庚烯与H2S在酸性催化剂上反应机理研究I-硫醇等生成机理

 为了研究催化裂化汽油中硫化物的生成机理,在小型固定流化床(FFB)装置中考察了不同质量分数的庚烯与H₂S在固体酸催化剂上的反应.结果表明, 庚烯与H₂S的反应主要生成噻吩类硫化物、部分硫醇、少量硫醚和痕量四氢噻吩等硫化物；庚烯质量分数越高,生成硫化物的量越多; 噻吩类硫化物中生成量最大的甲基苯并噻吩的生成量也随着庚烯质量分数增加而线性增长.烯烃在催化剂B酸活性中心上吸附形成正碳离子, 正碳离子与H₂S结合生成硫醇,硫醇的生成遵循正碳离子机理.硫醇与烯烃反应生成硫醚.当反应温度为400～500℃,庚烯与H₂S反应中,生成硫醇、硫醚的反应均为放热反应,硫醇的平衡收率较低,硫醚的平衡收率更低一些.     

不同硅源对NiW/Al2O3-SiO2催化剂加氢脱硫性能的影响

 分别以硅溶胶、SiO₂粉、正硅酸乙酯(TEOS)为硅源与Al₂O₃粉制备成硅铝载体,然后采用孔饱和法制备负载型NiW催化剂NiW/Al₂O₃-SiO₂。采用TPR、XPS和TEM手段对各硫化态NiW/Al₂O₃-SiO₂催化剂进行了表征。在微反装置中,以4,6-二甲基二苯并噻吩(4,6-DMDBT)为模型硫化合物,评价其加氢脱硫活性,并与NiW/Al₂O₃比较。结果表明,采用无机硅源制备的NiW/Al₂O₃-SiO₂催化剂的加氢脱硫活性高于NiW/Al₂O₃;而由正硅酸乙酯制备的NiW/Al₂O₃-SiO₂催化剂仅在SiO₂质量分数为5%时,其加氢脱硫活性才高于NiW/Al₂O₃。同时,不同硅源制备的NiW/Al₂O₃-SiO₂催化剂对其上4,6-DMDBT加氢脱硫反应的直接脱硫和加氢脱硫两条路径的促进作用也不相同,由无机硅源制备的NiW/Al₂O₃-SiO₂催化剂对直接脱硫路径的促进作用强于对加氢路径的促进作用;而由正硅酸乙酯制备的催化剂对直接脱硫路径无促进作用。NiW/Al₂O₃-SiO₂加氢脱硫性能的提高与其容易还原和硫化的性能相关。     

庚烯与H2S在酸性催化剂上反应机理研究II-噻吩/烷基噻吩生成机理

 为了研究催化裂化汽油中噻吩类含硫化合物的生成机理，分别在小型固定流化床(FFB)装置和小型流化床装置(ACE)中考察了庚烯与H₂S、己硫醇在固体酸催化上的反应。结果表明，在固体酸催化剂上己硫醇主要分解为H₂S与烯烃，转化为噻吩类含硫化合物的概率很小。因此，在庚烯与H₂S反应中，噻吩及烷基噻吩的生成不是以饱和硫醇为过渡态，而是以不饱和硫醇为过渡态。烯烃在催化剂的L酸中心作用下失去负氢离子生成烯基正碳离子，烯基正碳离子与H₂S结合生成不饱和硫醇，不饱和硫醇接着进行负氢离子转移、环化，并进一步脱氢生成噻吩或烷基噻吩。在400℃~500℃下, 噻吩及烷基噻吩的生成反应是吸热反应，其平衡收率比较高。不饱和硫醇过渡态经负氢离子转移、环化后再夺氢生成四氢噻吩的反应是放热反应, 平衡收率很低。固体酸催化剂提供了大量具有脱氢活性中心的L酸，且烯烃与H₂S在贫氢的酸催化环境里反应只有生成具有共轭结构的五元噻吩才是最稳定的，因此噻吩或烷基噻吩是烯烃与H₂S反应的主要产物。噻吩与烯烃发生烷基化反应生成烷基噻吩，烷基噻吩在酸性催化剂表面上发生负氢离子转移、环化、脱氢反应生成甲基苯并噻吩。     

Pd/Al2O3催化过氧化氢异丙苯的液相加氢反应

 分别以K₂[PdCl₄]和K₂[PdCl₄]与草酸的混合液为Pd前驱体,采用浸渍沉淀法制备了Pd/Al₂O₃催化剂。采用等离子体耦合发射原子吸收光谱(ICP-AES)、透射电镜(TEM)、程序升温还原(TPR)等手段对Pd/Al₂O₃催化剂进行了表征。考察了Pd/Al₂O₃催化剂在过氧化氢异丙苯(CHP)固定床加氢反应中的催化活性。结果表明,金属Pd在载体Al₂O₃上呈不均匀分布,并发生团聚,其颗粒直径为5～10nm;催化剂在煅烧及还原过程中,活性金属Pd与载体Al₂O₃发生强烈相互作用,产生了Pd-Al合金。以K₂[PdCl₄]为前驱体制备的Al₂O₃催化剂在过氧化氢异丙苯(CHP)固定床加氢反应中显示了较高的二甲基苄醇(CA)选择性,而且在240 h 连续反应过程中,CHP的转化率始终维持在100%,目标产物CA的平均选择性也达到了97.7%。通过对比反应前后反应体系的组成,探讨了CHP液相催化加氢制备CA的反应途径。     

HZSM-5分子筛上异丁硫醇催化转化反应

探讨了在固定床微型反应器中，异丁硫醇在HZSM-5分子筛催化剂上的催化反应的规律。结果表明，在较低温度(300℃)下，异丁硫醇可以裂解生成H2S。当反应体系中加入甲醇后，改变了硫醇裂解生成H2S的反应途径，产物中出现甲硫醇和甲硫醚；乙醇的加入，使H2S的产率略有升高，但过多的乙醇含量会占据较多的催化剂活性位而使H2S产率又有所降低。催化剂的酸性对硫醇转化反应具有较大影响，酸性越强，硫醇的转化越彻底。硫醇在固体酸催化剂上的转化反应是按照正碳离子机理进行的，首先氢正离子进攻硫醇硫原子并脱去H2S，添加甲醇后，氢正离子进攻甲醇氧原子脱水形成甲基正离子，甲基正离子进攻硫醇硫原子并完成反应。     

高效镍基氨分解催化体系中载体作用的研究

 选用无水乙醇为溶剂，采用浸渍法制备了纳米结构的Ni/Al₂O₃、Ni/La-Al₂O₃、Ni/MgO和Ni/TiO₂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。结果表明，4种负载型镍催化剂的活性顺序为Ni/La-Al₂O₃ > Ni/Al₂O₃ >> Ni/TiO₂ > Ni/MgO。当反应温度为600℃时，Ni/La-Al2O3催化剂上H2的生成速率可达873 mmol/g(Ni)min。对不同Ni负载量的Ni/La-Al₂O₃催化剂进行XRD分析表明，即使Ni负载量高达14%，活性组分在载体上仍然呈高度分散状态。载体对镍基氨分解催化剂的表观活化能具有显著影响。其中，当Ni负载量为3%时，Ni/Al₂O₃、Ni/La-Al₂O₃、Ni/MgO和Ni/TiO₂催化剂的反应活化能分别为108、119、102和120 kJ/mol。当载体相同时，催化剂氨分解活性主要受反应活化能的影响，反应活化能越高，氨分解活性越低。     

重整生成油选择性加氢脱烯烃 Pd基催化剂的研究

 研究了负载在Al₂O₃载体上的贵金属钯(Pd)基催化剂在重整生成油选择性加氢脱烯烃反应中的性能。在高压微反装置上，采用环己烯、甲苯和正庚烷的混合物为模拟油来评价筛选催化剂，并对不同工业原料油进行加氢试验。结果表明，在现有工业上常用的工艺条件下，采用Pd/Al₂O₃催化剂进行重整生成油全馏分的选择性加氢，不能满足产品质量要求。其原因是高沸点馏分强吸附在催化剂表面，从而导致催化剂失活。在适宜的工艺条件下，采用Pd/Al₂O₃催化剂进行连续重整汽油BTX 馏分选择性加氢脱烯烃，可以使加氢汽油满足芳烃抽提进料的质量要求。添加助剂对Pd/Al₂O₃催化剂进行改进，可以大大提高催化剂的稳定性。改进后的双金属Pd基催化剂(Pd+M/Al₂O₃)可用于不同原料的重整生成油（苯(C6)馏分、BTX(C6~C9)馏分、全馏分）的选择性加氢脱烯烃反应。加氢反应产物的溴价小于200mgBr/100g，芳烃损失小于0.5%(质量分数)，且在重整生成油全馏分的选择性加氢过程中该催化剂表现出好的稳定性。     

临氢条件下NiMoS/γ-Al2O3催化辛烯-1与H2S的反应

 在高压反应釜中临氢条件下研究了NiMoS/γ-Al₂O₃催化辛烯-1与H₂S的反应,考察了反应温度、H₂S含量和烯烃体积分数对反应产物的影响,对反应产物进行GC-MS分析,探讨了辛烯-1与H₂S的反应机理。结果表明,辛烯-1与H₂S反应主要生成硫醇类和硫醚类化合物,辛烯-1本身还会发生加氢饱和反应和双键迁移异构化反应。随着反应温度升高,反应产物中的硫醇硫和总硫的量均逐渐减少,同时促进了辛烯-1的加氢饱和反应。反应体系中H₂S的含量越高,产物中硫醇硫和硫醚硫的含量越大;而且H₂S还会促进辛烯-1的双键迁移异构化反应,抑制辛烯-1的加氢饱和反应。随着反应体系中辛烯-1体积分数增大,产物中总硫的含量不断增大,而硫醇硫的含量先增大后减小,此外,辛烯-1的异构化产物和加氢饱和产物也会随之不断增多。     

H2S与CH4重整制氢Mo/Al2O3催化剂的稳定性研究

目的研究H₂S/CH₄重整制氢反应过程中,Mo/Al₂O₃催化剂在高CH₄含量下的稳定性问题。方法分别采用簇状结构Al₂O₃(Cluster Al₂O₃)和商业Al₂O₃(Com Al₂O₃)为载体制备了Mo/Al₂O₃催化剂,考查在常压800 ℃、n(H₂S)∶n(CH₄)= 1∶5、体积空速20 000 h-1的反应条件下,H₂S和CH₄的反应 速率以及H₂生成速率随时间的变化;结合采用了SEM、XRD、HRTEM、BET、EA、TG、Raman以及NH₃-TPD、CO₂-TPD等多种表征分析手段与方法。结果与Mo/Com Al₂O₃催化剂相比,Mo/Cluster Al₂O₃催化剂具有更好的催化活性和稳定性,其H₂的初始生成速率达8.4 mmol/(g·min),为前者的3.8倍,20 h后的下降幅度也显著小于前者;Cluster Al₂O₃载体虽然比表面积较小,但所负载的活性MoS₂颗粒分散性更好,且能保持高温稳定。结论其原因可能与Cluster Al₂O₃表面拥有适宜的酸碱位强度及数量分布有关;同时,较小颗粒的MoS₂活性位更多,使得Mo/Cluster Al₂O₃催化剂在反应过程中表现更稳定,并能在一定程度上抑制CH₄裂解积炭。      

Na+、K+离子交换对Co-Mo/MCM-41加氢脱硫催化剂的影响

 用偏硅酸钠和正硅酸乙酯作硅源制备了MCM-41（分别记作MCM-41(S)和MCM-41(T)）分子筛，并用Na₂C₂O₄和K₂C₂O₄对MCM-41(S)进行了碱金属离子交换改性。以质量分数0.8 %的二苯并噻吩（DBT）的十氢萘溶液为模型化合物，考察了不同MCM-41担载的Co-Mo硫化物催化剂对DBT的加氢脱硫反应性能。结果表明，MCM-41担载的Co-Mo催化剂加氢活性较低，DBT主要通过直接脱硫反应路径脱硫。其活性顺序为：Co-Mo/MCM-41(T)>Co-Mo/MCM-41(S)>Co-Mo/MCM-41(K)>Co-Mo/MCM-41(Na)。UV-Vis结果表明，部分Co与MCM-41(S)中少量Al发生相互作用，生成了CoAl₂O₄，是造成Co-Mo/MCM-41(S)活性降低的重要因素。而在Co-Mo/MCM-41(K)和Co-Mo/MCM-41(Na)中，除CoAl₂O₄物种之外，碱金属的引入还促进了Co₃O₄物种的形成，使其活性进一步降低。     

CH4/H2气氛中Ni-Mo双金属氧化物还原碳化 过程的TG-DTA研究

 采用TG-DTA技术研究了MoO3在CH4/H2气氛中的还原碳化行为，考察了NiO助剂对MoO3还原碳化性能的影响，探索了适宜的还原碳化条件。结果表明，MoO3在H2气氛中程序升温还原经MoO3 → MoO2 →Mo反应历程被还原为金属Mo，在CH4/H2气氛中则经MoO3→MoO2→MoOxCy →Mo2C反应历程被还原碳化成Mo2C；NiO可在H2气氛中被还原成金属Ni，但在CH4/H2气氛中不能被碳化成相应的碳化物,也被还原为金属Ni；NiO作为助剂添加到MoO3中后，NiO-MoO3在CH4/H2气氛中的还原碳化反应历程为NiO-MoO3→Ni-MoOxCy→ Ni-Mo2C，相应的还原碳化温度降低。随Ni/Mo原子比的增大，制备的NiO-MoO3在CH4 /H2气氛中还原碳化的温度降幅增大。MoO3 和NiO-MoO3的适宜还原碳化温度分别为675℃和639℃。     

甲烷直接氧化制合成气NiO-MgO催化剂研究

考察了三种NiO-MgO催化剂制备方法对CH_4直接氧化制合成气反应催化性能的影响,其中,以负载型催化剂为最佳;在850℃、0.1MPa、CH_4/O_2比为1.85条件下,当NiO含量为11%、CH_4空速1.0×10~5h~(-1)时,CH_4转化率达93%,CO选择性95%,H_2选择性91%。当NiO含量为16%、CH_4空速为3.0×10~5h~(-1)时,转化率和选择性分别为88%、94%和90%。实验结果表明,反应包括了直接转化和通过生成CO_2和H_2O中间产物两种机理。     

在水蒸气存在下甲烷部分氧化制氢Ni-Cu/MgSiO催化剂的研究

采用表面复合氧化物MgO-SiO2(MgSiO)作为载体,用等体积浸渍法制备出Ni-Cu双金属催化剂。通过XRD,BET,TEM等方法对催化剂进行表征,用微反技术考察温度、空速及原料气组成对反应性能的影响。并与添加La2O3助剂的双金属催化剂反应性能相比较。实验结果表明,在Ni-Cu／MgSiO催化剂表面上存在着均匀分散的Ni,Cu金属颗粒;反应最佳条件为反应温度450℃、进料组成n(CH4)／n(O2)／n(H2O)=1／0.5／2.5以及甲烷空速1 200h-1,此时Ni-Cu／MgSiO催化剂上CH4转化率在96％以上,H2的选择性可达99％,而添加La2O3助剂后,CH4转化率及H2选择性均提高。     

载体中添加La对Ni／γ-Al_2O_3催化剂催化甲烷自热重整制氢反应的影响

采用共沉淀法制备了γ-Al2O3载体和La添加量不同的LaxAl100-xO(m(La):m(Al)=x:(100-x))载体,然后用浸渍法制备了Ni负载量(质量分数)为10％的Ni／γ-Al2O3和Ni／LaxAl100-xO催化剂。用X射线衍射技术对Ni/γ-Al2O3和Ni／ LaxAl100-xO催化剂进行了表征,并在固定床微反装置中考察了Ni／γ-Al2O3和Ni/LaxAl100-xO催化剂对甲烷自热重整制氢反应的催化性能。实验结果表明,添加La的催化剂催化性能有很大提高。考察了反应温度、原料气配比和甲烷空速对Ni/La30Al70O催化剂催化性能的影响。实验结果表明,反应温度和n(O2):n(CH4)对Ni/La30Al70O催化剂的催化性能影响较大;在n(CH4):n(O2): n(H2O)=1．00:0．50:2．50、反应温度800℃、甲烷空速4 800 h-1的条件下,甲烷转化率达到100％,H2收率为67％。     

Ni基催化剂载体对甲烷自热重整制氢反应的影响

考察了不同载体及Zr添加量对甲烷自热重整制氢反应的影响。结果表明，载体为ZrAlO时，Ni基催化剂的催化性能最好，且CH₄转化率和H₂收率随着反应温度的升高而增大，850 ℃时CH₄转化率保持在100％，H₂收率达到79％。对不同Zr添加量的Ni基催化剂XRD谱图分析结果发现，随着Zr的添加量的增加，Al₂O₃和NiAl₂O₄的衍射峰逐渐变得弥散，而ZrO₂的衍射峰逐渐尖锐，且主要以四方相的亚稳态晶相存在。新生成的Zr₅Al₃O_0.5物种占据了本可以生成NiAl₂O₄尖晶石的位置，提高了NiO的分散性，从而提高了催化剂的活性。     

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.     

Simulation Experiments on the Reaction of CH_4-CaSO_4 and Its Carbon Kinetic Isotope Fractionation

1. Introduction The association of sulfate with hydrocarbon isthermodynamically unstable in deep sulfate-richcarbonate reservoirs. Thermochemical sulfate reduction(TSR) by hydrocarbons takes place in geologicaldeposits, which can account for the accumulation ofH2S in deep sour gas reservoirs (Claypool, et al., 1989;Machel, 1987, 1998; Tridinger, et al., 1985; Wang, et al.,2002; Worden, et al., 1996). Wherever it is present ingas reservoirs, H2S causes natural gas destr…     

降低汽油馏分中苯含量的烷烃异构化技术

在小型评价装置上,考察了苯、甲基环戊烷、环己烷组分在工业中温异构化催化剂上的转化规律。结果表明：在中温异构化反应条件下,异构化原料中的苯经加氢全部转化,反应温度低于220 ℃时,苯完全转化为甲基环戊烷和环己烷,裂解活性较低;随着温度的升高,开环产物增加,裂解反应加剧。甲基环戊烷的转化率随温度升高而增加,低温下的产物主要为环己烷,随着温度的升高,裂解反应加剧,裂解产物明显增加。环己烷的转化率随温度升高而增加,低温下的产物主要为甲基环戊烷,随着温度的升高,裂解反应加剧,裂解产物增加。对于甲基环戊烷、苯、环己烷总含量较低的异构化原料,可以选择现有的异构化流程,实现苯全部转化,而对产物的辛烷值和液体收率影响不大。对于甲基环戊烷、苯、环己烷总含量较高的异构化原料可以选择（精馏+异构化）组合工艺,通过工艺条件的控制,可以使异构化产物中具有较高的甲基环戊烷和环己烷含量,产品的辛烷值提高。     

CO＋H_2在ZrO_2催化剂上合成异构烃反应机理的研究

在普通干凝胶和气凝胶两种ＺｒＯ２催化剂上进行了ＣＯ＋Ｈ２合成异构烃的研究。结果表明，具有大比表面积和小粒径的气凝胶ＺｒＯ２催化剂，有较高的反应活性。通过对大量的实验结果和前人提出的反应机理的分析，提出一种新的合成异构烃反应机理，认为ｉ－Ｃ４烃是通过一个Ｃ２表面物种与表面束缚的甲醛物种发生一系列醇醛缩合反应形成的。     

固定床反应器MgO／BaCO_3甲烷氧化偶联催化剂的稳定性

报道在催化剂装量３０ｍｌ的环形固定床和直管固定床两种反应器上，ＭｇＯ／ＢａＣＯ３催化剂甲烷氧化偶联反应的５００ｈ稳定性试验结果。采用甲烷和纯氧为原料气，水蒸汽为稀释剂的共进料模式。试验结果表明，ＭｇＯ／ＢａＣＯ３催化剂在５００ｈ稳定性试验中一直保持着较高的催化活性，在直管固定床反应器上，Ｃ２烃收率１６．３％，Ｃ２烃选择性６５．０％。在环形固定床反应器上，Ｃ２烃的收率１７．３％，Ｃ２烃选择性６７．０％。为了控制反应速度，水蒸汽作为稀释气引入到反应中。水蒸汽在反应中可分散和带走催化剂床层过多的反应热，减小床层温差。ＸＲＤ结果表明，反应后的催化剂与新鲜催化剂的结构基本一致，说明催化剂具有稳定的催化活性的原因，应归属于其结构的稳定性和具有一定的抗水蒸汽性能。还考察了不同甲烷空速、反应器管壁温度、水蒸汽含量对反应性能的影响。