反应条件对介孔Ni-CaO-ZrO_2催化剂上CH_4耦合重整反应性能的影响

利用并流沉淀法制备了介孔Ni-CaO-ZrO2催化剂,在该催化剂上考察了水蒸气重整(SRM)、CH4部分氧化(POM)和CO2重整(CDR)反应的不同耦合方式对CH4重整反应的影响,以及反应温度和气态空速对CH4三重整反应制合成气过程的影响。实验结果表明,与单纯的CDR反应相比,SRM-CDR耦合反应与CDR-POM耦合反应均具有明显的优势,前者侧重于产物分布的调节,而后者则对增强催化剂的活性和稳定性有重要意义。CH4三重整条件下催化剂失活的主要原因是复杂气氛条件下的晶相烧结;在反应温度为973 K、气态空速35.0 L/(h.g)、n(CH4)∶n(CO2)∶n(O2)∶n(H2O)=2∶1∶0.875∶0.50的条件下,催化剂上CH4转化率约为83%,产物合成气中n(H2)∶n(CO)约为2.00,且在反应10 h内催化剂活性稳定。     

TS-1/H2O2催化氧化脱除CO2气体中甲硫醇的研究

以钛硅分子筛(TS-1)为催化剂,过氧化氢(H2O2)为氧化剂,考察了TS-1/H2O2对二氧化碳(CO2)气体中甲硫醇的氧化脱除性能。在c(H2O2)=1.243×10-3mol/L,催化剂加入量为0.5g每100mL双氧水,反应温度为30℃时,TS-1/H2O2体系能够将原料气中φ(CH3SH)由1×10-3脱除至φ(CH3SH)<5×10-9。催化剂再生5次后,反应体系的穿透时间基本保持不变。通过X-射线衍射(XRD)、傅里叶红外、N2物理吸附等对反应前后的催化剂进行了表征,结果显示再生后催化剂的比表面积和晶体骨架结构基本不变。质谱分析显示甲硫醇的氧化产物有CH3SOH、CH3SO2H和CH3SO3H。     

负载型贵金属催化剂上甲烷部分氧化制合成气反应机理的原位红外和喇曼光谱表征

采用原位时间分辨红外光谱和原位显微喇曼光谱技术,对CH4/O2/Ar(2/1/45)混合气在SiO2和Al2O3负载的Rh、Ru、Ir等催化剂上反应的初级产物和催化剂表面物种进行了研究.在此基础上,辅之以改变催化剂预处理条件,脉冲反应-质谱和TPR等实验方法,对相应催化剂上的O2-和积碳物种浓度及其与甲烷部分氧化(POM)制合成气反应机理的关系进行了系统研究.实验结果表明,燃烧-重整机理是Ru/Al2O3和Ru/SiO2上CO和H2生成的主要途径,而由CH4的直接氧化生成CO和H2是Rh/SiO2上POM反应的主要途径;在新还原的Ir/SiO2上,CO是POM反应的初级产物,而在稳态条件下,催化剂表面积碳与CO2和/或H2O的反应以及未积碳表面的CH4燃烧-重整反应可能是CO生成的主要途径之一.造成Ru/SiO2、Ru/Al2O3、Rh/SiO2和Ir/SiO2等催化剂上POM反应机理差异的原因主要源于反应条件下催化剂表面氧物种(O2-)和积碳物种浓度的差异,而造成反应条件下催化剂表面氧物种浓度差异的本质可能与Ru、Rh和Ir等对氧亲合力及M-O键能的高低等因素有关.对Rh/Al2O3催化剂,POM反应的初级产物与催化剂的焙烧温度有关.在600℃焙烧的催化剂上,CO是POM反应的初级产物,而在900℃焙烧的催化剂上,CO2是反应的初级产物,造成两催化剂上POM反应机理差异的本质可能与不同温度焙烧的催化剂上Rh物种的可还原性不同并进而影响POM反应条件下催化剂表面氧物种的浓度有关.     

Cu-Ni/ZrSiO催化剂的制备及其对CO_2和CH_3OH合成DMC的反应性能

采用表面反应改性法制备了ZrO2 SiO2 (ZrSiO)复合载体 ,以等体积浸渍法制备了ZrSiO担载的Cu Ni及Cu Ni K2 O催化剂。用IR、TPSR MS和MRS 90 1微反技术考察了CO2 和CH3OH在催化剂上的化学吸附和反应性能。结果表明 ,CO2 在金属位 (M )和Lewis酸位Zrn + 的协同作用下形成卧式吸附态M CO O→Zrn + ,CH3OH在Zrn + 和Zr O 两类中心的协同作用下形成解离吸附态Zr OCH3 和Zr OH ;在适宜的反应条件 (温度 140℃、压力 0 6MPa、空速 144 0h 1、n(CH3OH) /n(CO2 ) =2下 ,反应的总碳转化率可达 8% ,生成DMC的选择性大于 87% ;适量引入助剂K2 O可明显提高DMC的收率     

离子液体中K_2CO_3/CH_3I直接催化合成碳酸二甲酯

利用高压间歇反应釜,考察了K2CO3/CH3I催化CO2与甲醇直接合成碳酸二甲酯(DMC)的反应规律,得到最佳的反应条件:反应温度363K、反应压力3.6M Pa、反应时间8h、m(甲醇)∶m(CH3I)∶m(K2CO3)=12∶2.3∶1。液相产物中DMC含量随K2CO3用量的增加几乎呈直线增加,因此可以在较低的反应压力下获得较高的DMC收率。另外,利用离子液体溴代1-乙基-3-甲基咪唑盐[Em im]B r对CO2的溶解特性,研究了离子液体[Em im]B r对K2CO3/CH3I催化CO2与甲醇直接合成DMC反应规律的影响。实验结果表明,在反应温度低于393K、反应压力高于4.0MPa的条件下,离子液体[Em im]B r可以加快反应速率,对反应具有一定的促进作用,但不能改变反应的最佳条件和整体规律性。甲醇、CH3I、[Em im]B r、K2CO3的最佳质量比为12∶2.3∶1.6∶1。     

ZrO_2改性Co-Ru/γ-Al_2O_3催化剂对Fischer-Tropsch合成反应的催化性能

采用浸渍法制备了ZrO2改性Co-Ru/γ-A l2O3催化剂(以下简称催化剂),考察了反应温度、反应压力、气态空速和合成气n(H2)∶n(CO)对催化剂催化性能的影响。实验结果表明,随反应温度的升高,催化剂的催化活性提高,CH4的选择性增加,重质烃的选择性先增加后减小;升高反应压力有利于提高催化剂的催化活性、增加重质烃的选择性;增大气态空速不利于重质烃的生成;随n(H2)∶n(CO)的增大,CO的转化率和CH4的选择性增加、重质烃的选择性减小。在反应温度220℃、反应压力1.5M Pa、气态空速800h-1、n(H2)∶n(CO)=2.0的条件下,CO的转化率达到84.88%,烃的总选择性为99.63%,CH4和CO2的选择性分别为5.47%,0.37%,C5+占全部烃产物的质量分数为88.16%,重质烃的收率(以标准状况下1m3(H2+CO)计)为152.83g。     

含磺酸官能团的有机-无机介孔材料的合成与催化性能研究

以(OR')SiRSi(OR')[R-C2H4-,-C6H4-]及(OMe)3SiCH2CH2CH2SH为硅源,在酸性条件下使用非离子型聚合物C18H37(OCH2CH2)10OH为模板剂,采用H2O2原位氧化法直接合成了磺酸基功能化有机-无机杂化介孔材料.XRD、N2吸附-脱附表征结果证明所制备的材料为六方有序介孔结构;紫外拉曼光谱和13C CP-MASNMR确证了-SH被完全氧化为-SO3H.制备的磺酸基功能化有机-无机杂化介孔材料在催化合成双酚A反应中显示出良好的催化性能.     

新型温控配体及其铑配合物在水/有机两相1-辛烯氢甲酰化中的催化性能研究

合成了新的具有"浊点"特性的温控配体CH3(OCH2CH2)nPPh2(相对分子质量为918)(I),研究了该配体与铑的配合物在水/有机两相1-辛烯氢甲酰化中的催化性能.结果表明,由Rh(CO)2(acac)与(I)原位生成的水溶性配合物对1-辛烯氢甲酰化有很好的催化活性,在温度100℃、压力5.0MPa(H2/CO=1/1)、1-辛烯/Rh摩尔比为1000、P/Rh摩尔比为13的反应条件下,反应6 h,1-辛烯转化率和壬醛收率均达95%以上,水相催化剂直接循环使用4次,催化剂性能基本保持不变.     

丙烯环氧化反应组分在TS-1中扩散行为的分子模拟

利用蒙特卡罗法(MC)及分子动力学(MD)方法,研究了钛硅分子筛（TS-1）催化丙烯环氧化反应中丙烯(C3H6)、过氧化氢（H2O2）及环氧丙烷（PO）在甲醇溶剂和分子筛中的扩散行为。计算了333K、400kPa时,C3H6/CH3OH、H2O2/CH3OH、PO/CH3OH混合体系在TS-1上的吸附等温线;在MC模拟基础上,计算了333K下C3H6、H2O2、PO在甲醇溶剂中的无限稀释浓度扩散系数和在TS-1中的扩散系数。研究发现,分子筛中吸附的分子个数对反应组分在分子筛中扩散有重要影响;在甲醇溶剂存在下,C3H6、H2O2主要在TS-1的直孔道中扩散,而PO则主要在曲折孔道扩散。     

NaBH_4/(CH_3)_2SO_4/B(OCH_3)_3复合还原体系合成2-(4-羟基苯)乙醇

以对羟基苯乙酸为原料,用NaBH4/(CH3)2SO4/B(OCH3)3还原体系制备2-(4-羟基苯)乙醇,考察了原料配比、溶剂用量等单因素条件对目标产物收率的影响,确定了较佳工艺条件,并通过IR、HPLC和1 H NMR等对产物进行表征。结果表明:当n(NaBH4)∶n(B(OCH3)3)∶n(对羟基苯乙酸)=1.8∶1.5∶1.0,无水四氢呋喃为溶剂,B(OCH3)3滴加时间为50min,30℃搅拌反应3.5h,收率可达96%以上,质量分数为99.5%。     

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%。     

多室环流反应器中模拟FCC干气制乙醛

研究了在多室环流反应器(MALR)中用模拟催化裂化干气和空气制乙醛的过程,考察了MALR中气含率和液体循环速率与上升室表观气速之间关系的同时,还考察了反应温度、反应压力、原料气中乙烯含量及催化剂溶液中Pd2+含量对乙烯单程转化率和乙醛选择性的影响。实验结果表明,MALR中气体流速在0.461~0.545cm/s内气含率较大,液体循环速率仅在2.5~3.2cm/s较窄的范围内变化;合成乙醛的最佳条件为:反应温度100~120℃、反应压力0.5~0.6M Pa、催化剂溶液中Pd2+质量浓度0.6~0.9g/L。     

烯丙醇在Ti-MWW催化剂上的环氧化反应

以水热合成-酸处理法制得的T i-MWW分子筛为催化剂,研究了烯丙醇(AAL)和H2O2在水中的环氧化反应,考察了反应条件对AAL的转化率和环氧丙醇(GLY)选择性的影响。实验结果表明,AAL的浓度较低时有利于反应的进行,高浓度的H2O2则降低GLY的选择性,n(AAL)∶n(H2O2)=1时,GLY的选择性最高;当反应温度高于333K时,GLY的选择性随反应温度升高明显下降。当T i-MWW催化剂用量为50m g、AAL和H2O2的用量均为10mm ol、水量为20mL时,在333K下反应30m in,AAL的转化率达到96%,同时GLY的选择性可达98%以上。该反应的机理与TS-1催化剂催化烯烃环氧化反应类似,AAL和溶剂在活性位上存在竞争吸附。GLY的高选择性归因于T i-MWW催化剂中T i活性位与水、H2O2形成的五元环过渡态。     

天然气中微量组分对吸附剂性能的影响

考察了天然气吸附剂LXC对天然气中微量组分C2H6,C3H8,CO2,N2的吸附和脱附特性及其对CH4吸附能力的影响。实验结果表明,天然气吸附剂LXC吸附CH4,C2H6,C3H8的吸附量依次增大,滞留比依次减小,不可逆吸附性增强;CO2在吸附剂上的吸附量和滞留量较大;N2的可逆吸附与脱附性能较好;天然气中C2H6,C3H8,CO2均能导致吸附剂LXC吸附CH4的能力降低。在20℃、充气压力3.5M Pa、放气压力0.1M Pa的条件下,吸附剂LXC对配制的混合气体经12次连续吸脱附后,其吸附能力下降27.5%。     

工业尾气中的乙烯在络合型吸附剂上的变压吸附性能

为解决环氧乙烷装置排放气中C2H4的回收问题,采用N J型吸附剂,考察了C2H6,CO2,CH4,O2对吸附剂吸附C2H4的影响,测定了吸附剂对环氧乙烷装置排放气中C2H4的吸附性能,并初步考察了解吸性能。实验结果表明,除O2对吸附C2H4有一定影响外,N J型吸附剂吸附C2H4具有很好的稳定性,通过减压和抽真空可使吸附剂再生。在C2H4-C2H6,C2H4-CO2,C2H4-CH4体系中,C2H4的吸附容量均达10mL/g以上;在O2存在的条件下,C2H4的吸附容量约为7.5mL/g;在环氧乙烷装置的排放气体系中,C2H4的吸附容量约为6mL/g;脱附气体中C2H4的体积分数可达到50%。     

二乙二醇甲基丁基醚的合成

以二乙二醇单甲醚(C_5H_(12)O_3)和氢氧化钠为原料、苯为带水剂,在n(NaOH):n(C_5H_(12)O_3)=1．5:1．0和不断通入N_2的条件下,合成了二乙二醇单甲醚钠。通过正溴丁烷与二乙二醇单甲醚钠的Williamson反应合成了二乙二醇甲基丁基醚(DGBME)。研究了醚化反应的温度和时间及正溴丁烷(n-C_4H_9Br)与二乙二醇单甲醚的摩尔比对DGBME收率的影响,用气相色谱法分析了产物含量,并用FT-IR和~1H NMR表征了产物结构。实验结果表明:反应温度80℃,醚化反应时间4．0h,n(正溴丁烷):n(二乙二醇单甲醚)=1．06为适宜的反应条件,在此条件下DGBME的收率为92．14%;气相色谱法分析产物中DGBME含量在99．5%以上。     

湿混捏法CoMo/Al_2O_3催化剂用于Claus反应尾气加氢转化反应

采用湿混捏法制备了C laus反应尾气加氢CoM o/A l2O3催化剂;以SO2的加氢反应和CS2的水解反应为指标反应,考察了CoM o/A l2O3催化剂对C laus反应尾气的加氢转化活性,并与浸渍法CoM o/A l2O3催化剂进行对比;考察了湿混捏法CoM o/A l2O3催化剂的Co和M o含量及反应条件对C laus反应尾气加氢转化活性的影响。实验结果表明,在同等金属含量的条件下,湿混捏法CoM o/A l2O3催化剂的SO2加氢和CS2水解活性比浸渍法CoM o/A l2O3催化剂的活性高;湿混捏法CoM o/A l2O3催化剂较适宜的M oO3的质量分数为10.0%、CoO的质量分数为2.0%;较适宜的C laus反应尾气加氢转化反应温度为260~300℃,空速为1 250~1 750h-1。在此条件下,SO2加氢和CS2水解转化率可达100%。     

(氮气+四氢呋喃+水)体系水合物的生长动力学

建立了高压混相全透明循环管路装置，用以考察流动体系中水合物的生长速率，工作压力可达4MPa。采用该系统，研究了在四氢呋喃存在时N2-水体系中水合物的生长动力学规律。实验结果表明，含N2体系水合物的生长速率随体系初始压力的升高而加快。建立了水合物宏观生长动力学模型，该模型考虑了体系压力和水合物体积分率的影响，可用于计算N2的消耗量，其不同初始压力时的计算值与实测值的平均相对误差的平均值为4．3％。计算了N2-四氢呋喃-水体系在各实验条件下的初始反应速率，计算结果表明，初始反应速率随着初始压力的增加而增大；并与相同条件下甲烷-水体系在四氢呋喃存在时生成水合物的初始反应速率做了比较。