ZnO对合成甲醇Cu/ZnO/Al2O3催化剂性能的影响

用高速碰撞共沉淀法制备ｎ（ＣｕＯ）／ｍ（ＺｎＯ）／ｍ（Ａｌ２Ｏ３）比分别为６０／３０／１０和３０／６０／１０的１＾＃和２＾＃催化剂,结果表明高ＺｎＯ的２＾＃催化剂活性较好,分散度较大。ＸＰＳ测试表明２＾＃催化剂表面ＺｎＯ吸附的中间体（ＣＨｘ或ＣＨｘＯ）较多且表面的Ｃｕ＾＋１浓度较高,从而促进ＣＯ加氢合成甲醇的活性。     

杂原子ZSM-5分子筛的合成、表征及其甲醇转化制烃类(MTH)催化性能

配制相同比例凝胶,通过水热合成法制得三种杂原子ZSM-5分子筛(GaZSM-5、BZSM-5和ZnZSM-5)和一种AlZSM-5分子筛,经酸交换后压片成型制得催化剂。采用XRD、ICP、SEM、FT-IR、低温氮气吸脱附、NH3-TPD和Py-IR技术对其进行表征,并在连续流动固定床反应器上进行甲醇转化制烃类(MTH)反应性能评价。表征和评价结果表明,三种杂原子ZSM-5分子筛与AlZSM-5相比,催化剂酸强度降低、酸量减少和B酸与L酸比例得到不同调变,并对孔结构产生一定影响。GaZSM-5的酸量和酸强度降低,B酸比例居中,晶间介孔较大,提高了反应活性稳定性,催化剂寿命达到696h。BZSM-5的酸性弱,B酸比例高,外比表面积大,能够抑制积炭反应。ZnZSM-5的酸量少且酸性弱,B酸比例低,反应活性不足,但引入的锌中心极大提高芳烃选择性。     

稀释气对甲醇制丙烯反应产物的影响

分别考察了N2与H2O作为稀释气对ZSM-5分子筛催化甲醇制丙烯(MTP)反应的影响。比较了N2与H2O在不同稀释比下新鲜剂催化MTP反应的产物分布,阐述了N2气氛与H2O气氛的稀释机理;通过比较这2种气氛持续作用下,催化剂酸性及产物分布随时间的变化,进一步考察了水蒸气老化处理对催化剂性能的影响。结果表明,H2O的化学吸附致使分子筛脱不稳定铝的过程主要发生在MTP反应初期;由于H2O对不稳定铝具有快速脱除的作用,对新鲜剂进行24h的水蒸气老化处理,既削弱了H2O对催化剂酸性位的化学作用,又保留了相对稳定的骨架铝结构,同时还可降低MTP工艺的水/醇比,达到节水节能的效果。     

ZnO催化对苯二甲酸脱羧制苯的反应历程

通过比较不同金属氧化物催化对苯二甲酸脱羧制苯的活性及反应产物分布情况,优选ZnO作为脱羧催化剂。采用FT-IR、XRD和Py-GC/MS表征了催化对苯二甲酸脱羧反应前后的ZnO催化剂及对苯二甲酸锌配合物。同时还对对苯二甲酸锌配合物进行了TG-DTA及DTG分析,以探讨ZnO催化对苯二甲酸脱羧反应机理以及催化剂积炭的原因。结果表明,当反应温度为550℃、质量空速为0.48 h-1时,ZnO催化对苯二甲酸脱羧的转化率达到100%,产物中苯的质量分数达40 %。ZnO催化对苯二甲酸脱羧反应分两步进行,首先对苯二甲酸化学吸附在ZnO表面形成对苯二甲酸锌配合物,然后再热分解生成苯、CO2等。对苯二甲酸锌配合物的热分解温度在410~530℃,在N2中热分解时发生的深度脱氢反应导致积炭的形成。     

SAPO-34催化剂上甲醇制烯烃反应动力学

A kinetic model of MTO process over the SAPO-34 catalyst considering the effect of water and coke deposition has been proposed.The model takes into account three steps of the MTO reaction in which the products cover 5 lumped components.The water in the feed not only reduces the concentration of methanol but also alleviates the deactivation of SAPO-34 catalyst.The kinetic parameters have been estimated by the least square method.It has been proved that the calculated values in the kinetic model are in good agreement with the experimental values.     

长链阳离子表面活性剂对ZSM-5结构及其甲醇制烯烃反应性能的影响

 分别以硅酸钠和硫酸铝为硅源和铝源,乙二胺为模板剂,采用水热晶化法在外加长链阳离子表面活性剂（十六烷基三甲基溴化铵）的环境中合成微孔ZSM-5分子筛;采用XRD、FT-IR、SEM、N2低温物理吸附等技术对合成的分子筛进行表征;采用甲醇制烯烃反应测试其催化性能。结果表明,合成的ZSM-5分子筛具有一种由小晶粒堆砌成六棱形ZSM-5大晶粒的独特形貌,堆砌后晶粒平均尺寸为1 μm,晶粒表面粗糙;合成的ZSM-5分子筛还具有比表面积大、B酸酸度高的特点;表面活性剂的加入能够提高ZSM-5分子筛的稳定性,有效抑制氢转移反应,并能显著提高乙烯和丙烯收率,其中丙烯收率增加21.39百分点,乙烯收率增加4.52百分点,增产丙烯效果最为明显。     

甲醇作为催化裂化部分进料反应过程的可行性分析

通过对甲醇制低碳烯烃(MTO)工艺与催化裂化(FCC)工艺的相似性分析,论述了二者结合的可能性。分析了FCC提升管反应器中的温度分布、催化剂活性变化和水存在的状况,以及这些因素对MTO反应的影响。同时对不同的甲醇加入方式进行了分析,并与FCC的多产液化气和柴油工艺(在提升管反应器底部注入汽油)进行比较,提出适宜的甲醇加入位置为FCC提升管反应器底部,先于原料油进料。此过程既可将甲醇转化为低碳烯烃,又有利于重油的催化裂化反应。初步论证了甲醇作为FCC部分进料的可行性,为甲醇作为FCC部分进料以多产低碳烯烃的进一步研究指出了方向。     

甲醇制丙烯反应工艺条件的影响规律研究

以自制的高结晶度ZSM-5分子筛(硅铝摩尔比500)为催化剂,在甲醇制丙烯(MTP)固定床反应评价装置上,考察了水热处理、反应温度、原料甲醇配比(占总原料的质量分数)等工艺条件对甲醇转化率和产物收率的影响规律。结果表明:ZSM-5分子筛经过550℃,10 h的水热处理后,催化活性提高,且随着反应时间的延长,丙烯收率先增加后降低,最高值可达48%; 优选出的MTP反应最佳工艺条件为:反应温度470℃,原料甲醇配比64%,原料液时空速3 h-1,此条件下甲醇转化率稳定在99%以上,丙烯收率则约为47%。     

裂解C_5与甲醇合成甲基叔戊基醚的本征动力学

采用管式反应器,以QRE型磺酸离子交换树脂为催化剂,在消除内外扩散的基础上,研究了裂解C5与甲醇醚化反应的本征动力学。采用Wilson活度系数模型计算组分的活度,由实验数据以非线性最小二乘法对模型参数进行回归,得到了均相、Rideal-Eley和Langmuir-Hinshelwood(LH)3种动力学模型的反应速率常数。均相动力学模型对裂解C5与甲醇醚化反应不适合。LH模型中的2-甲基-1-丁烯异构化和2-甲基-1-丁烯、2-甲基-2-丁烯与甲醇合成甲基叔戊基醚反应的活化能分别为:92.17,100.19,102.48kJ/mol。计算结果表明,在反应温度为60~70℃、n(甲醇)∶n(异戊烯)大于0.5时,LH模型对TAME活度的预测值与实验值的平均相对偏差均小于7%,LH模型可用于C5与甲醇醚化反应工艺的优化。     

高效甲醇合成催化剂及一次性通过过程研究

以Ni修饰多壁碳纳米管复合材料(y%Ni/CNT)为促进剂,制备一类合成气高效制甲醇催化剂Cu6Zn3Al-x%(y%Ni/CNT).实验发现,在传统工业甲醇合成Cu-ZnO-Al2O3催化剂中添加适量y%Ni/CNT能显著提高其对甲醇合成的催化活性;在Cu6Zn3Al-12.5%(8%Ni/CNT)催化剂上,2.0MPa,493 K、H2/CO/CO2/N2=62/30/5/3,GHSv=2700ml/(h·g)的反应条件下,CO转化率达34%,甲醇STY为442 mg/(h·g),是非促进的参比催化剂Cu6Zn3Al(330 mg/(h·g),在513 K)的1.34倍.该类催化剂对于合成气一次性通过制甲醇过程有重要应用前景.     

甲醇制丁烯反应机理研究

以杂化轨道理论和关于含Si、Al元素催化剂酸中心的认识为理论依据和研究方法,从反应物与催化剂B酸中心相互作用为切入点,分析相互作用过程中甲醇与B酸中心分子结构变化,揭示甲醇制烯烃反应机理本质。结果发现,中间体H-form C_↑↓^oH₂结构中碳原子外层有1对孤对电子和1个空轨道,是构成不同碳数、不同结构烯烃分子的基本结构单元。甲醇在B酸中心作用下反应生成丁烯分3步：(1)B酸中心释放出H⁺攻击甲醇分子C-O键,C-O键断裂生成甲基碳正离子CH ₃⁺和H₂O,B酸中心失去活性;(2)失活B酸中心从CH₃⁺获得H+恢复活性,CH₃⁺反应生成中间体H-form C_↑↓^oH₂;(3)C↑↓^oH₂是构成烯烃的基本结构单元,4个C_↑↓^oH₂可以生成不同结构丁烯分子。     

CuO/SiO_2甲醇脱氢制甲酸甲酯催化剂的研究

以Zn、Zr为助剂,分别采用浸渍法和溶胶-凝胶法制备出六种CuO/SiO2负载型催化剂,分别测定了它们对甲醇脱氢制甲酸甲酯反应的活性,同时应用TPR、XRD等测试技术对催化剂的结构特征进行了研究。结果表明,采用溶胶-凝胶(无机盐)法制备的CuO-ZnO-ZrO2/SiO2催化剂对甲醇脱氢制甲酸甲酯具有良好的活性和选择性,活性组分与载体之间、助剂Zn与Zr之间存在较强的相互作用,可使CuO高度分散于非晶态SiO2载体上,n(Cu)/n(Zn)/n(Zr)=10/2/1的催化剂,可以获得46.17%的甲醇转化率和84.68%的甲酸甲酯的选择性。     

甲醇转化制丙烯反应机理研究

以杂化轨道理论和关于含Si、Al元素催化剂酸中心的认识为理论依据和研究方法,从反应物与催化剂B酸中心相互作用为切入点,分析相互作用过程中甲醇与B酸中心分子结构变化,揭示甲醇制烯烃反应机理本质。研究结果表明甲醇转化制丙烯反应过程可分为3步：(1)B酸中心释放H+攻击甲醇分子中C-O键,C-O键断裂生成甲基碳正离子(CH+3)和H2O,CH+3中C原子外层有个空轨道,释放了H+后的B酸中心失去活性。(2)失活B酸中心从CH+3中获得H+,反应生成了一种新中间体H-form,H-form中C原子外层有1对孤对电子(e-)和1个空轨道,结构式为C↑↓〇H2;失活的B酸中心获得H+后恢复活性。第3步,有3个H-form结构的C原子,第1个C原子上的孤对e－占据第2个C原子上空轨道,第2个C原子上的孤对e－占据第1个C原子上空轨道,彼此共用2对e-,形成C=C键;第3个C原子上的空轨道与第1个C原子上C、H原子重叠轨道再次重叠,形成C、H和C三原子共用1对e－结构,结果是第1个C原子与第2个C原子形成C=C键,第1个C原子与第3个C原子形成C-C键,3个C原子形成C=C-C结构,即生成丙烯。     

甲醇制乙烯和二甲醚反应机理研讨

以杂化轨道理论和关于含Si、Al元素催化剂酸中心认识为理论依据和研究方法,以甲醇分子中C、H原子与催化剂B酸中心中Al原子相互作用为切入点,分析催化剂B酸中心中Al原子外层电子轨道变化与甲醇分子中C原子外层电子轨道变化间的相互关系,探讨甲醇制乙烯、二甲醚的反应机理。结果发现：中间体H-form C↑↓〇H2是构成乙烯、二甲醚的基本结构单元;甲醇制乙烯、二甲醚反应机理分3步：(1)B酸中心释放H+攻击甲醇分子中 C－O 键,C－O键断裂生成甲基碳正离子(CH3+),B酸中心失去活性;(2)失活B酸中心从CH3+中获得H+恢复活性,CH3+失去H+生成中间体 C↑↓〇H2;(3)2个中间体C↑↓〇H2结合生成乙烯和二甲醚。     

硫化Mo/CNT催化剂上甲醇与醋酸甲酯可逆吸附热的测定

本文采用相对保留体积测定了甲醇与醋酸甲酯在碳纳米管载体以及硫化的Mo/CNT催化剂上的可逆吸附热。在碳纳米管载体上,甲醇与醋酸甲酯的可逆吸附热分别为16 0kJ/mol和34 1kJ/mol;在硫化的Mo/CNT催化剂上,甲醇与醋酸甲酯的可逆吸附热分别为15 3kJ/mol和26 1kJ/mol。随温度升高醋酸甲酯的可逆吸附量比甲醇的可逆吸附量下降快,在反应条件下甲醇的可逆吸附量比醋酸甲酯的大8～10倍,甲醇在催化剂上吸附后进行反应,产物醋酸甲酯迅速脱附,从而有利于羰基化反应进行。     

甲醇与轻烃催化反应机理的原位红外光谱探索

通过原位漫反射红外光谱法对甲醇与轻烃(正己烷为模型化合物)单一进料和混合进料在催化剂HZSM-5上随温度变化的反应过程进行了考察。结果表明：甲醇单独进料的情况下,低于150 ℃低温时,甲醇以氢键缔合羟基的形式吸附在HZSM-5分子筛表面;当温度升至300 ℃时,甲醇、二甲醚开始脱去氧原子转化为烃类。正己烷单独进料的情况下,在200 ℃时,正己烷与分子筛羟基相互作用;当温度升到300 ℃时,五价碳正离子开始裂解。甲醇和正己烷混合进料的情况下,低于150 ℃时,甲醇以氢键缔合羟基的存在形式优先吸附于HZSM-5分子筛表面;在200 ℃时,正己烷与氢键缔合羟基相互作用形成碳正离子,改变了甲醇的反应途径,降低了正己烷发生反应的活化能。     

CO、甲醇液相羰化合成甲酸甲酯的动力学研究

在釜式反应器中进行了CO与甲醇羰基化合成甲酸甲酯的动力学研究,在一定反应温度下,恒定进料压力、甲醇浓度(c(MeOH))、催化剂浓度(c(Cat)),考察了反应进程中CO分压(pCO)的变化。结果表明,甲醇钠催化下,甲醇羰化反应速率k在60～90℃温度范围内,对CO为一级,反应活化能Ea=67 63kJ/mol,反应动力学方程为:-dpCO/dt=kc(Cat)pCOc(MeOH)。     

尿素和甲醇制氨基甲酸甲酯体系热力学分析

用Benson基团贡献法计算了氨基甲酸甲酯的热力学数据标准生成焓ΔfH0m、标准生成自由能ΔfG0m和热容Cp,m。通过对尿素和甲醇合成氨基甲酸甲酯反应的反应焓变ΔrH0m、自由能变化ΔrG0m以及平衡常数K0的计算分析表明,该反应在常温常压下是非自发过程。当温度高于400K时,反应能自发进行,且温度越高反应平衡常数越大。     

多元助催化甲醇羰化制甲酸甲酯

以单一甲醇钠作为催化剂通过甲醇羰基合成甲酸甲酯,存在催化剂活性不高、易失活、寿命短等问题。可用添加促进剂的方法来解决上述问题。考察了三种不同促进剂A、B、C及其二元和三元复合系统对反应的影响,发现多促进剂系统能明显提高催化剂活性和催化活性期。最好的单一促进剂A,系统反应150min获得最大甲醇最大转化率46 3%;最好的二元促进剂系统AB,甲醇最高转化率为73%,催化剂活性期是使用单一促进剂A的2 2倍;ABC三元促进剂系统,甲醇最高转化率达74 6%,催化剂活性期是使用单一促进剂A的2 5倍。     

CO、甲醇液相羰化合成甲酸甲酯的工艺优化研究

在釜式反应器中,进行一氧化碳与甲醇羰基化合成甲酸甲酯的工艺研究,在催化剂甲醇钠浓度为0 4mol/L、助剂浓度为2mol/L的条件下,考察温度、压力对反应的影响,并在平均生产强度最大下确定最佳的反应时间。最佳操作反应条件为:反应温度7982℃、一氧化碳分压3 8MPa。在反应温度80℃、一氧化碳分压3 8MPa、0 4mol/L的甲醇钠、助剂吡啶浓度为2mol/L的条件下,实验得到的甲醇单程转化率可达42 95%,一氧化碳转化率达95 58%;在间歇操作、上述工艺条件下的最大平均生产强度的反应时间为85min。