二氧化碳加氢合成甲醇催化剂及工艺研究开发

研究了反应参数对在自主研制的C312系列催化剂上二氧化碳加氢合成甲醇的影响。实验结果表明,反应条件对甲醇时空产率和二氧化碳的单程转化率具有较大影响。在250℃、8.0 MPa和空速16000h-1下,当n(H2):n(CO2)=3时,甲醇的时空产率达0.94 g/(mL.h),二氧化碳单程转化率为22.2%。C312型二氧化碳合成甲醇催化剂性能优异,有良好的选择性和耐热性。     

铜基催化剂上富二氧化碳合成气制甲醇的研究

采用两步共沉淀法制备了一种铜基催化剂,在微反装置上评价了反应条件对其催化富CO2合成气合成甲醇反应的影响。结果表明,随温度升高,CO转化率和甲醇时空收率都出现一个极大值,而CO2转化率呈上升趋势;在实验允许的范围内,增大压力是提高CO和CO2转化率和甲醇时空收率的有效手段;提高原料入塔气中H2含量,可提高CO和CO2的转化率,但甲醇时空收率下降;提高空速,可提高甲醇时空收率,但CO和CO2转化率下降。     

CuO-ZnO/ZrO_2催化剂上CO_2催化加氢合成甲醇的研究

采用并流共沉淀法制备了CO2加氢合成甲醇的CuO-ZnO/ZrO2催化剂,考察了反应温度、压力和空速等对催化剂性能的影响,并进行了催化剂活性稳定性评价。在原料气配比一定,CO2催化加氢合成甲醇较好的工艺条件为反应温度250℃,压力2.0MPa,空速1600h-1时,此时CO2转化率为23.1%,甲醇的选择性为50.2%。催化剂重复使用5次,CO2转化率仍在20%以上,催化剂活性稳定性较好。     

浆态床合成二甲醚反应工艺条件的研究

考察了反应温度、反应压力、进料空速以及催化剂配比对于浆态床合成二甲醚反应过程的影响。结果表明 :在反应温度为 2 40～ 2 80℃范围内 ,随着反应温度的升高 ,CO的转化率逐渐增加 ,在 2 70℃达到最大值后开始下降 ;在反应压力为 2 0～ 5 0MPa范围内 ,随着反应压力的升高 ,CO的转化率和二甲醚的选择性逐渐增加 ;在空速为 80 0～ 5 0 0 0h-1范围内 ,随着空速的增加 ,CO的转化率先增加 ,在 30 0 0h 1达到最大值 ,然后逐渐减小 ;催化剂比例对于CO转化率、二甲醚的选择性以及二甲醚的时空收率都有较大的影响 ;在甲醇合成催化剂与脱水催化剂比例为 4～ 5时 ,CO转化率与DME选择性最好。     

合成气制低碳混合醇固定床催化剂的浆态床应用性能研究

试验将合成气制低碳混合醇的固定床Cu-Fe-Mn-Co催化剂用于浆态床反应器,研究了反应温度(200~270℃)、压力(5.0MPa~7.0MPa)、原料气空速(2713~5515h-1)、氢碳比(n(H2)/n(CO)=1.5/3.5)和搅拌器转速(400~1200r/min)等工艺条件对催化剂性能的影响。结果表明:温度对CO转化率及时空产率影响显著,260℃为低碳醇合成的最佳反应温度;反应压力在7.0MPa时总醇选择性及时空产率达到最高值;空速的增加可以提高催化剂的低碳醇产能,减少CO2的生成,但同时原料气转化率随之降低;氢碳比过低会造成总醇选择性的大幅降低,过高又会导致甲醇选择性的增加,选择在2~2.5之间对低碳醇的生成较为有利;提高搅拌器转速可以更大程度的消除或减小外扩散影响,但同时需兼顾搅拌桨对浆态床催化剂磨损的影响。     

Fe-Co-K/SiO_2催化剂对Fischer-Tropsch合成反应的催化性能

采用浸渍法制备了Fe-Co-K/SiO2催化剂,在连续流动固定床反应器上考察了反应温度、反应压力、重时空速和n(H2)∶n(CO)对该催化剂催化Fischer-Tropsch合成反应性能的影响。实验结果表明,随反应温度的升高,催化剂的活性提高,CO转化率和CH4选择性增大,重质烃(C 5+)选择性减小;升高反应压力有利于提高CO转化率和重质烃选择性;增大重时空速不利于重质烃的生成,同时CO转化率减小,CH4选择性增大;随n(H2)∶n(CO)的增大,CO转化率和CH4选择性增大,重质烃选择性减小。Fe-Co-K/SiO2催化剂用于Fischer-Tropsch合成反应较适宜的工艺条件为:反应温度503～513 K、反应压力1.5 MPa、重时空速600～800 h-1、n(H2)∶n(CO)=2.00。     

马来酸二甲酯的合成研究

以顺酐和甲醇为原料,DZH型树脂为催化剂,合成了马来酸二甲酯.考察了反应温度、反应压力和进料空速对酯化反应的影响.实验结果表明,在反应温度90～110℃、反应压力0.6MPa、甲醇与顺酐质量比为1.4、顺酐空速0.74 h-1的条件下,顺酐转化率大于99.6%,二甲酯收率大于98.6%.     

CuO-ZnO-Al_2O_3催化剂上低压CO_2加氢合成甲醇反应性能的研究

采用共沉淀法制备了CuO-ZnO-Al2O3催化剂,研究了不同制备方式对催化剂性能的影响,确定了并流共沉淀法为最佳的催化剂制备方式。考察了反应温度、反应压力、反应空速等因素对低压CO2加氢合成甲醇反应性能的影响。在原料气配比一定(V(H2)/V(CO2)=2.6/1)的条件下,确定了优化的工艺参数为:反应温度240℃、反应空速2400h-1。此反应条件下,CO2转化率9.0%,甲醇选择性14.1%。     

甲烷空气催化部分氧化制合成气与含氮合成气制二甲醚的研究

采用常规浸渍法制备了经镧和镁改性的镍基催化剂 ,以铜锌铝甲醇合成催化剂和HZSM 5分子筛通过机械混合制备了二甲醚合成催化剂。采用固定床流动反应色谱装置研究了甲烷空气催化部分氧化制合成气的催化性能 ,同时开展了以含氮合成气制备二甲醚的研究。结果说明 ,镍基催化剂对甲烷空气部分氧化制合成气在常压下具有高的转化率 ,随压力升高 ,转化率明显下降 ,并且催化剂严重积炭 ,通过向反应体系添加H2 O和CO2 可以提高加压条件下的CH4转化率并抑制催化剂积炭 ,还可获得n(H2 ) /n(CO)接近 2的合成气 ,满足合成二甲醚的要求。采用含氮合成气制备二甲醚 ,在压力 7.0MPa ,空速 10 0 0h-1条件下 ,催化剂连续使用 2 0 0h性能基本稳定 ,CO转化率在 93%左右 ,DME选择性在 77%左右 ,DME收率在 72 %左右     

Synthesis of N,N-Dimethylaniline by Aniline and Methanol over

对苯胺和甲醇在β沸石催化剂上合成N,N-二甲基苯胺(N,N-DMA)进行了研究.考察了反应温度、液态进料空速对催化剂活性和选择性的影响,对催化剂进行了800 h的寿命实验.实验证明,在n(苯胺)/n(甲醇)=1/3时,反应的最佳反应温度240～250 ℃,最佳进料空速0.5 h-1.在800 h寿命实验过程中,苯胺的单程转化率达99%(平均值)以上,N,N-DMA的选择性在86%以上,N-甲基苯胺(N-MA)与N,N-DMA的选择性在95%以上.     

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。     

三相床中合成气制二甲醚宏观动力学研究

在三相高压搅拌釜中,使用XR型复合催化剂,在温度为220℃～260℃,空速为0·75L·g-1·h-1～1·35L·g-1·h-1,压力为3MPa～7MPa,反应进口yH2/yCO为4·01～4·59的范围内,搅拌转速为900r·min-1的条件下,研究了合成气一步法制二甲醚宏观动力学,考察了温度、空速、压力条件的变化对反应性能的影响。选取langmuir双曲型动力学模型,采用遗传算法和单纯形法对宏观动力学模型进行了参数估值,获得动力学模型的参数,统计检验和残差分析证实模型是适宜的。     

甲醇水蒸气重整制氢CuZn(Zr)AlO催化剂的研究

对CuZn(Zr)AlO催化剂在甲醇水蒸气重整制氢反应中的性能进行了研究。考察了ZrO2助剂的加入对CuZnAlO催化剂反应性能的影响。以性能较好的COPZr 2催化剂为例,确定了甲醇水蒸气重整制氢反应的最佳反应条件:250℃,0 1MPa,n(H2O)/n(MeOH)=1 3,WHSV=3 56h-1和无载气。150h反应稳定性实验,显示COPZr 2具有良好的稳定性,甲醇转化率和氢产率分别稳定在约88%和83%,出口气CO含量在0 20%～0 31%之间,氢含量大于63%。该催化剂能较好地满足车载甲醇重整器的要求。     

F-T合成沉淀铁催化剂的研究

采用共沉淀的方法制备了Fe-Cu-K-Si催化剂,并用低温氮气吸附、脱附,X射线衍射方法对催化剂进行了表征。考察了温度和空速对该催化剂上F-T合成过程的影响,进行了1000h以上的稳定性实验。结果表明,在反应温度250~300℃,压力2.6MPa,进料比V(H2)/V(CO)=2/3,空速400~1360 h-1操作条件下,催化剂显示了较高的F-T合成反应活性以及良好的稳定性。     

新一代乙烯氧氯化催化剂的工业应用

采用共沉淀-浸渍法制备出新一代乙烯氧氯化BC-2-002A催化剂,考察了BC-2-002A催化剂的物性指标和催化性能,同时与进口催化剂进行了对比。采用加压流化床反应器对BC-2-002A催化剂进行了活性评价,在反应温度(225±2)℃、反应压力0.2M Pa、气态空速1 600h-1、原料气配比n(C2H4)∶n(HC l)∶n(O2)=1.64∶2.00∶0.64的条件下,HC l转化率大于等于99.50%,1,2-二氯乙烷(EDC)的纯度大于等于99.50%,尾气中CO2的体积分数小于1.00%。将BC-2-002A催化剂应用于200kt/a乙烯氧氯化制氯乙烯工业装置,对各项主要技术指标进行了重点监控。工业应用试验结果表明,添加助催化剂,有效改进了BC-2-002A催化剂的催化性能。与进口催化剂相比,BC-2-002A催化剂的活性好,转化率高,副反应少,产品DEC的纯度高。     

水溶剂中Pd-Ni/γ-Al_2O_3催化剂上糠酸加氢

制备了Pd-N i/γ-A l2O3催化剂,应用程序升温还原和程序升温脱附技术考察了催化剂的表面性质与催化加氢性能的关系。实验结果表明,Pd-N i/γ-A l2O3催化剂表面存在两种活性中心,催化加氢反应主要在较弱的活性中心上进行。采用连续流动固定床微型反应器考察了水溶剂体系中Pd-N i/γ-A l2O3催化剂上糠酸加氢生成四氢糠酸的反应,研究了反应条件对催化反应性能的影响,在2.5M Pa、200℃、氢气空速4 000h-1、糠酸水溶液的空速8.0h-1、氢气与糠酸的摩尔比50的条件下,糠酸转化率为96.8%,四氢糠酸选择性为100%,催化剂连续运转200h后催化活性没有下降。     

浆态床二甲醚合成的本征动力学研究

在温度240～282℃、压力4～6MPa、x0H2/x0CO=0 99～2 33、相对甲醇催化剂进气空速为10000h-1、甲醇合成催化剂4g、甲醇脱水催化剂0 05～0 30g的反应条件下,于250mL高压搅拌釜中进行了浆态床二甲醚合成过程的本征动力学研究。在消除了内外扩散传质影响和保持催化剂稳定性的前提下,测定了本征动力学数据。采用Graaf的甲醇合成动力学模型和Bercic的甲醇脱水动力学模型对实验数据进行拟合后,甲醇、二甲醚和CO2的表观生成速率的计算值和实验值误差分别在±13%,±15%和±26%以内。     

Mn改性Cu/ZnO/Al_2O_3催化剂上甲醇水蒸气重整制氢研究

研究了Mn改性Cu/ZnO/Al2O3催化剂上的甲醇水蒸气重整制氢反应。考察了催化剂组成、反应温度和水醇比对反应的影响。研究结果表明,当催化剂的组成为Cu45Zn45Al5Mn5,反应温度为220～240℃,n(H2O)/n(CH3OH)=1～1 2,液体空速为3 0h-1左右时,反应具有较好的甲醇转化率、氢气产率和较低的出口CO含量,同时催化剂表现出较好的稳定性。