原位红外光谱在石油化工催化研究中的应用

对原位红外光谱技术用于石油化工过程催化剂表面酸性、表面羟基、表面吸附行为的测定,以及用于加氢和甲烷化等典型催化反应机理研究进行了综述,认为该技术可以很好地剖析气固相催化反应机理。随着反应池固件以及联用技术的发展,原位红外光谱技术对于固液等反应体系机理研究存在很大的发展空间。     

轻烃催化裂解制低碳烯烃催化剂研究进展

用低价值轻烃催化裂解制高价值低碳烯烃技术具有很好的发展和应用前景。综述了轻烃催化裂解反应机理以及近年来国内外轻烃催化裂解催化剂的研究进展,分别介绍了分子筛催化剂、杂原子改性分子筛催化剂、金属氧化物催化剂,总结了现有轻烃催化裂解催化剂的技术难点,提出今后的研究重点是开发针对低碳烷烃为原料的催化裂解催化剂。     

付里叶变换红外光谱技术用于原位催化研究的新进展

付里叶变换红外光谱技术用于原位催化研究的新进展季生福，季伟捷，寇元，李树本（中国科学院兰州化学物理研究所ＯＳＳＯ国家重点实验室，兰州７３００００）ＪｉＳｈｅｎｇｆｕ；ＪｉＷｅｉｊｉｅ；ＫｏｕＹｕａｎａｎｄＬｉＳｈｕｂｅｎ（ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａ...     

甲醇制丙烯反应催化剂积炭行为的原位漫反射红外光谱研究

基于催化剂固体表面吸附态物种产生不同红外信号的机理,借助原位漫反射傅里叶变换红外光谱研究甲醇制丙烯（MTP）反应催化剂在不同操作条件下的积炭行为,分别考察了54种不同性质的ZSM-5催化剂在不同反应温度的甲醇制丙烯（MTP)反应中的积炭历程。实验结果表明,随着反应温度的升高或反应时间的延长,催化剂上积炭组分中多环芳烃等重组分比例均提高。磷改性或水热处理使催化剂的孔道结构、酸性位点及其分布发生改变,从而使催化剂上积炭物质的种类增多,多环芳烃等重组分比例升高。相同操作条件下,催化剂强酸位的酸强度越高,其积炭量越大,并在反应后期积炭速率相对较快。     

轻烃与甲醇耦合芳构化研究

在反应温度400℃、反应压力0.50MPa(N2气氛)、质量空速1.0h-1、轻烃/甲醇质量比1:1的条件下,研究了重整拔头油、芳烃抽余油(简称抽余油)和重整戊烷油(简称戊烷油)3种轻烃原料与甲醇耦合芳构化的反应规律.结果表明:3种轻烃原料分别与甲醇发生耦合芳构化反应,反应72 h,甲醇转化率为100％;戊烷油中异戊烷...     

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.     

CO_2催化加氢制备甲醇的研究进展

CO_2催化加氢合成甲醇是实现CO_2有效利用的理想途径之一,而高效催化剂是提高反应转化率和选择性的关键所在。概述了CO_2加氢合成甲醇的反应历程和催化作用机理,讨论了催化活性中心Cu粒子的价态、晶面结构和组分对催化性能的影响,总结了ZnO的作用及形貌的影响,归纳了CO_2加氢制甲醇催化剂载体和助剂的作用,比较了各种催化剂制备方法的优缺点。     

改性X分子筛甲醇/甲苯共吸附原位红外表征

采用原位红外光谱法表征了负载一定量KOH和H_3BO_3的X分子筛催化剂,分析了不同改性分子筛上甲醇/甲苯吸附的原位红外特征峰,考察了KOH浓度和不同H_3BO_3负载量对改性的X分子筛甲醇/甲苯共吸附的影响,并研究了原位红外光谱定量分析结果与催化剂性能的关联性。实验结果表明,采用甲醇吸附在分子筛上的特征峰(2 824 cm~(-1))和甲苯吸附在分子筛上的特征峰(1 596 cm~(-1))的峰面积和峰面积比值可有效定量X分子筛酸碱性对甲醇/甲苯的吸附能力的影响;原位红外光谱表征结果可与催化剂性能相关联,为开发高性能甲醇/甲苯侧链烷基化反应的催化剂提供了一种重要的研究途径。     

原位红外光谱研究多孔材料上环境致癌毒物分子的吸附与催化降解

为了准确表征多孔材料的吸附催化性能,发展了原位红外光谱技术.以挥发性亚硝胺分子为吸附物检测多孔材料的选择性吸附,既可恒温也可变温检测测定其催化裂解以及脱附的过程.     

甲醇-水蒸气转化反应机理的研究进展

在Cu/ZnO/Al2 O3 催化剂上进行的甲醇 水蒸气转化供氢 ,对燃料电池电动车的应用具有重要的现实意义 ,本文对该转化过程在反应机理方面的研究与发展现状进行了评述 ,主要阐述了该过程涉及的反应步骤、反应机理和动力学方程的建立     

甲醇在催化裂化条件下的反应研究

在甲醇作为FCC部分进料过程研究的可行性分析的基础上,对甲醇在FCC条件下的反应过程进行研究。依据FCC过程特点,采用脉冲微反一色谱装置和RGD催化剂,主要对反应温度、不同浓度甲醇水溶液、不同积炭量催化剂下的甲醇转化进行研究。得出适宜的反应条件为40％（w）甲醇水溶液进料、未积炭催化剂、反应温度5500C～600℃,烃产率可达26．3％～28．1％（w）,低碳烯烃占烃组成的67．8％～66．5％（w）。提出甲醇在FCC提升管反应器底部先于原料油进料有利于生成低碳烯烃。初步说明MTO与FCC过程结合的可行性,为进一步实验研究与应用提供依据。     

临氧条件下的轻烃催化裂化反应研究

本文报道下轻烃临氧条件下的催化裂化转化成乙烯和丙烯的反应途径,并探讨了气相氧在聚化反应的作用,在临氧条件下,丙烷可通过脱氢二聚丙裂化生成乙烯,乙烯选择性可达到４５％,氧的存在使该反应由热力上不利变为有利,此外气相氧可提高正己烷转化率,乙烯和丙烯产物选择性,氧的作用在于促进烷烃脱氧并引起碳－碳键断裂反应。     

轻烃装置冷箱的汞腐蚀机理与影响因素研究

天然气中微量的汞对轻烃装置的铝合金板翅式换热器（简称：冷箱）具有极强的腐蚀性。若未及时脱除,在一定工况和时间内,将造成冷箱腐蚀穿孔,引发气体泄漏,装置停产,造成巨大的经济损失和安全事故,危害极大。而冷箱的汞腐蚀与防护问题也是气田开发过程中容易被忽略的薄弱环节。文章结合冷箱汞腐蚀案例和轻烃装置运行工况实际,对轻烃装置冷箱汞腐蚀的机理和影响因素做了一定的研究和分析,对人们提高冷箱汞腐蚀的认识,有针对性采取相应的防护措施,具有较高的参考价值。     

油气微生物勘探中轻烃转运机制研究

阐述了一种新的油气微生物勘探法(MPOG)的轻烃运移机制,补充和发展了现有的国外MPOG的模型.新的转运机制不仅克服了以往的模型无法解释的许多问题,而且对于采用MPOG技术进行残余油解释及大幅度提高该技术的解释精度均具有重要的意义.     

ZnO催化作用下甲醇与碘甲烷反应的机理

为了探讨甲醇与碘甲烷反应的机理,以甲醇和碘甲烷为反应物,在催化剂ZnO的作用下制备了2,2,3 三甲基丁烷(Triptane),考察了CH3OH与CH3I摩尔比对反应的影响;通过考察替代反应物(醇、碘代烃)的种类对反应产物分布的影响,分析反应中间体、产物的形成机理。采用能谱仪(EDS)和热重(TG)对反应前后催化剂的组成进行分析,并探讨甲醇和碘甲烷在ZnO作用下催化反应的机理。结果表明,在n(CH3OH)∶n(CH3I)=1∶1、反应温度200 ℃下反应3 h,CH3I和CH3OH的转化率分别为595%和495%,烃类物质的总质量产率为836%,其中Triptane在油相产物中的质量分数约为35%。反应机理研究表明：该反应的催化剂为碘甲烷与氧化锌反应生成的碘化锌,而含羟基反应物与催化剂作用形成烷氧基,是反应的活性中间体。     

In-situ Synthesis of ZSM-5 Zeolite from Metakaolin/Spinel and Its Catalytic Performance on Methanol Conversion

ZSM-5 zeolite was in-situ synthesized from metakaolin or spinel by incorporating additional silica and alumina sources, respectively. The ZSM-5 zeolite was characterized by X-ray diffractometry (XRD), scanning electron microscopy (SEM), Fourier transform infrared (FT-IR) spectroscopy and N2 adsorption measurement. This supported zeolite was tested on the methanol to propylene (MTP) processes. Experimental results showed that the ZSM-5 zeolite exhibited high selectivity for propylene. The yield of propylene on ZSM-5 zeolite made from metakaolin was increased by 17.73%, while that on ZSM-5 zeolite made from spinel was raised by 9.90%, compared to that achieved with the commercial ZSM-5 zeolite. The significant increase in propylene production is probably due to the distinctive morphology of the ZSM-5 zeolite, which possessed a rough external surface covered with sphere-like particles and distribution of small crystals sized at around 400-500 nm. This morphology could help to generate more crystal defects so that more active centers could be exposed to the reaction mixture. In addition, the zeolite product had a gradient pore distribution and many medium Bronsted acid sites, both of which might also contribute to the increased propylene production.     

甲醇转化制烯烃技术的新进展

从分子筛催化剂和工艺(包括UOP公司的甲醇制烯烃(MTO)技术、Lurg i公司的甲醇制丙烯(MTP)技术、ExxonM ob il公司提出的含氧化合物制烯烃(OTO)技术)两方面综述了近年来国外一些大公司在甲醇转化制烯烃方面的研究进展,分析了未来可能的发展动向。     

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。     

不同元素改性ZSM-5分子筛在轻烃催化裂解中的应用

ZSM 5分子筛由于具有适宜的孔道和酸性质以及良好的抗结焦能力,常被用作轻烃催化裂解催化剂的主要活性组元或载体。为了更好地提高低碳烯烃(C=2~C=4)选择性和产率,需要对ZSM 5分子筛进行改性,通过调整酸性位数量与强度,提高其催化性能,使之成为优良的烃类裂解催化剂。笔者以轻烃催化裂解反应为主,综述了碱金属及碱土金属离子、过渡金属离子或氧化物、稀土离子或氧化物和磷等4种元素改性ZSM 5在轻烃催化裂解中的应用,重点论述了4种元素改性对ZSM 5酸性质以及轻烃催化裂解性能的影响。最后提出了元素改性ZSM 5分子筛研究中还需解决的问题并对其前景进行了展望。     

轻烃在KL吸附剂上的吸附与脱附性能研究

本文研究了Ｃ５－Ｃ７正构烷和９３＃汽油在ＫＬ吸附剂上的吸附与脱附性能。结果表明：ＫＬ吸附剂地ｎＣ５－ｎＣ７和９３＃汽油的吸附容量和工作容量均优于一般的市售活性炭。它可望作为炼油厂、加油站和油田轻烃的吸附回收利用。