CO_2加氢合成二甲醚的适宜工艺条件

采用甲醇合成催化剂C207和分子筛HZSM-5混合制得CO2加氢合成二甲醚双功能催化剂,并在微型固定床反应装置上进行了活性评价。考察了反应温度、压力、氢碳摩尔比、空速等工艺条件对催化反应的影响。结果表明,温度对催化剂活性影响显著,适当提高温度有利于提高反应速率,适宜的温度操作范围260～270℃,增加压力,提高氢碳摩尔比有利于提高CO2转化率、二甲醚收率;适宜的空速范围1500～3000h-1。     

浆态床中CO2加氢直接合成二甲醚的双功能催化剂

采用共沉淀沉积法制备了CuO-ZnO-Al2O3-ZrO2/HZSM-5双功能催化剂,利用XRD、BET、H2-TPR、NH3-TPD等手段进行表征。在连续流动加压浆态床反应器中,以医用石蜡为惰性液相介质,研究了其对CO2加氢直接合成二甲醚的催化反应,考察了不同温度、不同压力、不同氢碳比和不同空速对反应结果的影响。研究表明,提高反应温度有利于提高CO2转化率,但使二甲醚的选择性降低;增大压力和氢碳比有利于提高CO2转化率和二甲醚的选择性;增大空速会使CO2转化率和二甲醚选择性均呈现下降趋势。     

CuO/SiO2催化剂用于CO2加氢合成甲醇的研究

采用等容浸渍法,分别以水、乙醇、丙酮为分散剂制备CuO/SiO2催化剂,用H2-TPR,H2-TPD技术及CO2加氢合成甲醇反应对催化剂还原性能、H2吸附性能和催化性能进行了研究.TPR结果表明,以水为分散剂制备催化剂时,CuO分散不均匀,且难还原;以丙酮为分散剂时,CuO分散较均匀,且易还原;以乙醇为分散剂时,CuO的分散性和还原性介于水与丙酮制得的催化剂之间.TPD结果表明,以乙醇、丙酮为分散剂制备催化剂时,只增加H2的吸附量,而不改变H2的吸附强度.CO2加氢反应的结果表明,以乙醇和丙酮做分散剂,有利于CO2转化率、甲醇产率的提高,同时降低了反应的甲烷化.随CuO含量增加,CO2的转化率和甲醇的产率得到了提高.     

Cu/SiO_2催化草酸二甲酯加氢制乙醇酸甲酯的反应性能

为了开发一种可持续发展的乙醇酸甲酯工业生产路线,对草酸二甲酯加氢制乙醇酸甲酯的串联反应体系进行了热力学分析,并采用铜/二氧化硅为催化剂,在内径为20 mm的不锈钢固定床反应器中考察了氢酯比、反应压力、反应温度、反应空速等工艺条件对草酸二甲酯转化率及乙醇酸甲酯选择性的影响。结果表明:提高氢酯比、反应压力、反应温度和降低草酸二甲酯空速,有利于提高草酸二甲酯的转化率,但是乙醇酸甲酯选择性下降。在氢酯比40~60、压力2~2.5 MPa、反应温度453~473 K、空速0.3~0.7 mg/(g-Cat·h)的较佳工艺条件下草酸二甲酯的转化率大于80%,乙醇酸甲酯的选择性大于80%。     

含水滑石铜锌铝催化剂上CO_2加氢制甲醇研究

采用沉淀法制备了不同锌铝水滑石含量的铜锌铝催化剂(HCZA)。剖析了锌铝载体以及催化剂的结构;考察了催化剂在CO2加氢制甲醇反应中的催化性能以及优选催化剂的催化稳定性。结果表明:制得的锌铝载体具有锌铝水滑石结构,HCZA中含有锌铝水滑石相;在CO2加氢制甲醇反应中,HCZA较传统甲醇合成催化剂CZA的性能高,当反应原料气组成为V(CO2)∶V(H2)∶V(N2)=23∶69∶8,空速为3 600 h-1,反应温度为240℃,压力为5 MPa时,在优选催化剂HCZA3上,CO2转化率和甲醇选择性较在CZA上分别提高65.3%和7.4%,粗醇中的乙醇质量分数较在CZA上低58.9%;在1 000 h连续考察中,催化剂性能稳定。同时,提出了HCZA上CO2加氢制甲醇可能的催化反应机理。     

超/亚临界CO2中邻甲酚羧基化合成邻甲基水杨酸

在超/亚临界CO2中合成邻甲基水杨酸,对探索其绿色合成和CO2的资源化利用有重要意义。本实验以邻甲酚为原料,考察了无水K2CO3、无水Na2CO3等催化剂的活性,选取催化效果最好的无水K2CO3在超/亚临界CO2中一步法直接催化合成邻甲基水杨酸。在反应时间1～6 h、催化剂相对投加量nK2CO3/nO-Cresol为0.05～1.25、反应温度130～270 ℃、反应压力4～14 MPa的条件下对邻甲酚在超/亚临界CO2中的羧基化反应进行了研究。结果表明：邻甲酚的转化率与产物收率随反应时间的延长均出现先增加的趋势,不同的是转化率最后趋于稳定,产物收率则略有减少;邻甲酚的转化率与产物收率随催化剂相对投加量的增加先快速增加然后趋缓,随反应温度、反应压力的增加先增加后减少。较佳的实验条件为：反应时间3 h、催化剂相对投加量0.5、反应温度190 ℃、反应压力8 MPa,此时,邻甲酚转化率可达19.7%,邻甲基水杨酸收率可达17.5%。此外,提出了超/亚临界CO2中邻甲酚羧基化反应可能存在的机理。     

煤制合成天然气甲烷化反应研究

采用本征动力学装置进行了煤制合成天然气(SNG)甲烷化反应研究,实验采用0.154~0.198mm的自制甲烷化催化剂NJ34,反应温度300~500℃,反应压力2.0~5.0 MPa,体积空速5 000~9 000h-1。实验结果表明,在温度和空速一定的条件下,反应压力的变化对催化剂的CO转化率、CO2转化率以及总碳转化率的影响不明显;在反应温度和压力一定的条件下,气体空速的变化对催化剂的CO转化率的影响不明显,CO2转化率出现了一定的波动;在压力和空速一定的条件下,随着反应温度的提高,CO和CO2转化率都呈下降趋势,且CO2转化率的下降更加显著。     

催化环氧乙烷氢甲酯化的催化体系研究

以Co2(CO)8为催化剂,甲醇为溶剂,在一定CO压力下,催化环氧乙烷氢甲酯化合成3-羟基丙酸甲酯。考察了不同配体、催化剂/配体的摩尔比、温度、CO压力、甲醇用量对环氧乙烷氢甲酯化反应的影响。得到较佳合成工艺条件为:咪唑为配体、n(催化剂)∶n(配体)=1∶1.5、反应温度75℃、反应压力6.0 MPa、V(甲醇)∶V(环氧乙烷)=5∶1。在该优化条件下,环氧乙烷转化率为92.24%,3-羟基丙酸甲酯收率达84.35%。     

醋酸或醋酸酯加氢制乙醇的热力学计算与分析

对醋酸、醋酸甲酯或醋酸乙酯加氢制乙醇进行了热力学计算和分析。计算了这3个反应的标准摩尔焓变和标准平衡常数,以及温度、压力和反应物配比对平衡转化率的影响。结果表明,3个反应的标准摩尔焓变都小于0,是放热反应;醋酸加氢反应的标准平衡常数较大,而醋酸甲酯加氢反应和醋酸乙酯加氢反应的标准平衡常数都小于0.7;醋酸加氢反应由于标准平衡常数较大,因此其平衡转化率受工艺条件影响较小,而醋酸甲酯加氢和醋酸乙酯加氢反应的平衡转化率受工艺条件的影响较大,醋酸酯加氢制乙醇反应适宜的温度为423~550 K,适宜的压力是2~3 MPa,适宜的氢酯比是10~20。     

草酸二甲酯催化加氢制备乙醇酸甲酯工艺研究

对草酸二甲酯固定床连续催化加氢法制备乙醇酸甲酯进行了研究,采用自制的复合Cu O-Ag2O/Si O2固体催化剂,考察了反应温度、反应压力、氢酯比和液时空速对草酸二甲酯转化率和乙醇酸甲酯选择性的影响。结果表明:在反应温度230℃,压力2.0 MPa,氢酯比30∶1,液时空速0.8 h-1条件下,草酸二甲酯转化率可以达到92.3%,乙醇酸甲酯选择性可以达到83.6%,反应连续运行500 h,草酸二甲酯转化率稳定在90%左右,乙醇酸甲酯选择性稳定在80%左右,表明催化剂有较高的催化活性和稳定性。     

二甲醚与合成气反应制乙醇的热力学计算与分析

采用Benson基团贡献法估算得到二甲醚（DME）和乙酸甲酯（MA）的标准生成焓和标准生成吉布斯自由能,在298～1000K时计算了DME与合成气制乙醇（DME羰基化反应、MA加氢反应以及二者组成的总反应）过程中的反应焓变、反应熵变、反应吉布斯自由能变和化学反应的平衡常数。在此基础上,分析了反应压力、反应温度和原料比对DME转化率的影响。在413K、1×105Pa、CO∶DME=1条件下考察了不同H2浓度情况下合成乙醇反应中两个反应的协同效应。分析结果表明,在低于493K、3MPa、n(CO)∶n(DME)=1的条件下有利于合成反应的进行,由于两反应的协同效应,使MA加氢反应的平衡转化率有大幅度提高。     

乙酸甲酯催化加氢制乙醇工艺

以煤基乙酸下游产品乙酸甲酯为原料, 在Cu-Zn-Al催化剂上加氢制取乙醇, 利用气相色谱仪对产品进行定性、定量分析。分别考察了反应温度、反应压力、乙酸甲酯液时空速、氢气与乙酸甲酯摩尔比等操作因素对乙酸甲酯转化率和目标产物乙醇选择性的影响。实验结果表明, 最佳工艺操作参数为:反应温度240℃, 反应压力8MPa, 乙酸甲酯液相体积空速1h^-1, 氢气与乙酸甲酯的摩尔比9:1。在最优工艺条件下, 乙酸甲酯的单程转化率为95.5%, 目的产物乙醇的选择性为94.6%。液体产品的平衡组成为:甲醇38.12%, 乙醇59.52%, 乙酸甲酯0.86%, 乙酸乙酯1.29%。数据表明:在乙酸甲酯加氢制乙醇反应过程中, Cu-Zn-Al催化剂对羰基加氢的活性较高, 对乙醇具有较高的选择性, 同时能够有效抑制主要副产物乙酸乙酯的生成。     

生物质粗燃气自热重整调变的热力学分析

运用吉布斯自由能最小化方法对生物质粗燃气自热重整过程进行了热力学分析,研究了重整反应过程中的温度,O2/CH4摩尔比及焦油摩尔分数等因素对平衡产物组成的影响规律。研究结果表明:低温有利于CO歧化与加氢反应,而高温促进了CH4和CO2的转化,提高合成气H2+CO摩尔分数,降低H2/CO摩尔比。O2/CH4摩尔比的增加有利于生物质燃气从部分氧化反应向完全氧化反应转变,促进了CH4的重整反应而抑制了CO2的转化;O2/CH4摩尔比的增加降低了合成气H2+CO摩尔分数,降低了H2/CO摩尔比,在重整后的生物质粗燃气中,n(H2)/n(CO)≈1。积碳量随温度升高和O2/CH4摩尔比的增加逐渐减少,随着焦油(C10H8)物质的量的增加而增加。焦油物质的量增加提高了合成气中H2与CO摩尔分数,是重整反应的重要原料。优化的生物质燃气自热重整反应条件为温度1 023 K,O2/CH4摩尔比0.7,焦油摩尔分数<1%。     

Cu/ZnO/Al_2O_3催化剂用于醋酸仲丁酯加氢制备仲丁醇联产乙醇

采用固定床反应器,研究共沉淀法制备的Cu/ZnO/Al_2O_3催化剂用于醋酸仲丁酯催化加氢制备仲丁醇联产乙醇的催化性能,并考察反应温度、氢酯物质的量比、反应压力和空速对反应的影响。结果表明,Cu/ZnO/Al_2O_3催化剂表现出优良的催化性能,在反应温度210℃、氢酯物质的量比15、反应压力4.0MPa和空速1.0h-1条件下,醋酸仲丁酯转化率大于99%,仲丁醇选择性大于99%,乙醇选择性大于97%。推测Cu/ZnO/Al_2O_3催化剂上醋酸仲丁酯加氢制备仲丁醇联产乙醇的反应网络,仲丁醇与乙醇的脱氢反应和脱水反应、烯烃饱和加氢反应和酯交换反应是该体系在Cu/ZnO/Al_2O_3催化剂上存在的主要副反应。     

离子液体中羰基钴催化3-羟基丙酸甲酯加氢制1,3-丙二醇

以Co2(CO)8为催化剂、离子液体[Bmim]PF6为溶剂,研究3-羟基丙酸甲酯(3-HPM)加氢制1,3-丙二醇(1,3-PDO)的反应,考察了催化剂用量、溶剂、促进剂及氢气压力、反应温度、反应时间对反应的影响。结果表明,在n[Co2(CO)8]/n(3-HPM)=0.05,咪唑为促进剂,反应温度140℃,氢气压力10.5 MPa,反应时间10 h的较佳反应条件下,3-HPM的转化率达94.2%,1,3-PDO的选择性达72.6%。并根据实验结果,提出了可能的催化反应机理。     

超临界CO_2中对苯二酚催化加氢反应的研究

通过超临界CO2介质中对苯二酚催化加氢的研究,探讨了催化剂、超临界CO2压力等反应条件的影响,研究了Pt/C、Pd/C、Ru/C和Rh/C几种催化剂对反应转化率和主要产物1,4-环己二醇选择性的影响,结果表明:Ru/C催化剂的活性最好。研究了超临界CO2压力、反应温度、氢气压力、反应时间等对反应转化率和选择性的影响,根据产物的选择性对该反应路径进行了初步分析。     

碳酸二丙酯的绿色合成及其与DMC相平衡数据测定

用碳酸二甲酯(DMC)与正丙醇(n-PrOH)酯交换反应合成了碳酸二丙酯(DPC),考察了催化剂种类、物料摩尔比、催化剂用量、温度和时间等因素对反应的影响。结果表明,碳酸钾(K2CO3)具有较好的催化活性和选择性,反应最佳工艺条件为:常压,反应温度95℃,n(n-PrOH)∶n(DMC)=3∶1,w(K2CO3)=1%,反应时间5 h,DMC转化率95.9%,DPC产率73.7%。优化条件下的重复实验表明,该反应易于控制,重复性好。测定了常压下DPC和DMC的气液相平衡数据,结果表明,在常压下DPC和DMC二元物系不形成共沸物。     

浆态床中二氧化碳加氢合成甲醇

研究了浆态床中自行开发的LP201甲醇合成催化剂上二氧化碳加氢合成甲醇的过程。探讨了不同操作条件,如温度、压力、气体空速、原料气配比等对反应的影响;考察了该催化剂在浆态床二氧化碳加氢合成甲醇过程中的稳定性。实验结果表明,浆态床二氧化碳加氢合成甲醇过程中主要产物为甲醇、CO和水;随温度的增加,CO2的转化率和甲醇产率呈现上升的趋势,但甲醇的选择性明显下降;压力的升高有利于CO2的转化率、甲醇产率以及甲醇的选择性提高;原料气空速的提高会增大甲醇产率,但同时降低CO2的转化率以及甲醇的选择性;CO2的转化率、甲醇收率以及甲醇的选择性在氢碳摩尔比4～5获得极大值。LP201催化剂的寿命考察结果表明,该催化剂具有较好的催化活性和稳定性。