反应条件对催化剂性能的影响,以及催化剂床层中的热点效应,采用XRD和TPR对催化剂的结构和性能进行了表征。结果表明,不同方法制备的BαCO3/Lα2O3催化剂在较低炉温的条件下都具有好的甲烷氧化偶联反应性能,其中湿混法制备的10％BαCO3/Lα2O3催化剂性能最好,在烷氧比为2,反应气体空速为36000mL·g^-1·h^-1的条件下,反应炉温在125℃时甲烷氧化偶联反应仍能平稳进行。存在于催化剂床层的热点是维持甲烷氧化偶联反应的关键。不同方法制备的BαCO3/Lα2O3催化剂其物相和氧化还原性能也有一定的差别。     

原料气组成对Na_2WO_4-Mn/SiO_2催化剂上甲烷氧化偶联的影响

研究了原料中C2H6,CO,CO2含量对Na2WO4-Mn/SiO2催化剂的甲烷氧化偶联反应活性的影响,并在此基础上对甲烷氧化偶联反应的两段反应器工艺进行了研究。实验结果表明,提高原料中C2H6的含量,会抑制甲烷的转化,同时使CO的生成量增加;随原料中CO含量的增加,CO2的生成量有所增加,但反应过程中CO的生成量明显减少;提高原料中CO2的含量对Na2WO4-Mn/SiO2催化剂的活性影响不明显。两段反应器工艺可有效提高乙烯收率,使甲烷转化率达60.5%,C2选择性达62.8%,乙烯收率达33.1%。     

甲烷催化部分氧化制合成气反应器的改进

在带空气分布器的固定床反应器中,以空气为氧源,采用NiO-La2O3/MgAl2O4-α-Al2O3催化剂,进行了甲烷催化部分氧化制合成气的研究。考察了空气流量分配比(D)对催化性能、催化剂床层轴向温度分布、催化剂床层轴向原料组成和产物分布的影响。实验结果表明,D不影响催化剂床层出口处的气体组成;当D为80%时,沿催化剂床层轴向n(O2):n(甲烷)可保持在0.10～0.22,催化剂床层入口处的温升明显下降,整个催化剂床层轴向温度分布均匀,表明采用空气分布器有利于提高甲烷部分氧化反应的选择性,抑制了甲烷的完全氧化。     

整体型海绵镍催化剂催化甲烷部分氧化制合成气

利用电沉积法制得的海绵镍制备了整体型海绵镍催化剂,并将其应用于甲烷部分氧化制合成气反应。考察了原料气配比、反应温度、空速、催化剂床层高径比等工艺条件对整体型海绵镍催化剂催化甲烷部分氧化制合成气反应的影响,并对催化剂进行了扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)表征。根据研究结果确定优化的工艺条件为:反应温度950℃,空速1.35×105h-1,原料气配比n(CH4)∶n(O2)=1.5,催化剂床层高径比0.75。在此工艺条件下的反应结果:CH转化率约90%,H选择性约80%,CO选择性约90%。     

加压下甲烷氧化偶联反应工艺条件的研究

报道了Na W Mn催化剂加压条件下的甲烷氧化偶联反应性能 ,详细考察了反应条件对Na W Mn催化剂反应性能的影响。结果表明 ,Na W Mn催化剂在较高压力条件下依然具有良好的甲烷氧化偶联反应性能 ,在烷氧比 8、温度 75 0℃、空速 1 5× 10 5h 1、压力 0 6MPa无稀释气的最佳实验条件下 ,可以得到 16 %的甲烷转化率和 82 %的C2 + 烃选择性。催化反应性能强烈地依赖于反应的操作条件     

薄层固定床反应器中甲烷氧化偶联反应热效应的研究

研究了甲烷氧化偶联制乙烯强放热反应在催化剂装量为２００ｍｌ的薄层床中的起燃条件、甲烷空速、ＣＨ４／Ｏ２比、床层高度、反应时间等与床层温升和催化剂活性的关系，得出在床层高度为３０～５４ｍｍ的薄层床中，反应可平稳地进行，反应的最高温区在气体进催化剂层人口以下１５～３０ｍｍ内，床层厚度的增加对Ｃ２收率影响不大，但Ｃ２选择性下降。床层最高温度随甲烷空速升高而增加，最高温区增宽。ＣＨ４／Ｏ２比增加温度降低，Ｃ２选择性增高。用预热与加强保温的办法，该反应在薄层床反应器中可能实现自热反应。     

CH_4/C_3H_8部分氧化-CO_2重整反应的积碳研究

研究了Ni基催化剂在CH4/C3H8部分氧化-CO2重整反应中的催化性能和抗积碳性能。采用程序升温表面反应-质谱示踪、透射电子显微镜、热重-差热分析和Raman光谱等方法研究了反应后Ni基催化剂上的积碳物种和形态;采用程序升温氧化和程序升温加氢方法研究了Ni基催化剂上CH4裂解所形成的积碳。研究结果表明,O2可消除不与CO2反应的积碳;降低催化剂表面酸性有利于提高催化剂的抗积碳性能;CH4在Ni基催化剂上裂解形成3种氢含量不同的积碳Cα,Cβ,Cγ,800℃时H2只能消除反应活性较高的C,而O可消除全部积碳;C可形成类石墨碳,导致催化剂失活。     

模压Ni-CeO_2催化甲烷部分氧化反应性能研究

利用溶液浸渍法制备了m(Ni)/m(CeO2)=9/1的模压Ni-CeO2催化剂,研究了其催化甲烷部分氧化制合成气反应的性能。系统考察了进料CH4/O2摩尔比、反应温度、空速等工艺条件对模压Ni-CeO2催化剂催化甲烷部分氧化制合成气反应性能的影响,并用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等方法对催化剂进行了表征。研究表明,在进料n(CH4)/n(O2)=1.9,反应温度930℃,空速1.2×105h-1的优化工艺条件下,模压Ni-CeO2催化剂表现出良好的甲烷部分氧化制合成气催化活性,CH4转化率为97%,H2和CO选择性分别为92%,98%。26h稳定性实验结果表明,Ni-CeO2催化剂在保持高催化活性的同时,也具有较好的稳定性。     

稀土氧化物对WO_3-Bi_2O_3催化剂性能的影响

在WO3 Bi2 O3 催化剂中加入镧系稀土氧化物 ,并在固定床反应器中考察了稀土氧化物对异丁烯转化成甲基丙烯醛的影响。较佳的实验条件为 :反应温度 4 10℃ ,异丁烯在原料气中的浓度 10 % ,稀土氧化物添加量 15 % ,原料气流速 30mL/min。实验表明 ,添加CeO2 、Eu2 O3 及Tb4O7后 ,可明显提高异丁烯转化率和生成甲基丙烯醛的选择性     

载体及NiO负载方法对乙炔加氢酯化合成丙烯酸甲酯反应的影响

在5－6MPa、220℃下考察了用浸渍法制备的NiO/SiO2(NiO/SiO2(imp.))和NiO/Al2O3（NiO/Al2O3(imp.))催化剂及用离子交换法制备的NiO/SiO2(NiO/SiO2(ex))催化剂上乙炔加氢酯化合成丙烯酸甲酯（MA）的催化活性和选择性。试验结果表明用离子交换法制备的NiO/SiO2(ex.）催化剂,其催化活性和选择性均高于浸渍法制备的NiO/SiO2(imp.)。从TPR谱图看,NiO/SiO2（ex.)和NiO/SiO2(imp.)都只有一个还原峰,而前者的还原温度较后者高。NiO/Al2O3(imp.)在NiO含量低时只有一个高温还原峰,含量高时出现两个还原峰,其低温还原峰对应的是与载体作用较弱的NiO晶粒的还原,而高温还原峰相当于载体作用较强的NiO晶粒的还原。     

H_3PW_(12)O_(40)/SiO_2催化氧化甘油制备二羟基丙酮

采用等体积浸渍法制备了PW/SiO2催化剂(PW为H3PW12O40),在固定床反应器上对甘油选择性氧化制备二羟基丙酮(DHA)的反应进行了研究;采用BET,XRD,FTIR,NH3-TPD,TG等方法对PW/SiO2催化剂进行了表征。实验结果表明,PW的负载量及焙烧温度对PW/SiO2催化剂的酸性及其活性有明显的影响,当PW的负载量(基于SiO2载体的质量)为10%(w)、焙烧温度为350～400℃时制备的PW/SiO2催化剂的酸量和酸强度适宜,对甘油氧化制备DHA的反应具有较高的活性;在反应温度60℃、常压、空气流量20 mL/min、液态空速0.06 h-1、甘油水溶液的含量10%(w)、PW负载量10%(w)的PW/SiO2催化剂1 g的条件下,DHA的收率达到39.1%。