钴基催化剂的制备及性能评价

以γ-Al_2O_3为载体,采用等体积浸渍法制备F-T合成钴基催化剂,在F-T合成小型固定床反应装置评价催化剂。考察并优化了钴源、焙烧温度、钴负载量、反应温度和原料气空速等工艺条件对催化荆活性和F-T合成产物收率的影响,测试了Co/γ-Al_2O_3催化剂的稳定性。结果表明,最佳制备条件:以硝酸钴为钴源,焙烧温度400℃,钴负载质量分数10%。在温度230℃、压力2 MPa、原料气组成n(H_2)∶n(CO)=2和反应空速1 800 h~(-1)的条件下,进行60 h运转实验,CO转化率可达69.1%,C_5~+烃收率高达89.6%。     

SO_4~(2-)/γ-Al_2O_3固体超强酸催化地沟油制备生物柴油

以硫酸铵﹑γ-Al_2O_3为原料,成功制备了SO_4~(2-)/γ-Al_2O_3固体超强酸,并将其用于催化地沟油合成生物柴油,考虑了醇油物质的量比﹑催化剂用量﹑反应温度和反应时间等工艺条件对生物柴油产率的影响,研究得出,在催化剂用量0.5%﹑醇油比为1∶6﹑反应温度为60℃﹑反应时间为4h,生物柴油的产率达到了80%。     

菜籽油在NiMoW/γ-Al_2O_3催化剂上加氢脱氧的研究

采用浸渍法制备了NiMoW/γ-Al_2O_3催化剂,以菜籽油为原料,在100mL固定床加氢装置上,考察了不同工艺条件对菜籽油加氢脱氧的影响。结果表明,提高反应温度,有利于加氢脱羧基(羰基)反应,不利于直接加氢脱氧反应;升高氢分压有利于直接加氢脱氧反应,不利于加氢脱羰基(羧基)反应;低液时空速有利于加氢脱羰(脱羧)反应的发生,高液时空速有利于直接加氢脱氧反应的发生;提高氢油比,对直接加氢脱氧反应的促进作用要大于脱羧(脱羰)反应。     

K_2CO_3/γ-Al_2O_3催化连续双酯交换反应体系制备生物柴油

以γ-Al_2O_3为载体、K_2CO_3为活性组分,采用等体积浸渍法制备K_2CO_3/γ-Al_2O_3负载型固体碱,并以此为催化剂催化菜籽油-甲醇-碳酸二甲酯连续双酯交换反应制备生物柴油。考察并优化了催化剂制备条件及反应参数,结果表明,在反应温度65℃、油/酯/醇摩尔比1∶1∶8、K_2CO_3负载量60%、催化剂用量30%条件下反应30 min,粗生物柴油产率可达99.0%以上,与其他文献所报道的非均相固体碱催化剂相比,K_2CO_3/γ-Al_2O_3具有较高的催化活性。结果发现,K_2CO_3与γ-Al_2O_3发生相互作用生成强碱性物质是催化剂具有较高催化活性的主要原因;同时,对K_2CO_3/γ-Al_2O_3催化剂的重复性进行考察,发现将反应后的催化剂经过处理再焙烧后继续用于催化连续双酯交换反应,其粗生物柴油产率仍可达到85.0%以上。     

Ni/γ-Al_2O_3的制备及其催化邻苯二甲酸二异壬酯加氢的研究

采用等体积浸渍法制备不同镍质量分数的Ni/γ-Al_2O_3催化剂,利用XRD、SEM、BET、H_2-TPR和NH_3-TPD等对其进行一系列表征,评价其催化邻苯二甲酸二异壬酯的加氢性能,30%Ni/γ-Al_2O_3表现出优异的催化活性。同时,考察了Ni/γ-Al_2O_3催化剂的焙烧温度和还原温度对邻苯二甲酸二异壬酯加氢的性能影响,结果表明,在催化剂焙烧温度为500℃、还原温度为450℃的最佳条件下,环己烷-1,2-二甲酸二异壬酯的收率为85.74%。对邻苯二甲酸二异壬酯的加氢工艺进行优化,在温度为160℃、压力为7 MPa、空速为0.25 h~(-1)和氢油比为1 500∶1的条件下,邻苯二甲酸二异壬酯加氢效果最佳,反应的收率高达93.53%。     

Ni-Al-LDH/γ-Al_2O_3催化剂的制备及活性评价

分别以Ni(NO_3)_2·6H_2O和γ-Al_2O_3为二价和三价阳离子源,采用尿素水解法在γ-Al_2O_3载体上合成Ni-Al-LDH水滑石结构,并对其进行了XRD和FT-IR表征。以此为前驱体通过高温焙烧制得Ni-Al-LDH/γ-Al_2O_3催化剂。与等体积法制备的Ni/γ-Al_2O_3催化剂相比,Ni-Al-LDH/γ-Al_2O_3催化剂在甲烷干重整中不仅具有更高的催化活性,而且能够在一定程度上抑制逆水煤气反应。在反应温度为800℃,空速为48L·g~(-1)·h~(-1)的条件下,反应20h未失活,Ni-Al-LDH/γ-Al_2O_3催化剂上甲烷和二氧化碳转化率较Ni/γ-Al_2O_3催化剂约高8%。     

胶溶剂用量对NiMo/γ-Al_2O_3催化剂加氢脱氧性能的影响

采用载体挤出成型的方法,通过改变胶溶剂硝酸的加入量制备不同γ-Al_2O_3载体,同时用过量浸渍法负载15%Ni和5%Mo,制备得到Ni Mo/γ-Al_2O_3。通过BET、XRD、SEM等手段对载体和催化剂进行表征,并进行催化脂肪酸甲酯加氢脱氧反应性能评价,探究了载体对催化性能的影响。实验结果表明,当胶溶剂硝酸的质量为拟薄水铝石质量的7.5%,Ni Mo/γ-Al_2O_3催化剂在反应压力为2.9 MPa,反应温度为355℃,液时空速为2.0 h-1时,具有较佳的加氢脱氧性能,原料的转化率为92.5%,液相产品中正构烷烃C15~C18的选择性可达到71.7%。     

Cu-ZrO_2-CeO_2/γ-Al_2O_3催化甲醇水蒸气重整制氢反应的性能

以γ-Al_2O_3为载体,采用浸渍法制备Cu-ZrO_2-CeO_2/γ-Al_2O_3催化剂,用XRD、N_2吸附-脱附、H_2-TPR、NH_3-TPD、CO_2-TPD等方法对其进行表征。在连续流动常压固定床微型反应器上评价Cu-ZrO_2-CeO_2/γ-Al_2O_3催化剂对甲醇水蒸气重整制氢反应的催化性能,考察了反应温度、水醇比和质量空速对催化性能的影响,反应结果表明Cu-ZrO_2-CeO_2/γ-Al_2O_3催化剂具有较高的催化活性和稳定性,在温度为260℃、水醇摩尔比为1.2∶1、质量空速为3.6h–1的条件下,甲醇的转化率可达99%以上,氢气的选择性为98%以上,一氧化碳的选择性低于2.5%。表征结果显示助剂CeO_2和ZrO_2的加入促进活性组分在载体表面的分散性,影响催化剂的孔结构和酸碱性,增强了催化剂的活性。     

渣油和生物油加氢制柴油的研究

实验利用国内炼油厂的渣油和生物油混合,首先在催化剂NiMo-Al2O3的作用下进行初步加氢对原料油进行脱氧脱水,得到的中间油含水率为280×10-6。裂解催化剂和精制催化剂在固定床反应器内分层依次填装,然后对中间油进行加氢精制。研究柴油和汽油的收率,探究柴油最大收率的反应条件,并考察了温度、压力以及空速对柴油和汽油收率的影响。实验表明,加氢精制效果最佳条件为温度350℃、压力11MPa、空速0.8h-1和氢气流量1 300mL/h,所得柴油收率为60.1%,汽油收率为9.7%,尾油收率为28.9%,液化气及其它气体为2.8%。其中,液体收率98.7%,总收率101.5%。     

液态丙烯脱氧催化剂的研制

采用分步浸渍法在γ-Al_2O_3上负载钯金属盐和过渡金属盐,高温焙烧后制得一种用于液态丙烯脱氧的催化剂。该催化剂使用前不需活化,在空速2 500 h~(-1)和反应温度40℃条件下,即可将出口O_2含量脱除至小于1.0×10~(-6)。催化剂稳定性实验表明,在40℃反应100 h,催化剂活性不变,丙烯加氢的副反应不增加。针对液态丙烯脱氧,制备的催化剂能满足出口O_2含量低和丙烷增量少的要求。     

磷钨酸离子液体负载γ-Al_2O_3催化氧化-萃取脱硫

以γ-Al_2O_3为载体、磷钨酸离子液体为活性组分,用共沉淀法制备了[C1imCH_2CH_2COOH]_3PW_(12)O_(40)/γ-Al_2O_3(IL-HPW/γ-Al_2O_3)催化剂,并采用BET、TGA、FTIR、XRD以及SEM表征技术对催化剂进行表征分析。以质量分数为30%的H_2O_2为氧化剂,以N-甲基吡咯烷酮(NMP)为萃取剂,以含二苯并噻吩(DBT)的模拟油品进行氧化萃取脱硫反应,考察了氧化-萃取工艺条件对模拟油脱硫效果的影响。实验结果表明,在催化剂用量质量分数为0.7%(基于模拟油质量),反应时间为60min,n(H_2O_2)∶n(S)=2.5,反应温度为50℃,萃取一次的最佳条件下,其最佳脱硫率为99.2%。该催化剂在直馏柴油中也表现出较高的脱硫活性,在一定的反应条件下,使用N-甲基吡咯烷酮萃取剂萃取4次后,柴油硫含量从477mg/L降到24.4mg/L,脱硫率高达94.88%。     

低温煤焦油加氢脱氧工艺及动力学研究

为了考察煤焦油加氢过程中含氧化合物的转化对产物性质的影响,采用Ni-Mo/γ-Al_2O_3为催化剂,在固定床反应器上进行了低温煤焦油馏分油(小于240℃)加氢脱氧(HDO)实验,考察了不同温度、压力和空速对加氢脱氧产物组成以及性质的影响。结果表明,在高温、高压和低空速条件下,加氢产物的氧、硫和氮含量均达到车用汽油标准,烷基苯和环烷烃含量增加,加氢产物的H和C原子比提高,但加氢产物的辛烷值(RON)和密度较低,无法直接用作车用汽油。在温度为380℃,压力为5 MPa和空速为0.5 h~(-1)条件下进行的加氢反应,石脑油收率85%,同时生成3%的裂解气和12%的水。建立动力学模型来描述煤焦油加氢脱氧反应规律,加氢产物中含氧化合物含量的实验值与计算值吻合良好,反应规律一致。     

四氢呋喃连续催化胺化制备四氢吡咯催化剂及工艺

以γ-Al_2O_3为载体,制备负载铁系固体超强酸的SO_4~(2–)/Fe_2O_3-Al_2O_3催化剂应用于四氢呋喃连续催化胺化合成四氢吡咯反应,与γ-Al_2O_3、HZSM-5等催化剂相比,SO_4~(2–)/Fe_2O_3-Al_2O_3催化剂在相同的反应条件下可以获得更高的反应选择性。通过考察硫酸浸渍浓度、焙烧温度和焙烧时间等催化剂制备条件对反应结果的影响,以获得最佳的催化剂性能,同时对反应的工艺条件进行优化。通过实验结果可以得出,当硫酸浸渍浓度为1.0mol/L时,在550℃下焙烧5h能获得最高的催化活性。当反应温度为350℃、液时空速(LHSV)为0.2h~(–1)、四氢呋喃与氨气摩尔比为1∶6时,四氢呋喃转化率为91.4%,四氢吡咯选择性为91.0%。对SO_4~(2–)/Fe_2O_3-Al_2O_3催化剂进行200h寿命测试,表明该催化剂活性具有良好的稳定性。     

M/γ-Al_2O_3催化剂对煤油水重整制氢的影响

以γ-Al_2O_3为载体,采用等体积分步浸渍法制备了以Ni为活性组分,La、Ce、Fe、Cr、Co为助剂的催化剂M/γ-Al_2O_3,在固定床管式反应器中研究了M/γ-Al_2O_3催化剂的性能,考察了反应温度、水碳比和空速对氢产率的影响,并对催化剂进行XRD、SEM和BET表征。结果表明,NiLaCeFeCrCo/γ-Al_2O_3催化剂具有较好的催化性能,在反应温度700℃、水碳物质的量比10和空速6min-1的条件下,氢产率达到27.335mol·mol-1,并在300min内表现出较好的活性,平均氢产率为21.966mol·mol-1。     

Ru-Mn/γ-Al_2O_3催化剂制备及合成环己烷二甲酸二异壬酯工艺研究

研究了浸渍法制备的一系列Ru-Mn/γ-Al_2O_3催化剂在邻苯二甲酸二异壬酯(DINP)催化加氢制备环己烷二甲酸二异壬酯(DINCH)反应中的催化性能。通过表征证明了Ru和Mn离子的引入使催化剂的加氢能力增强,因此,Ru-Mn/γ-Al_2O_3催化剂表现出较高的催化活性。考察了催化剂中金属质量分数、焙烧条件和还原条件等因素对催化剂活性的影响,在Ru质量分数为1%、Mn为1%、250℃下焙烧2 h、140℃下还原活化2 h条件下,催化剂活性最高。确定了反应的最佳工艺条件:反应压力为4 MPa,反应温度为120℃,搅拌速度为600 r/min,反应时间为4 h;产物的选择性为100%,收率为99.4%。催化剂重复使用5次产物收率仍能维持在99%以上,表明该催化剂催化加氢DINP制备DINCH有较好的稳定性。     

Ni-Mo/γ-Al_2O_3催化剂加氢处理工艺条件的优化

采用固定床加氢装置对原料油(蜡油)进行加氢精制研究,采用控制变量法,考察了反应温度,液时空速,氢油比等对加氢效果的影响。以Ni-Mo/γ-Al_2O_3作为催化剂对加氢工艺进行优化,由数据表明升高温度、适当降低液时空速、增大氢油体积比,均有助于提高催化剂的脱硫和脱氮效果。Ni-Mo/γ-Al_2O_3催化剂在中高压条件下,反应温度为400℃,液时空速为0.25 h~(-1),氢油体积比在2 000左右时,加氢精制的效果最好。     

常温催化去除封闭体系空气中一氧化碳的研究

考察催化氧化CO的Au/Fe_2O_3/γ-Al_2O_3催化剂,在不同焙烧温度、质量、温度、湿度下活性的变化,以此筛选能使Au/Fe_2O_3/γ-Al_2O_3催化剂保持高活性、好的稳定性、实用型强等性能的反应条件。另外,用同样的实验步骤再次制备Au/Fe_2O_3/γ-Al_2O_3催化剂,考察催化剂重复利用性。研究结果表明,300℃焙烧的催化剂具有良好的活性;密闭舱中催化剂的用量需要根据风机的功率和催化剂的空速来确定;密闭舱中湿度为50%时,催化剂能表示出较好的催化性能;密闭舱中温度低也能增强催化剂的催化性能,本实验中,14℃时催化剂表现出较高的活性。     

KOH/γ-Al_2O_3高效催化碳酸乙烯酯酯交换合成乙二醇的研究

以γ-Al_2O_3为载体,用浸渍法制备出KOH/γ-Al_2O_3催化剂,利用X射线衍射、N_2吸附-脱附和红外光谱对催化剂进行了表征,以甲醇与碳酸乙烯酯(EC)的酯交换反应作为探针实验,考察了不同活性组分、浸渍方法、浸渍液浓度、焙烧温度等不同条件制备的催化剂对产物乙二醇(EG)收率的影响。实验结果表明,以KOH为活性组分,采用过量浸渍法,焙烧温度为500℃,浸渍液浓度为20%制备的KOH/γ-Al_2O_3催化剂活性最优,乙二醇的收率达到74.3%。     

负载型铜铁催化剂直接催化分解N_2O的研究

利用等体积浸渍法制备了不同组成的CuFeO/γ-Al_2O_3复合氧化物催化剂,通过催化分解N_2O的活性评价结果确定催化剂的最佳Cu-Fe原子质量比为2∶1、最佳负载量为25%。通过XRD、BET、H_2-TPR等表征手段对催化剂的结构进行研究。结果表明,Cu_2Fe_1O/γ-Al_2O_3催化剂表面的CuO结晶度较小且高度分散,具有较大的比表面积;相比其他CuFeO/γ-Al_2O_3复合氧化物催化剂和单组分CuO/γ-Al_2O_3催化剂,Cu_2Fe_1O/γ-Al_2O_3还原能力更强,故表现出更强的N_2O催化分解能力。考察了N_2O质量分数、O_2体积分数、空速等反应条件对Cu_2Fe_1O/γ-Al_2O_3活性的影响。在515℃高温条件下连续反应100 h,N_2O转化率保持在90%左右,表明Cu_2Fe_1O/γ-Al_2O_3催化剂具有良好的热稳定性。     

催化酯交换合成顺-3-水杨酸己烯酯的研究

采用K_2CO_3/γ-Al_2O_3固体碱为催化剂,以水杨酸甲酯和顺-3-己烯醇为主要原料经催化酯交换合成了顺-3-水杨酸己烯酯。考察了催化剂用量、醇酯比、反应温度和时间以及催化剂重复使用次数对反应收率的影响,结果表明K_2CO_3/γ-Al_2O_3固体碱对本反应有较高的催化活性,在优化工艺下反应收率可达87%以上,催化剂经回收处理后可重复使用。