ZrO_2改性Co-Ru/γ-Al_2O_3催化剂F-T合成的本征动力学

根据费-托(F-T)合成的表面碳化物机理,推导出合成气反应的8个动力学模型。利用固定床微分反应器对ZrO2改性Co-Ru/-γA l2O3催化剂在473 K和458~498 K下的F-T合成动力学进行了研究。结果表明:473 K时,H2完全解离,吸附态CO加氢生成甲酰(HCO),HCO加氢生成表面C,同时氧以水的形式脱除(模型6),实验结果最吻合。在473K时,反应速率表达式为:-dNCO/dw=kpCOp1H/22/(1 1.499p1H/22 1.609pCO 2.541p-H2 1/2pCO)2,k为99.83 mm o l/(h.g.M Pa1.5)。通过实验数据对模型6的非线性回归,对反应活化能、吸附活化能等进行了估算,活化能为68.34 kJ/m o l。     

钴含量对铁钴双金属催化剂的费-托合成催化性能的影响

制备了一系列钴含量为0.5wt%、1.0wt%、1.5wt%的铁钴双金属催化剂,并结合X-射线衍射、X-射线光电子能谱、氢气程序升温还原、氢气程序升温脱附和氧滴定等一系列表征手段,研究了不同含量的钴对铁钴双金属催化剂的结构和费-托合成反应催化性能的影响.结果表明少量钴的加入促进了铁的还原,但较高含量(1.5wt%)的钴使得催化剂表面形成了少量的CoFe2O4物种,钴铁之间相互作用增强导致1.5Co-Fe的还原度降低但分散得更好.铁钴的混合改变了催化剂表面的化学性质,钴的加入使催化剂的低温氢气吸附性能增强.     

不同形貌纳米Al2O3负载的钴基催化剂费-托合成催化性能研究

通过水热法合成了不同形貌（纤维、棒、片）Al2O3纳米材料,用满孔浸渍法负载钴基催化剂（Co/Al2O3）,采用透射电子显微镜（TEM）、氮气物理吸附（N2-physisorption）、X-射线衍射（XRD）、氢气程序升温还原（H2-TPR）等方法对催化剂表征,并在固定床反应器上测试其费-托合成催化性能.结果表明：载体Al2O3形貌影响Co3O4晶粒大小、催化剂还原性能和催化活性,Al2O3纳米纤维负载的催化剂上Co3O4晶粒最小,催化剂表面的钴金属活性位数量最多,费-托合成催化活性最高.     

高比表面ZrO_2负载的钴基费-托合成催化剂结构和催化性能

通过碱液回流老化法制备出了2种高比表面积的ZrO_2载体(ZrO_2-NaOH、ZrO_2-NH_4OH),采用溶胶-凝胶法制备出2种ZrO_2-SiO_2复合载体(ZS-1、ZS-2),并将其负载钴制备出了负载量为10%(质量分数,ω)钴基费-托合成催化剂(Co/ZrO_2-NaOH、Co/ZrO_2-NH_4OH、Co/ZS-1和Co/ZS-2).采用N_2吸附-脱附、X-射线衍射、程序升温还原和程序升温脱附、氧滴定等手段对催化剂进行了表征,催化剂活性测试在微型固定床反应器上进行.结果表明:碱液回流老化后可显著提高ZrO_2的比表面积和热稳定性,NH_4OH回流制得的ZrO_2载体平均孔径比NaOH回流的ZrO_2载体大.由其制得的钴基催化剂费-托合成活性最高,证明载体的孔结构显著影响催化剂的反应性能.复合载体制备的钴催化剂10Co/ZS-1、10Co/ZS-2展示较低的CO_2、CH_4选择性和较高的C_(5+)选择性.     

NC306铜基催化剂上甲醇合成的本征动力学研究

采用微型等温积分反应器,在5 MPa、225~271℃,原料气中CO、CO2和H2的摩尔分数分别为5.13%~14.23%、0.56~9.20%和61.96%~77.48%的条件下,对国产NC306型低压铜基甲醇合成催化剂的本征动力学特性进行了实验研究.基于CO和CO2竞争加氢双路线合成甲醇反应模式,以Simplex-Powell复合优化法和Merson迭代法对动力学实验数据进行搜索、选优,建立了NC306型低压铜基甲醇合成催化剂的L-H-H-W型动力学模型.统计检验结果表明,所建模型良好地吻合了实验数据,是适宜和可信的.     

在Pd/γ-Al2O3催化剂上液相苯加氢的反应动力学

采用Pd／γ-Al2O3催化剂,在排除扩散影响的条件下,研究了液相苯催化加氢制环己烷的反应动力学。实验测定了反应温度、氢气压力、反应物浓度等因素对反应速率的影响,反应温度研究的范围为393～453K,氢气压力为1．1～3．8MPa。研究结果表明,液相苯加氢反应对苯表现为零级,对氢压表现为一级,反应活化能为43．88kJ／mol。运用该动力学模型对在较低苯浓度下进行的加氢反应进行了预测,预测值与实验值能较好地吻合。     

Ni／γ—Al2O3催化剂上乙烯加氢反应的本征动力学

常压下在２００￣２８０℃温度范围内，应用内循环式无梯度反应器，实验测定了Ｎｉ／γ－Ａｌ２Ｏ３催化剂上乙烯氢的本征反应速率。通过对不同反应模型推导出的动力学方程进行检验发现，假设催化剂表面上存在两类不同的活性中心，氢和乙烯分别吸附在彼此相邻但类型不同的活性中心上，氢和乙烯的吸附均呈分子状态，且表面反应为速率控制步骤时导出的本征速率方程，与实验数据非常符合，平均偏差为６．９％。通过分析还得到便于使用的     

A301氨合成催化剂本征动力学

对低温,低压,高活性的A301氨合成催化剂的本征动力学进行了研究,实验采用等温积分反应器,在320－480度,6．0MPa-10.0MPa,5000h^-1--30000h^-1的条件下测定了反应器出口氨浓度,建立了Temkin形式的动力学方程,获得了反应的活化能及指前因子。     

γ-Al2O3对铜基甲醇合成催化剂的促进作用

设计并制备了一系列添加隔离剂的铜基甲醇合成催化剂,测试结果显示,添加隔离剂γ-Al2O3对催化剂有明显的促进作用.添加3%γ-Al2O3的铜基甲醇合成催化剂(标记为A3),在2.0MPa、235℃的反应条件下,其合成甲醇的初活性和耐热后的活性分别提高18%和24%.采用TPR和XPS-Auger等谱学方法对催化剂进行表征.结果表明,添加了γ-Al2O3的催化剂的还原温度提高18～23℃,耗氢峰变宽,隔离剂阻止了Cu的深度还原,使工作态催化剂的Cu /Cu0比值更高.     

二氧化锆助剂对碳纳米管负载钴基催化剂费-托合成催化性能的影响

通过浸渍法制备了碳纳米管负载的钴基催化剂,考察了助剂ZrO2的加入方式对催化剂的费-托合成催化性能的影响.采用透射电子显微镜、氮气物理吸附脱附、X-射线衍射、H2-程序升温还原、X-射线光电子能谱等方法对催化剂进行了表征,并在固定床反应器上对催化剂的费-托合成反应性能进行了测试.结果表明:对于先浸渍钴后浸渍锆或者钴和锆同时浸渍的催化剂,ZrO2的加入提高了钴的分散度;但是先浸渍钴后浸渍锆,ZrO2覆盖了部分钴的表面,使得此种催化剂表现出最低的反应活性.先浸渍锆后浸渍钴的催化剂的钴颗粒虽然较大,但是催化剂中表面钴原子的密度最大,从而表现出最高的反应活性.     

甲缩醛合成的本征动力学研究

以大孔强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂为催化剂，对甲醛、甲醇合成甲缩醛的反应动力学进行了研究，提出了本征动力学模型。生成甲缩醛的反应速度与甲醇的浓度呈两级反应，与甲醛、甲缩醛、水和催化剂浓度均呈一级反应。正逆反应的频率因子分别为Ａ＿（０１）＝１．７２８５×１０￣４、Ａ＿（０２）＝４．９７５×１０￣８；活化能分别为Ｅ＿１＝６．８６２×１０￣３、Ｅ＿２＝９．１６９×１０￣３。对模型作了检验，其一致性良好。     

Fe/活性炭催化剂上合成气合成液体燃料

以活性炭为载体,钾为助剂,浸渍法制备了Fe/活性炭催化剂,在固定床反应器中考察了不同铁含量、助剂、载体的催化剂的催化性能。结果表明Fe/椰壳活性炭具有较高的一氧化碳转化率和C+5烃收率。考察了反应温度、压力、空速等对费-托合成的影响。在Fe/椰壳活性炭催化剂上,适宜的温度(300～350°C),中压(2.5MPa)及较低空速(1000h-1)有利于合成气合成液体燃料。     

C3O2催化剂上甲醇合成反应宏观动力学

在内循环无梯度反应器中测定了低压甲醇合成反应宏观动力学.实验采用5mm×5mm圆柱状颗粒催化剂,实验压力5MPa,反应温度215～260°C.以双曲型动力学方程建立了以各组分逸度表示的CO、CO2加氢合成甲醇的双速率宏观动力学模型,并用改进高斯-牛顿法根据实验数据获得了动力学模型中的参数.残差分析和统计检验表明,动力学模型是适定的.宏观反应动力学方程成功应用于上海焦化总厂年产20万吨大型甲醇合成反应器的模拟放大.     

CuO/γ-Al2O3吸收SO2动力学模型实验研究

在固定床反应器上对吸收/催化剂CuO/γ-Al2O3吸收SO2的过程进行了实验研究。利用实验结果，通过比较和验证两种典型的动力学模型，建立了更有说服力的模型，并得到SO2吸收速率表达式。实验结果表明，吸附/催化剂吸收的SO2摩尔数与活性CuO的摩尔数之比S/Cu大于1，证实硫酸铝的存在。对这一脱硫过程的反应机理描述为：SO2首先化学吸附在吸附/催化剂活性位点上，然后被氧化为化学吸附态在SO3，化学吸附态的SO3接着与CuO/γ-AlO3反应生成硫酸铜和硫酸铝。     

V-Bi-La/γ-Al2O3催化剂选择氧化脱硫化氢

用γ-Al2O3为载体，以钒、铋为活性组分，镧等为助剂而制成的催化剂，考察该催化剂在大庆石油化工总厂以加氢富气为原料选择氧化脱硫化氢的转化率、选择性和稳定性能。用加氢富气进行1000h以上的长周期反应，结果得出：其平均转化率为93％，平均选择性为90．5％。进行工业放大性试验时，其平均转化率及选择性完全可以达到试验水平。     

碳钛复合材料负载钴基费-托合成催化剂的结构和催化性能

采用水热法合成碳钛复合材料,以碳钛复合材料为载体制备了钴基费一托合成催化剂．采用氮气物理吸附一脱附、原位x射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、氢气程序升温还原（H2-TPR）、X射线光电子能谱（XPS）等对催化剂进行了表征,在固定床反应器上对催化剂的费．托合成催化性能进行了评价．结果表明：利用碳改性二氧化钛可明显影响催化剂的催化活性,由于碳的引入导致催化剂更易于还原,催化剂的分散较好,具有更高的费一托合成活性和重质烃选择性（c5＋）．     

碳钛复合材料负载钴基费-托合成 催化剂的结构和催化性能

采用水热法合成碳钛复合材料,以碳钛复合材料为载体制备了钴基费-托合成催化剂.采用氮气物理吸附-脱附、原位X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、氢气程序升温还原(H₂-TPR)、X射线光电子能谱(XPS)等对催化剂进行了表征,在固定床反应器上对催化剂的费-托合成催化性能进行了评价.结果表明：利用碳改性二氧化钛可明显影响催化剂的催化活性,由于碳的引入导致催化剂更易于还原,催化剂的分散较好,具有更高的费-托合成活性和重质烃选择性(C₅⁺).     

ZSM-5分子筛中Na对钴基费-托合成催化剂的毒害作用

采用蒸气转晶法并通过改变H离子交换条件合成了不同Na含量的纳米ZSM-5分子筛,以此为载体负载钴纳米颗粒作为费-托合成催化剂.采用XRD、XPS、TEM等表征手段表征载体和催化剂,考察了催化剂中Na含量对费-托合成性能的影响.结果表明：改变离子交换条件制备了不同Na含量的ZSM-5分子筛,低Na含量时,催化剂具有较高活性和稳定性,C₅～C₁₂产物选择性达到52.6%;高Na含量时,在220℃、1.0 MPa的费-托合成反应条件下,Na转移到活性金属钴的表面,致使活性表面积碳,催化剂中毒,活性大大降低.     

不同载体负载的钴基费-托合成催化剂性能研究

考察了碳纳米管与传统氧化物作为载体负载的钴基催化剂用于费-托合成反应的性能.采用等体积浸渍法制备了钴基催化剂,并对催化剂进行了TPR、TEM、H2-化学吸附等表征分析.结果表明,Co/SiO2和Co/CNTs催化剂具有较低的还原温度且Co/SiO2催化剂还原峰较狭窄.TEM的结果显示Co/γ-Al2O3催化剂和Co/CNTs催化剂中的钴颗粒粒径分布范围较宽,而Co/SiO2催化剂的钴颗粒粒径分布较为均匀,这是导致其还原峰温范围不同的原因之一.费-托合成反应结果显示Co/CNTs催化剂和Co/γ-Al2O3催化剂具有比Co/SiO2催化剂更高的一氧化碳转化率,而Co/γ-Al2O3和Co/SiO2催化剂具有比Co/CNTs催化剂更高的C5＋选择性和较高的α值.