高效镍基氨分解催化体系中载体作用的研究

 选用无水乙醇为溶剂，采用浸渍法制备了纳米结构的Ni/Al₂O₃、Ni/La-Al₂O₃、Ni/MgO和Ni/TiO₂催化剂，并在常压连续微反装置上分别对其氨分解反应活性进行评价。结果表明，4种负载型镍催化剂的活性顺序为Ni/La-Al₂O₃ > Ni/Al₂O₃ >> Ni/TiO₂ > Ni/MgO。当反应温度为600℃时，Ni/La-Al2O3催化剂上H2的生成速率可达873 mmol/g(Ni)min。对不同Ni负载量的Ni/La-Al₂O₃催化剂进行XRD分析表明，即使Ni负载量高达14%，活性组分在载体上仍然呈高度分散状态。载体对镍基氨分解催化剂的表观活化能具有显著影响。其中，当Ni负载量为3%时，Ni/Al₂O₃、Ni/La-Al₂O₃、Ni/MgO和Ni/TiO₂催化剂的反应活化能分别为108、119、102和120 kJ/mol。当载体相同时，催化剂氨分解活性主要受反应活化能的影响，反应活化能越高，氨分解活性越低。     

煤层甲烷部分氧化与CO2-H2O重整联合制合成气研究

采用固定床流动反应装置,研究了镧改性的镍基催化剂对煤层CH4空气部分氧化与CO2-H2O重整耦合制合成气反应的催化性能,考察了反应温度、压力、空速等工艺条件以及原料气组成对反应性能的影响.结果表明,直接以煤矿抽放煤层气为原料,可以采用比较灵活的工艺来生产具有适宜H2/CO比的合成气.在原料气组成为n(CH4)∶n(CO2)∶n(Air)∶n(H2O)=1.0∶0.2∶1.9∶0.4(摩尔比)、温度800 ℃、CH4空速1.0×104 h-1,常压条件下,甲烷转化率可达96.8%,合成气n(H2)∶n(CO)=2.0.     

正己烷气相氧化裂解制取低碳烯烃

由于O2的引入，正己烷气相氧化裂解与传统的热裂解工艺相比，使吸热反应变为内供热型放热反应，降低了生产过程中的能耗和装置投资。O2的介入强化了正己烷分子的活化，加剧了C-H键的断裂，降低了反应的活化能，使氧化裂解反应在温度比较低时就具有较高的转化率和烯烃收率，特别是在750℃以下时，氧化裂解的烯烃收率明显高于热裂解的烯烃收率。     

合成气低温合成二甲醚催化剂的研究

采用共沉淀法制备了Cu Zn Al甲醇合成催化剂,在此基础上采用机械混合法和共沉淀沉积法制备了Cu Zn Al/HZSM 5+Al2O3二甲醚合成催化剂。以BET、XRD、TPR和XRF对催化剂进行了表征并采用高压微反对催化剂活性进行了评价。结果表明,所制备的Cu Zn Al甲醇合成催化剂同Topse公司的MK 101商业甲醇合成催化剂相比,前者具有更高的低温催化活性和稳定性。采用共沉淀沉积法制备的催化剂对于二甲醚合成的活性明显高于机械混合法制备的催化剂。以HZSM 5与酸性Al2O3(质量比4/1)作为复合脱水组分,当w(Cu Zn Al)/w(HZSM 5+Al2O3)=3 6时,以共沉淀沉积法制备的催化剂对于二甲醚合成具有高活性,特别是低温活性明显高于机械混合法制备的催化剂。     

与发电联合的新型二甲醚生产流程设计和分析

研究了一种将二甲醚(DME)合成与发电结合的新型流程,它采用甲烷空气催化部分氧化造气、含氮合成气制DME、尾气发电等技术,通过化工生产过程和动力过程的整合,既省去了昂贵的空分设备,又成功地降低了大量氮气带来的负面影响;使用AspenPlus对该联产流程进行了模拟,并在此基础上对新流程的能量和整体性能进行了详细分析,结果表明,在DME生产中使用甲烷空气造气并与发电联合是提高能量转换率和降低DME生产成本的一条新途径。     

用钯膜反应器提高乙苯脱氢性能

研究了乙苯在复合金属钯膜反应器中脱氢反应生成苯乙烯的过程。实验结果表明,与传统的乙苯脱氢固定床反应器相比,钯膜反应器乙苯转化率可提高14.2%,而对产物苯乙烯的选择性影响不大,说明钯膜反应器是提高苯乙烯产率的有效方法。     

天然气或液体燃料现场制氢新工艺

采用常规浸渍法制备了经氧化镧改性的Ni-La/MgAl2O4催化剂,采用共沉淀方法制备了经氧化镧改性的Ni-La/Al2O3催化剂.通过氧分布器向催化剂床层分布引入氧气,研究了天然气催化部分氧化与水蒸气重整耦合绝热反应制氢的性能,结果说明,Ni-La/MgAl2O4催化剂对于天然气绝热转化制氢具有高的催化活性、选择性和稳定性.采用常规固定床反应器研究了氨分解反应的性能,结果说明,Ni-La/Al2O3催化剂对于氨分解制氢具有高的催化活性,以非贵金属镍基催化剂替代贵金属钌基催化剂,用于较低温度下氨分解制氢是可行的.对于液态烃类制氢,采用预转化与带有氧分布器的绝热转化集成工艺,可以从根本上解决催化剂积碳问题.以氧化铝多孔陶瓷管做为支撑体,通过对其表面进行有效修饰和控制制备的技术关键,可以制备高效复合金属钯膜.以氨分解制氢与钯膜分离氢进行技术集成,在维持氢回收率为84%的前提下,在实验的500小时内,氢气的纯度始终保持在～99.97%,透氢量始终保持在30 m3/m3·h附近,说明氨分解催化剂和复合金属钯膜具有长期稳定性.所制备的复合金属钯膜在含有～2%CO的混和气体中可以稳定地用于分离氢气.     

十氢萘和环己烷气相氧化裂解过程的研究

采用石英管反应器，在常压下研究了十氢萘和环己烷的气相氧化裂解（GOC）过程。结果表明，O2的存在降低了十氢萘GOC反应的活化能，使反应在较低的温度下具有高的转化率；O2同时能起消除积炭的作用，提高体系的抗积炭能力。与环己烷GOC反应不同，双环的十氢萘分子在开环裂解生成低碳烯烃的同时，可获得较高的液体收率。低温下，十氢萘GOC反应所得的液体中富含烷基苯、烷基环己烷和支链烷烃，而高温下GOC反应得到的液体富含苯、甲苯和二甲苯（简称BTX）。在800℃，n（C）／n（O）=2．5时，十氢萘GOC反应可获得低碳烯烃收率38．91％和液体收率47．97％，液体中BTX的质量分数为59．88％。在环烷烃的GOC过程中，低温下O2主要进行氧化脱氢反应，高温下则更多的参与COx的生成；在相同反应条件下，0z的存在使多环烷烃比单环烷烃具有更高的开环裂解活性，更易发生生成CO的部分氧化反应。     

Pd/γ-Al_2O_3对超薄金属钯复合膜表面缺陷修复的研究

通过对化学镀制备的超薄金属钯复合膜的表面缺陷填充Pd/γ-Al2O3粒子并提供钯核,进而通过化学镀制备了致密超薄金属钯复合膜。结果表明,首次化学镀制备的金属钯膜的厚度约为1.22μm,而以Pd/γ-Al2O3粒子对其缺陷进行填充并进一步化学镀制备的钯膜厚度仅增大到1.32μm,说明第二次化学镀金属钯主要沉积在经Pd/γ-Al2O3粒子填充的缺陷位上。在400℃,100kPa压力下,氢气渗透速率为0.8378mol·m-2·s-1,为初镀钯膜的81%,而H2/N2理想分离因子从初镀膜的370增大到13700。可见,该方法实现了超薄金属钯复合膜缺陷的局部修复,在基本不增加膜厚的前提下,有效地消除了钯复合膜的表面针孔。     

天然气、CO_2重整催化反应的研究(Ⅱ)──积炭的防止

以前期筛选出的对CH4、CO2转化反应良好的Ni－5、Ni－5PM为催化剂,以天然气代替CH4,考察天然气、CO2反应体系．结果表明：Ni－5、Ni－5PM对天然气-CO2有较高的转化活性,但此体系由于天然气中的高烃高温裂解脱氢在反应管壁产生大量炭,而此炭不能通过催化剂消除,为此通过筛选比较,选择了消炭剂此并主要考察了它对反应体系的影响．