艾丁褐煤直接液化产物中酚类形成影响因素研究

针对艾丁褐煤高氧含量的特征,通过高压釜对艾丁褐煤直接加氢液化进行试验研究,考察了反应温度、催化剂添加量、氢气初压和溶剂含量对艾丁褐煤液化产物酚类物质生成的影响。结果表明,艾丁褐煤直接液化生成酚类物质的最适宜条件为:反应温度430℃,催化剂添加量1%,氢气初压5.0 MPa,溶剂含量50%。各低级酚在总酚中的占比分别为:苯酚0. 39%,邻甲酚0. 51%,间甲酚1.08%,对甲酚0. 97%,二甲酚5. 07%。通过碱抽提煤液化油得到的酚类物质中的低级酚(苯酚+C1phenol+C2 phenol)在总酚中占比10.7%,低级酚主要集中在保留时间为24～33 min,高级酚占比较大,且随保留时间的延长既多又杂;提高反应温度、溶剂含量和催化剂添加量有利于提升总酚产率,促进煤反应生成酚类物质,氢气初压对总酚产率影响不大;提高反应温度和催化剂添加量能提升低级酚在总酚中的占比,使高级酚趋向于反应生成低级酚,提高溶剂含量和氢气初压抑制低级酚在总酚中的占比。煤直接液化工艺流程中,通过加氢反应,在低温分离过程中尽可能达到较高的酚产率,同时通过将高分进行循环,以延长高分的反应时间,提高油产率,即实行分级加氢液化将有利于控制和提高油和酚产率。     

新疆东疆褐煤温和加氢液化富产酚类化学品的研究

为实现褐煤加氢液化富产高附加值的酚类化学品,以新疆东疆褐煤和循环溶剂为原料,在500 mL高压釜中进行了温和加氢液化的过程调控实验。考察了催化剂类型、反应温度和反应压力对氢耗率、气产率、转化率、油产率、沥青质产率及酚产率的影响,开展了温和加氢产物中酚类化合物的分布特征与迁移规律的研究。结果表明:东疆褐煤是一种适合直接加氢液化的优质原料,超强酸催化剂能够弥补反应条件温和带来的褐煤裂解性能的不足,温和液化呈现出良好的反应性能;氢初压对酚羟基迁移规律的影响较小,但对反应温度的影响显著;褐煤温和加氢液化油中的酚类化合物主要以烷基酚形态存在,另有少量的茚满酚和萘满酚。     

白蜡枝桠材在四氢萘与苯酚混合 供氢溶剂中的液化工艺

通过正交试验考察了白蜡枝桠材在四氢萘与苯酚混合供氢溶剂中液化过程的5个因素对残渣率的影响。白蜡枝桠材在供氢溶剂中的优化工艺为:反应温度为150℃、时间为2.5 h、木酚比为1:6、催化剂H₂SO₄用量为6.5%、四氢萘用量为20%,在此工艺条件下,液化效率可以达到96%左右。各因素的影响次序为:时间>温度>木酚比和催化剂用量>四氢萘用量。在选择的实验参数范围内,时间、木酚比和四氢萘用量越大时,白蜡枝桠材的液化残渣率越小,即液化效率越高。     

白蜡枝桠材在四氢萘与苯酚混合供氢溶剂中的液化工艺

通过正交试验考察了白蜡枝桠材在四氢萘与苯酚混合供氢溶剂中液化过程的5个因素对残渣率的影响。白蜡枝桠材在供氢溶剂中的优化工艺为：反应温度为150℃、时间为2．5h、木酚比为1：6、催化剂H2S04用量为6．5％、四氢萘用量为20％,在此工艺条件下,液化效率可以达到96％左右。各因素的影响次序为：时间〉温度〉木酚比和催化剂用量〉四氢萘用量。在选择的实验参数范围内,时间、木酚比和四氢萘用量越大时,白蜡枝桠材的液化残渣率越小,即液化效率越高。     

煤直接液化重质产品油的催化加氢实验研究

在30mL油品加氢实验装置上,进行煤直接液化全馏分油中重质油(320℃)加氢实验,考察反应温度、压力和体积空速变化对加氢生成油物性的影响.结果表明,油品的脱硫率和脱氮率与反应温度和反应压力成正比,与体积空速成反比;升高反应温度和反应压力或降低体积空速,都有利于加氢油品中单环芳烃和双环芳烃质量分数的增加、多环芳烃质量分数的减少.计算得到的油品供氢指数(IPDQ)增加,从而溶剂供氢能力增加.不同加氢条件下得到的油品物性表明,反应温度为380℃,压力为19MPa,体积空速为0.8/h时,得到的重质馏分油作为煤液化循环溶剂使用时供氢性最好.     

洗油对五彩湾高惰质组煤直接液化性能的影响

以洗油为供氢溶剂,考察了溶煤比、反应温度和氢初压对新疆五彩湾煤样加氢液化性能的影响.结果表明,在煤液化中,洗油部分加氢,生成具有强供氢能力的物质,增强其供氢能力,可以作液化溶剂,且溶煤比由四氢萘为溶剂的3降低到1.75;虽然氢初压为8.0 MPa,但反应终压为16.3 MPa,与四氢萘为溶剂时相当;油产率达到59.24％,转化率达到81.05％.     

氢气在煤高温快速液化中的作用

首先利用实验室建立的一套平衡液相取样法实验装置测定了氢气在四氢萘和萘中的溶解规律,其次通过间歇式微型反应釜研究了氢气在煤高温快速液化中的作用。结果表明:①氢气在溶剂中的溶解度随温度与压力的增加而增加;在一定的温度与压力下,氢气在四氢萘和萘中的溶解度在5 min内达到最大溶解量的78.54%左右,之后溶解度开始逐步缓慢上升直到30 min时达到最大溶解量;②在充足的四氢萘作为溶剂的液化反应中,氢气对于煤高温快速液化反应几乎没有影响,活性氢主要来源于溶剂;在萘作为溶剂的液化反应中,钼酸铵催化剂促进了氢气参与反应,但是总转化率的变化较小,仅仅促进了沥青烯向油方向的转化。③压力对于煤高温快速液化中四氢萘的供氢性能有影响。     

芳香族溶剂对低阶煤轻度加氢改质的影响

为考察溶剂供氢性对加氢改质的影响,以四氢萘与甲基萘为溶剂,对低阶煤进行轻度加氢,考察不同反应条件对转化率、气产率、氢耗及产物分布的影响。结果表明,温度对转化率及气产率的影响显著,在360~430℃,随着温度升高,转化率及气产率增加显著;在氢压低于4 MPa时,脱氢反应体现较为显著,体系中有大量萘生成,压力对转化率及气产率的影响不明显,低压条件下,四氢萘供氢起主导作用;气相氢并不直接参与煤的反应,而是与溶剂发生加氢反应,进而由溶剂向煤供氢;低阶煤轻度加氢改质是一个快速反应的过程,反应时间不宜过长,30~60 min为宜;对改质后产物进行分析,黏结指数G75,灰分0.3%,硫含量0.3%。     

煤直接液化循环溶剂加氢稳定试验研究

在300 m L加氢试验装置上进行加氢稳定试验,考察了反应压力对煤直接液化循环溶剂性质的影响,并通过0.5 L高压釜煤液化试验,考察了煤在不同加氢深度循环溶剂中的液化效果。结果表明,随着溶剂加氢反应压力的升高,循环溶剂密度、黏度及氮含量递减,氢碳原子比及供氢指数递增,循环溶剂性质得到改善,供氢性能得到提高,从而促进煤的转化率和油收率提高。当加氢反应压力由12.5 MPa升至19.3 MPa时,煤的转化率从87.21%提高到88.40%,液化油收率从51.62%提高到55.58%。     

高温下工业NiW/Al2O3催化剂上萘的加氢饱和反应

在中压固定床中,高温条件下研究了工业NiW/Al2O3催化剂上硫化氢气氛中反应温度、反应压力和空速对萘加氢饱和反应过程的影响。实验结果表明,在液时空速为10—30 h-1,氢油体积比为800,高反应温度区320—380℃的实验条件下,萘加氢主要生成四氢萘和十氢萘,而进一步加氢裂化产物较少;提高反应温度,萘转化率和四氢萘的收率下降,加氢裂化产物略有升高,表明高温不利于芳环的加氢饱和;提高加氢反应压力,萘的转化率和四氢萘的芳环加氢程度提高;综合反应结果,提出了高温条件下萘加氢的简化可逆连串反应途径。     

超临界乙醇体系中苯酚催化加氢的降解规律

目前,液化的生物油与石油粗油成分接近,通常环类化合物含量高,如煤焦油中酚及其衍生物含量占40%以上,急需加氢升级技术。超临界乙醇（243.1℃,6.38MPa）温度、压力条件低,具有良好的传质性能,且为绿色、可再生溶剂。在超临界乙醇体系下的催化加氢是一种油升级有效方式。本文以苯酚为生物油中环类化合物典型模型,在300～400℃、Pt/C催化剂下,探讨超临界乙醇体系下苯酚催化加氢过程。研究分析了超临界乙醇中温度、氢气压力和反应时间对苯酚催化加氢降解规律的影响,并建立了能很好地描述过程中苯酚转化率的动力学模型（R2 = 0.989）。实验表明：该体系下的苯酚催化加氢降解反应的级数为二级,反应的活化能为51.7kJ/mol;尽管升高温度和氢气压力均能提高苯酚的转化率,但温度对转化率的影响更为显著。本研究将为更好地控制反应过程和提高超临界乙醇体系中苯酚的转化率提供参考。     

苯酚低温催化水蒸气重整制氢

以Raney Ni为催化剂,在温和条件下(523～723 K)实现了苯酚催化水蒸气重整制氢反应。研究表明,反应温度、液体空速和原料浓度等反应条件是影响苯酚转化率和H₂选择性的重要因素,较高的反应温度和较低的液体空速有利于提高苯酚转化率,但不利于提高H₂选择性。对比苯酚水相重整制氢过程发现,尽管水蒸气重整反应温度相对较高,且需要汽化原料使反应在气相中进行,但该过程具有比水相重整更高的H₂选择性(93%～100%)。此外,Raney Ni催化剂上苯酚水蒸气重整反应与现有的文献结果比较还具有反应条件温和、催化剂稳定性好(60h)以及CO含量低(CO/CO₂摩尔比为0.01～0.2)等优点。将该技术应用于工业含酚有机废水的资源化处理制备的H₂可以直接作为氢源使用。     

苯与双氧水在高效钼钒磷杂多酸催化剂上的羟基化

Keggin type molybdovanadophosphoric heteropoly acids, H3＋nPMo12-nVnO40（n=1-3）, were prepared by a novel environmentally benign method, and their catalytic performances were evaluated via hydroxylation of benzene to phenol with hydrogen peroxide as oxidant in a mixed solvent of glacial acetic acid and acetonitrile. Various reaction parameters, such as reaction time, reaction temperature, ratio of benzene to hydrogen peroxide, concentration of aqueous hydrogen peroxide, ratio of glacial acetic acid to acetonitrile in solvent and catalyst con- centration, were changed to obtain an optimal reaction conditions. H3＋nPMo12-nVnO40（n=1-3） are revealed to be highly efficient catalyst for hydroxylation of benzene. In case of H5PMo10V2O40, a conversion of benzene of 34.5% with the selectivity of phenol of 100% can be obtained at the optimal reaction conditions.     

Raney Ni催化剂上苯酚液相原位加氢表观动力学

考察了Raney Ni催化剂作用下,反应条件（温度、压力、空速、苯酚浓度和甲醇与水的配比）对苯酚液相原位加氢反应性能的影响规律。结果表明,较高的反应温度和压力以及较低的液体空速和甲醇含量有利于提高苯酚的转化率和环己醇的选择性,但是苯酚的浓度对反应性能的影响不大。针对该反应体系的动力学研究表明,苯酚原位加氢生成环己醇和环己酮的表观浓度级数α₁和α₂分别为0.93和1.09,β₁和β₂分别为3.82和3.47,表观活化能E_a1和E_a2分别为67.8 kJ•mol^-1和80.2 kJ•mol^-1。将动力学研究结果与各个反应条件对反应性能的影响规律相关联,解释了不同反应条件引起苯酚加氢反应速率以及生成环己醇和环己酮选择性差异的原因。     

Gas phase oxidation of benzene to phenol using Pd-Cu composite catalysts. Effect of temperature,feeding gas and catalyst composition

Catalytic oxidation of benzene in the gas phase has been studied as a function of the catalyst composition, reaction temperature and the feed conditions of reactant gases, hydrogen, oxygen, benzene as well as diluting inert gas. The catalyst tested is composed of Pd and Cu(I) ions, both of which are supported on silica gel. If one of the two metal species is lacked from the catalyst, no catalytic activity appears. The product is almost exclusively phenol and some accompanying benzoquinone, in particular at lower temperatures, as minor byproduct.On leave from Hua-Dong Institute of Technology, Nanjing, People's Republic of China.     

HYDROGENOLYSIS OF DIPHENYL ETHER

Hydrogenolysis of diphenyl ether was investigated at 550°C and 620°C and at pressures up to 1850 psig. Primary interest was the elucidation of cracking patterns at a hydrogen to diphenyl ether molar ratio of 2:1.

The primary reaction was C—O—C bond cleavage resulting in the formation of benzene and phenol. The secondary reaction was ring cracking resulting in the formation of gaseous components namely, carbon monoxide, carbon dioxide and lighter hydrocarbons.     

Coal liquefaction by in-situ hydrogen generation.: 2. Zinc-water model compound reactions

Model compound studies were carried out to elucidate the reaction mechanisms taking place during the liquefaction of coal with the hydrogen produced from the reaction of zinc and water. In compounds of the type Ph-(CH₂)_n-Ph the splitting of the aliphatic bridge was easier with higher n values. Ether type compounds such as diphenylether were unreactive although the C-O bond in dibenzylether was easily cleaved. Condensed ring aromatic compounds gave low conversion with hydrogenation being facilitated by an increase in ring number. Phenolic compounds such as phenol did not react well, but the reactivity increased with increase in aromatic ring size. The cleavage of the aliphatic bridge was accelerated by the OH group, for example, in the case of 4-hydroxydiphenylmethane bond scission was about 15 times higher than that of diphenylmethane. Heterocyclic compounds were unreactive.     

HYDROGENOLYSIS OF DIPHENYL ETHER

Hydrogenolysis of diphenyl ether was investigated at 550°C and 620°C and at pressures up to 1850 psig. Primary interest was the elucidation of cracking patterns at a hydrogen to diphenyl ether molar ratio of 2:1.

The primary reaction was C—O—C bond cleavage resulting in the formation of benzene and phenol. The secondary reaction was ring cracking resulting in the formation of gaseous components namely, carbon monoxide, carbon dioxide and lighter hydrocarbons.     

Ni对Cu-Ni/γ-Al_2O_3苯羟基化催化剂的影响

通过程序升温还原方法合成了Cu/γ-Al2O3和Cu-Ni/γ-Al2O3催化剂,使苯直接羟基化制苯酚。该反应过程中,温度和溶剂对Cu-Ni/γ-Al2O3催化剂的反应性能影响进行了探讨。采用H2-TPR、XRD、EDS等表征技术考察了Ni对催化剂结构和性质的影响。结果表明,Ni使催化剂前驱体还原温度增加、活性组分Cu单晶粒度降低、催化剂表面Cu原子数增加;当反应温度为70°C、以水作反应溶剂时,Cu-Ni/γ-Al2O3比Cu/γ-Al2O3催化剂有较高反应活性和选择性,苯转化率为32.4%,苯酚选择性为93.3%,苯酚收率为30.2%。     

甲醇-水体系中苯羟基化制苯酚的研究

多步法合成苯酚中需加入酸及有机试剂,容易造成环境污染。在TS-1分子筛与过氧化氢形成的体系中苯一步羟基化合成苯酚的方法,由于反应条件温和,绿色环保,引起了研究者的关注,但目前的文献报道都基于单一溶剂体系,研究结果各有差异。在甲醇-水两元混合体系中,通过改变两者比例来调整溶液极性,采用TS-1分子筛为催化剂,双氧水为氧化剂,研究了TS-1分子筛直接催化苯羟基化制苯酚的反应。结果表明,当n(水)∶n(甲醇)=0.78、反应时间4h、催化剂用量TS-1/苯为17.5g/mol、n(过氧化氢)∶n(苯)=4.76、反应温度为60℃,苯酚的收率在甲醇-水体系中明显优于单一溶剂,并在此条件下,加入冰醋酸量为n(冰醋酸)∶n(苯)=0.31时,苯酚收率可达12.82%。