面向高超声速飞行的碳氢燃料吸热反应研究进展

飞行器速度的提高是航空航天领域的重要研究方向,基于此,发展高超声速飞行器技术具有重要的经济和军事意义。吸热型碳氢燃料为高超声速飞行器提供了重要保障。主要介绍了吸热型碳氢燃料及其吸热反应发展情况,重点关注了裂解和重整反应,分析了反应条件对热裂解反应的影响,考察了燃料分子结构与热裂解反应的关系,介绍了分子筛、金属和活性炭3种裂解催化剂的性能,同时总结了催化重整反应的研究进展。     

废塑料化学转化制燃料的催化剂研究进展

在简要介绍和比较热裂解、催化裂解、热裂解-催化改质和催化裂解-催化改质4种废塑料化学转化制燃料基本方法的基础上,综述了近年来国内外在废塑料裂解催化剂和废塑料裂解产物改质催化剂的研究进展,重点讨论了催化剂酸性、比表面积、孔径以及负载金属离子的类型等对废塑料催化裂解和催化改质反应性能的影响,并介绍了聚烯烃（包括聚乙烯和聚丙烯）废塑料和聚苯乙烯废塑料热裂解和催化裂解的反应机理。最后对废塑料化学转化制燃料技术的研究与开发提出了一些建议,指出采用催化裂解-催化改质组合技术是未来废塑料化学转化制燃料过程的发展趋势,其今后的研究重点将是开发具有较强酸性和有利于大分子扩散与传质性能孔道结构的分子筛催化剂。     

丁烯催化裂解制取丙烯催化剂的研究进展

丁烯催化裂解制丙烯是提高丁烯利用率、提高丙烯生产工艺经济效益的新技术。分析和讨论了丁烯催化裂解制丙烯的反应机理,分别探讨了不同催化剂的优势及不足之处,包括金属氧化物催化剂、分子筛催化剂、复合分子筛催化剂和改性分子筛催化剂等。总结了分子筛酸强度、酸密度及催化剂孔道结构对催化剂转化率、丙烯选择性和稳定性的影响。提出了合成分子筛催化剂的酸性强度及酸密度是分子筛催化剂改性的主要目标,通过分子筛改性,可以提高分子筛催化剂的催化活性及目标产物丙烯的选择性,同时减少结焦,改善催化剂稳定性。最后对用于丁烯裂解制备丙烯催化剂的发展趋势和前景进行了前瞻性点评和展望。     

木质素类生物质催化热解制备精细化学品研究进展

能源和环境是当今世界的两大挑战,将生物质转化为燃料和化学品是应对该挑战的低碳方案。其中,催化热解木质素获得燃料和化学品是低碳方案的重要部分。本文以能源和环境问题为出发点,阐述了木质素催化热解制备燃料和化学品的可行性和必要性,并对催化裂解行为、催化裂解过程和催化产物等方面的国内外研究现状进行了系统介绍。文章首先对木质素的结构和转化过程进行了概述;然后从催化热解行为、催化热解产物以及催化剂的研究现状等方面进行了系统阐述,并对现有的催化木质素热解过程的机理研究进行了讨论。通过对木质素催化热解制备燃料和化学品的发展前景、技术瓶颈以及逻辑方面进行评估表明,木质素转化为燃料和化学品过程中提高产品的产率和能量效率是今后的总体目标,而原料供给和生产、催化剂开发、产品分离纯化、反应机理和动力学以及计算模拟等方面将是深入研究木质素高效利用的重要研究内容。     

正己烷在HZSM-5分子筛上的催化裂解研究

为筛选反应活性和烯烃选择性相对较高的催化剂用于研究吸热型碳氢燃料的催化裂解,以正己烷的催化裂解作为探针反应,探讨其在不同硅铝物质的量比HZSM-5［n(Si)∶n(Al)=25、36、100］分子筛上催化裂解的反应活性和产物分布。结果表明,正己烷在HZSM-5分子筛上的裂解转化率随温度的升高和分子筛中硅铝物质的量比的减小而增大;裂解产物中乙烯、丙烯和总烯烃的选择性均随裂解温度的升高和分子筛中硅铝物质的量比的增加而增加,在（300~550） ℃,HZSM-5［n（Si)∶n(Al)=36］上的总烯烃收率最高,芳烃含量随分子筛中硅铝物质的量比的增加而减小;基于裂解转化率、烯烃和芳烃收率等因素综合考虑,HZSM-5 n(Si)∶n(Al)=36］分子筛为优选催化剂。     

煤热解气相焦油原位催化裂解提质研究进展

煤热解是实现低阶煤分质高效利用的重要途径之一。煤热解气相焦油原位催化裂解实现焦油的轻质化,在近几年得到了较广泛的关注和研究。本文从煤热解气相焦油催化裂解提质工艺的优势、催化剂和反应器等方面对近几年的研究进展进行了综述,分析了金属氧化物、炭材料、碳基负载型催化剂、分子筛、分子筛负载型催化剂以及其它负载型催化剂,在煤热解气相焦油催化裂解提质过程中的性能、影响因素及机理,对比分析了不同反应器的性能特点和优缺点,对未来的研究重点进行了分析和展望。     

煤热解气相焦油原位催化裂解提质研究进展

煤热解是实现低阶煤分质高效利用的重要途径之一。煤热解气相焦油原位催化裂解实现焦油的轻质化,在近几年得到了较广泛的关注和研究。本文从煤热解气相焦油催化裂解提质工艺的优势、催化剂和反应器等方面对近几年的研究进展进行了综述,分析了金属氧化物、炭材料、碳基负载型催化剂、分子筛、分子筛负载型催化剂以及其它负载型催化剂,在煤热解气相焦油催化裂解提质过程中的性能、影响因素及机理,对比分析了不同反应器的性能特点和优缺点,对未来的研究重点进行了分析和展望。     

碳四烷烃催化裂解制低碳烯烃的研究进展

论述了碳四烷烃催化裂解制低碳烯烃的催化剂体系、影响因素及催化裂解方式。该催化剂体系包括硅铝酸盐及锆硫酸盐,氧化铝与碱金属或碱土金属的混合物,负载型催化剂等3种类型。其中分子筛(晶体硅铝酸盐)及其改性催化剂是研究开发的主要方向。除操作条件外,稀释剂、引发和抑制剂和裂解反应方式对催化裂解反应均有影响。催化裂解反应机理与催化剂的种类和反应条件相关。对于酸性分子筛催化剂有2种比较公认的机理:正碳离子机理,自由基与正碳离子机理两种形式。研究表明碳四烷烃,特别是正丁烷催化裂解制低碳烯烃具有良好的低碳烯烃收率,收率可达50%以上。     

石脑油催化裂解制低碳烯烃技术进展及其技术经济分析

阐述了石脑油催化裂解制低碳烯烃的机理;石脑油催化裂解催化剂体系,包括金属氧化物催化剂、沸石分子筛催化剂和复合催化剂及近年来国内外石脑油催化裂解催化剂的科研成果．并对石脑油生产低碳烯烃的催化裂解和蒸汽裂解两种工艺路线进行对比,表明石脑油催化裂解具有先进性,该领域的研究开发具有相当重要的意义。     

丁烯催化裂解制丙烯技术研究进展

综述了国内外丁烯催化裂解制丙烯的主要工艺技术与特点。介绍了丁烯裂解的负载型金属氧化物催化剂和沸石分子筛催化剂。详细阐述了分子筛催化剂的酸性、晶体大小和孔道结构等因素对丁烯催化裂解的影响。指出丁烯裂解制丙烯的最佳工艺手段开发和相应的催化剂研制是主要研究方向。     

多产柴油催化裂化催化剂的改性思路

催化裂化增产柴油是炼厂增产柴油的重要途径,而多产柴油裂化催化剂的开发是增产柴油技术的关键。本文通过研究催化裂化的反应机理,以及分子筛催化剂载体与基质的物理化学性质对催化裂化反应的影响,阐述了多产柴油催化剂的设计思路与改性方法。并展望了多产柴油催化剂改性技术的发展方向。     

Renewable biofuel production from thermal-chemical conversion of triglyceride

生物柴油是重要的可再生液体燃料,但其在制备方法及自身燃料性质上仍存在一定的缺陷。近年来出现的热化学方法提供了较有前景的解决方案。本文综述了油脂热化学转化制备生物质柴油新方法。重点介绍了直接热解、催化热裂解两种转化方式的现状及特点,并探讨了热化学转化方法还存在的问题。对催化裂解过程所用不同功能催化剂的性能及特点作了详细的介绍,指出了目前油脂裂解过程催化剂的研究方向。     

炭基催化剂应用于热转化过程的研究进展

生物炭具有环境友好、来源广泛、成本低廉等优点,作为催化剂及催化剂载体被广泛应用于热转化过程,但存在易结焦失活、产物定向调控机理尚不明确等问题。对生物质炭基催化剂应用于热转化过程的研究进行了综述,介绍了生物质炭基催化剂制备、改性(杂原子掺杂和金属负载)方案的研究现状。从常规催化热解、微波辅助热解、焦油脱除、酯化合成运输燃料和水热液化5个方面对炭基催化剂的应用进行讨论,并指出探索催化剂深层次的催化机理以及构建具有多级孔隙结构的炭基催化剂以定向生产高值化学品是未来的研究方向。     

Fluid catalytic cracking technology: current status and recent discoveries on catalyst contamination

The fluid catalytic cracking (FCC) technology is one of the pillars of the modern petroleum industry which converts the crude oil fractions into many commodity fuels and platform chemicals, such as gasoline. Although the FCC field is quite mature, the research scope is still enormous due to changing FCC feedstock, gradual shifts in market demands and evolved unit operations. In this review, we have described the current status of FCC technology, such as variation in the present day feedstocks and catalysts, and particularly, great attention is paid to the effects of various contaminants of the FCC catalysts of which the latter part has not been sufficiently documented and analyzed in the literature yet. Deposition of various contaminants on cracking catalyst during FCC process, including metals, sulfur, nitrogen and coke originated from feedstocks or generated during FCC reaction constitutes a source of concern to the petroleum refiners from both economic and technological perspectives. It causes not only undesirable effects on the catalysts themselves, but also reduction in catalytic activity and changes in product distribution of the FCC reactions, translating into economic losses. The metal contaminants (vanadium (V), nickel (Ni), iron (Fe) and sodium (Na)) have the most adverse effects that can seriously influence the catalyst structure and performance. Although nitrogen and sulfur are considered less harmful compared to the metal contaminants, it is shown that pore blockage by the coking effect of sulfur and acid sites neutralization by nitrogen are serious problems too. Most recent studies on the deactivation of FCC catalysts at single particle level have provided an in-depth understanding of the deactivation mechanisms. This work will provide the readers with a comprehensive understanding of the current status, related problems and most recent progress made in the FCC technology, and also will deepen insights into the catalyst deactivation mechanisms caused by contaminants and the possible technical approaches to controlling catalyst deactivation problems.     

重油催化裂解技术研究进展

重油催化裂解技术以增产乙烯、丙烯等低碳烯烃为主要目标,是重油轻质化的有效手段。对催化裂解技术的研究,催化剂和反应器是其核心。本文综述了重油催化裂解技术中采用的各种催化剂和反应器的研究进展,阐述了不同催化剂的适用条件和不同类型反应器的流体特性,并指出深入研究下行床反应器及开发与之匹配的催化剂将是今后开发重油催化裂解技术最具潜力的研究方向。     

催化裂化结焦反应的研究进展

综述了近年来催化裂化结焦反应的研究进展情况,重点介绍了结焦反应的影响因素、焦炭对催化反应的影响、结焦机理以及焦炭的表征4个方面。研究认为,原料的性质、反应温度、催化剂的类型等因素均会对焦炭的生成产生影响。焦炭可以导致催化剂的失活,而位于孔道内部的焦炭对反应物或产物的扩散不利,进而影响产物的分布。研究表明,各种烃类组分形成焦炭的过程都必须经历芳香烃这一步。对于结焦催化剂可以采取多种表征手段,其中利用XPS以及GC-MS对焦炭进行表征的报道日益增多。尽管国内外对于催化裂化结焦反应的研究开展较早,然而探究焦炭的具体成分仍存在不小的困难,通过先进的表征手段鉴定焦炭中高缩合度芳烃组分以及如何减小催化裂化催化剂的结焦量将成为未来的研究方向。     

Cracking of n-dodecane during supercritical state on HZSM-5 membranes

In the new generation of aircraft, jet fuel will serve as both an energy source and a heat sink for cooling through endothermic fuel reactions. Catalytic cracking of hydrocarbon fuel has proved to be potential for endothermic reaction. For this application, we have prepared ZSM-5 membranes as catalyst on the surface of stainless steel by secondary growth method. An optimized activation procedure of ZSM-5 membrane for catalytic cracking reaction is established by combining the results of catalytic reaction with thermal analysis (TGA and DSC). Taking n-dodecane as a model compound, the influence of silica alumina ratio (SAR = nSiO₂/Al₂O₃) of initial gel on the activity of hydrocarbon cracking reaction were studied. The results also demonstrate that the conversion of catalytic cracking reaction is much higher than that of pyrolysis during supercritical state. In addition, hydrogen molar ratio in gas production decreases with increasing the reaction temperature. Besides that, the optimum temperature for coke removal and the reduction of zeolite catalysts is between 550 °C and 600 °C.