乙醇脱水制乙烯工艺条件的响应面法优化

研究活性Al₂O₃催化剂催化乙醇脱水的过程,在单因素实验的基础上,采用响应面方法优化温度、进料速度和催化剂粒径等工艺参数,建立预测模型。结合生产实际和实验室研究成果,使用建立的模型,在乙烯时空收率≥5 h^-1,乙醇转化率≥98%的条件下,得到乙烯选择性的最优化条件。结果表明:催化剂装填量为5 g,原料乙醇质量分数为95%,温度398.5℃,进料速率40 mL/h,催化剂粒径0.4 mm的条件下反应,乙醇转化率为98.0%,乙烯选择性和时空收率分别为99.5%和5.0 h^-1。预测结果与实验值误差≤2%,建立的预测模型准确可靠。     

HPW改性HZSM-5催化乙醇流化床脱水制乙烯

采用HPW浸渍改性HZSM-5分子筛,将其应用于催化乙醇流化床脱水制乙烯反应,探讨工艺条件对催化性能的影响.实验结果表明:HPW浸渍浓度为0.04mol/L,浸渍时间为24h,焙烧温度为350℃,焙烧时间为4h时所得催化剂催化乙醇脱水制乙烯性能最佳,此时乙醇转化率和乙烯选择性可以分别达到98.1%和97.1%.采用XRD、NH3-TPD、XPS等手段对催化剂结构进行表征,结果表明HPW的"假液相"行为和适量的二级结构能够协同催化反应,催化剂的酸中心强度和酸量大小决定了催化剂的活性.     

铀氧化物基固体酸的制备及其催化乙醇脱水性能的研究

铀氧化物由于具有独特的电子结构和多种价态之间可以相互转换的特点,在催化领域可望有广阔的应用前景。本文通过(NH₄)₂S₂O₈浸渍重铀酸铵,调变UO₃的表面酸性,制备了系列铀氧化物固体酸催化剂,初步评价了它们催化乙醇脱水制乙烯反应的性能。实验结果表明,S₂O₈^2-的引入会促进β-UO₃向α-U₃O₈的转变,适宜的焙烧处理可使其表面酸位密度提高一个数量级。焙烧温度550℃,固体酸的表面酸量最大,中强酸位酸量最多,表现出最佳的乙醇脱水制乙烯性能：275℃,重时空速为1.63 h^-1的反应条件下,乙醇转化率和乙烯收率均达100%。     

稀土改性HZSM-5催化乙醇脱水制乙烯

采用浸渍法制备La、Ce、Sm、Eu等稀土(RE)金属改性的HZSM-5分子筛催化剂(RE/HZSM5),考察它们在乙醇脱水制乙烯反应中的催化性能.通过X射线衍射(XRD)、N2吸附-脱附(BET)和氨程序升温脱附(NH3-TPD)等手段对其物化性能进行表征,并讨论反应温度对La/HZSM-5催化性能的影响.结果表明:少量稀土引入不破坏HZSM-5分子筛的骨架结构,只对表面酸性产生了较大的影响;表面酸量决定RE/HZSM-5催化乙醇脱水制乙烯的性能,酸量的增大有利于乙醇转化率的提高;在不同稀土改性的催化剂中,2%La/HZSM-5的催化性能最佳,在反应温度240 ℃、55%原料乙醇、进料质量空速(WHSV)2.5 h-1的条件下,乙醇转化率和乙烯选择性分别达到99.3%和98.6%.     

乙酸乙酯加氢制乙醇催化剂的表征及性能研究

为探寻可替代粮食发酵制乙醇的新工艺，本文对实验室合成的某铜系催化剂进行了表征，并采用管式积分反应器研究了乙酸乙酯催化加氢合成乙醇的性能，系统研究了反应温度、压力、乙酸乙酯质量液时空速（LHSV）、氢酯比（以物质的量计）对乙酸乙酯转化率和乙醇选择性的影响。结果显示催化剂的主要金属元素组成为Cu、Al、Ir、Bi、Zn、Na等；催化剂的BET比表面积约为87m2/g，孔径主要集中在2~10nm；合适的还原温度区间为221~305℃。最佳催化加氢反应条件为温度210℃、压力3.0MPa、LHSV 1.0g/(g·h)、氢酯比30。在此条件下，乙酸乙酯的转化率达到97.3%，乙醇选择性达到99.4%。正交实验结果表明，各因素对乙酸乙酯转化率的影响顺序为：温度>压力>质量液时空速>氢酯比。     

醋酸乙酯加氢制乙醇气液固三相反应过程

采用Cu-ZnO/Al_2O_3催化剂,在高压搅拌釜中进行了醋酸乙酯加氢制乙醇气液固三相反应过程的研究,考察了溶剂效应、内外扩散和反应条件对醋酸乙酯转化率和乙醇选择性的影响。实验结果表明,醋酸乙酯在四乙二醇二甲醚溶剂中的转化率要高于在液体石蜡介质中的转化率。以四乙二醇二甲醚为溶剂,当催化剂粒径小于120μm,搅拌转速大于800r/min时,反应的内外扩散阻力可忽略;在最佳的反应条件(温度250℃,压力5.0MPa,醋酸乙酯液时空速1.0h~(-1),氢气与醋酸乙酯的物质的量之比(氢酯比)10∶1,搅拌转速800r/min)下,醋酸乙酯的转化率为83.5%,乙醇的选择性为96.5%。在醋酸乙酯加氢制乙醇反应中引入液相介质,能够较好地解决气固相反应中催化剂床层的移热问题,且能有效降低反应的氢酯比。     

空心纳米SiO_2为涂层的整体式催化剂的制备及催化性能

整体式催化剂能够解决纳米级催化剂在固定床加氢反应器中应用的缺陷,并进一步提高催化剂的催化性能。采用多次浸涂法制备了以Pd基蛋壳型SiO2纳米催化剂为涂层,铝溶胶为无机粘合剂、堇青石为结构化基体的整体式催化剂,并进一步研究了该整体式催化剂对乙炔选择性加氢反应的催化性能。研究结果表明:该整体式催化剂具有较高的比表面积和宏观的孔道结构,提高了活性组分的分散性并降低了气体的扩散阻力,在乙炔转化率接近100%时,乙烯选择性可以达到47.5%;此外,该催化剂良好的机械稳定性能,提高了催化加氢性能的稳定性。     

酸改性蒙脱土负载杂多酸的制备及其催化乙醇制乙烯

以经体积分数为25%的硫酸改性的蒙脱土(H2SO4(25)-MMT)作为载体,通过浸渍法制备了一系列负载不同量的磷钼酸和磷钨酸的催化剂。运用XRD、氮气吸附脱附、FT-IR等表征手段对催化剂的结构进行了系统分析,并采用微反固定床反应器评价了不同催化剂在乙醇脱水制备乙烯反应中的催化性能。结果表明:在质量空速为2.5h~(-1),乙醇体积分数为30%时,负载质量分数为10%的磷钨酸催化剂(H2SO4(25)-MMT-PW(10))在350℃时催化性能优异,其中乙烯选择性为99.9%,乙醇的转化率为98.9%;负载磷钨酸比负载磷钼酸的催化效果稳定,当负载量达到一定值时,催化性能不随负载量的增加而增加。     

Ni/Al_2O_3、Co/Al_2O_3和Ni-Co/Al_2O_3催化剂催化乙醇水蒸气重整制氢的性能

利用浸渍法制备Ni/Al2O3、Co/Al2O3、Ni-Co/Al2O3催化剂,考察催化剂对乙醇水蒸气重整反应的催化性能,对催化剂进行x射线衍射(XRD)表征.实验结果表明,Ni/Al2O3催化剂具有较好的低温活性,Co/Al2O3催化剂具有较高的氢气选择性和较低的甲烷选择性,而Ni-Co/Al2O3催化剂表现出良好的催化性能,有较高的低温活性,较高的氢气、二氧化碳选择性,较低的一氧化碳、甲烷选择性,450 ℃时乙醇转化率达到100%, 氢气选择性为79.8%,二氧化碳选择性为91.9%.     

γ-Al2O3催化剂上乙醇脱水制乙烯的实验研究

考察了低浓度乙醇在固定床管式反应器中活性氧化铝上催化脱水生成乙烯的反应行为。研究了反应温度、进料流率、乙醇浓度等因素对反应行为的影响规律。结果表明，在410～440℃范围内催化剂对主反应的选择性随着温度的升高而升高，在达到一定的温度后趋于稳定。乙醇转化率对温度并不敏感，而随空速的增大而降低。催化剂选择性随着进料流率增大而增大，之后稳定在99.5%以上。在进料流率小于1mL/min时乙醇转化率高于85%，乙烯收率均在80%以上。当利用低浓度乙醇作原料时，乙醇转化率随乙醇浓度增大而增大，催化剂选择性维持稳定。最终选定的适宜工艺条件：温度420℃左右，进料流率1.0mL/min左右。     

金属改性SAPO-34分子筛结构及其催化乙醇制乙烯性能

为了提高SAPO-34在乙醇制乙烯反应中表现出的催化性能,采用Cr/Ni/Co金属元素通过浸渍沉淀法对SAPO-34型分子筛进行修饰改性,采用BET、NH_3-TPD、XRD、TG和SEM对催化剂进行结构表征。结果表明,制备的Me_xO_y/SAPO-34(Me=Cr,Ni,Co,简称Me/SAPO-34)分子筛,其中渗入的金属原子以氧化物(Me_xO_y)的形态负载于SAPO-34分子筛表面,与SAPO-34相比,Me/SAPO-34具有相同的CHA拓扑骨架结构,掺杂金属氧化物能调控SAPO-34的孔道结构和酸度,表现出高的催化性能和抗积碳能力,相应的催化性能为Cr-Co/SAPO-34〉Cr-Ni/SAPO-34〉SAPO-34。反应温度400℃,重时空速(WHSV)3.5 h~(-1),Cr-Co/SAPO-34能使乙醇单程转化率达到98.3%,乙烯选择性98.1%,随着反应时间的增加,催化剂仍能保持高的催化性能。     

沸石催化剂上苯与乙烯液相烷基化反应的研究

采用微型等温积分反应器,对改性β沸石催化剂上苯与乙烯液相烷基化反应进行了实验研究。通过考察反应温度、苯烯摩尔比和乙烯质量空速对催化剂性能的影响,获得了如下适宜工艺条件:反应温度190～220℃ ,苯烯摩尔比6～8,乙烯质量空速≤2h^-1。在此条件下,乙烯转化率在99.0%以上,乙苯选择性可达93%,乙基化选择性不低于99.0%。苯与乙烯液相烷基化稳定性实验表明,乙烯转化率和乙苯选择性未出现随反应时间延长而降低的现象,表明该沸石催化剂具有良好的活性稳定性.在所考察实验范围内,基本上检测不到二甲苯,其它烷基化副产物的含量也处于极低水平。     

还原方式对Ru-Zn/ZrO_2催化剂上苯加氢反应的影响

以苯选择性加氢制环己烯为模型反应,考察了Ru-Zn/ZrO_2催化剂制备过程中还原方式对催化剂催化性能的影响.运用TEM、SEM、BET等技术对催化剂进行了表征.评价结果表明,采用高压液相还原制备的RuZn/ZrO_2-3催化剂在苯选择加氢制环己烯反应中表现出高催化性能,当苯转化率为41%时,环己烯选择性达到了83.8%.TEM、SEM结果表明催化剂上Ru微晶呈高分散,有利于苯转化率的提高.BET比表面积25 m~2/g,RuZn/ZrO_2-3催化剂最可几孔径分布范围20~50 nm,有利于环己烯选择性的提高.     

Ni-B/SiO2非晶态催化剂在二硝基苯催化加氢合成苯二胺中的应用

对N i-B/S iO2非晶态催化剂在二硝基苯加氢制苯二胺反应中的催化活性进行了研究。研究表明,该催化剂具有很高的催化活性,性能优于R aney N i催化剂,转化率可以达到100%,选择性达到98.6%,晶化导致催化剂失活。载体能提高催化剂的分散度,使催化剂的活性比表面积增大。     

3-羟基丙酸甲酯加氢合成1,3-丙二醇反应中La对Cu/SiO2催化剂的修饰作用

[目的] 3-羟基丙酸酯加氢制备1,3-丙二醇(1,3-PDO)过程中存在β-羟基脱除等副反应,导致1,3-PDO的选择性和收率不高,其中高效催化剂的开发是解决该问题的关键.[方法]采用蒸氨法制备了不同添加量La修饰的20Cu/SiO₂催化剂,对其进行催化性能评价,并通过H₂程序升温还原(H₂-TPR)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)和N₂物理吸附-脱附对其进行表征.[结果] 20Cu-0.50La/SiO₂的催化性能最佳,它显著地提高了3-羟基丙酸甲酯(3-HMP)加氢制1,3-PDO的催化活性和稳定性,其中3-HMP转化率为91.8%,1,3-PDO的选择性和收率分别为85.2%和78.2%.这是在高液时空速(LHSV=0.10 h^-1)的条件下取得的最佳结果.[结论] La的加入与Cu产生了强相互作用,增强了催化剂中Cu的分散性,同时提高了Cu⁺物种表面浓度,使活性Cu的比表面积增加,...     

La-Fe-O的丙烷氧化脱氢制丙烯催化性能研究

采用微波草酸盐共沉淀法制备了LaFeO3/Fe2O3催化剂,用BET、XRD、H2-TPR、电导测量等技术对催化剂进行表征,研究其对丙烷氧化脱氢制丙烯反应的催化性能.实验结果表明,LaFeO3/Fe2O3催化剂表现出较好的丙烷氧化脱氢制丙烯催化性能,当丙烷转化率为10.0%时,在LaFeO3/Fe2O3和Fe2O3催化剂上的丙烯选择性分别为21.5%和0.5%.     

Co改性Rh/SiO2催化异丁烯氢甲酰化制异戊醛

为使异丁烯与合成气在更低量的贵金属使用量下高效反应生成异戊醛,采用常规浸渍法制备了Fe、Co、Ni、Zn改性的Rh/SiO₂催化剂,并利用X线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、比表面积测试(BET)、H₂程序升温还原(H₂-TPR)、透射电镜(TEM)和电感耦合等离子体发射光谱(ICP)对催化剂进行表征,对改性Rh/SiO₂催化剂催化异丁烯氢甲酰化制异戊醛的反应性能进行了研究,优化反应压力、反应温度、催化剂用量、反应时间及反应溶剂种类等工艺条件。结果表明,以Co为助剂,当n(Rh)∶n(Co)为1∶1、Rh的负载量(质量分数)为0.1%、反应压力为5 MPa、反应温度为100℃、异丁烯与催化剂的质量比为30、异丁烯质量浓度为0.1 g/mL、甲苯为溶剂、搅拌速率为600 r/min和反应时间为6 h时,异丁烯转化率达87.3%,异戊醛选择性达97.5%。     

HZSM-5/堇青石整体式催化剂的制备及催化性能

以整体式堇青石蜂窝陶瓷为载体,经预处理后涂覆HZSM-5分子筛,制备出含不同HZSM-5质量分数的HZSM-5/堇青石整体式催化剂。采用XRD和BET对催化剂的结构进行了表征,在常压微型固定床反应装置上评价催化剂的甲醇制烯烃反应性能,并考察了催化剂中HZSM-5分子筛的质量分数、反应温度、气体空速等与烯烃组成分布的关系。结果表明：HZSM-5/堇青石整体式催化剂中仍保持HZSM-5分子筛的XRD特征衍射峰;催化剂的比表面积、孔体积随着HZSM-5质量分数的增加而增加;催化剂中HZSM-5分子筛质量分数为22.5%时具有最好的活性,在反应温度为380℃、气体空速为820mL/(g·h)的条件下,乙烯的选择性为35.22%,丙烯的选择性为30.95%。     

钼掺杂的纳米氧化镍催化剂的制备及其乙烷氧化脱氢性能

本文用溶胶-凝胶法制备了不同含量的钼掺杂的纳米氧化镍催化剂,考察了其乙烷氧化脱氢制乙烯（ODHE）的催化性能。结果表明：钼掺杂纳米氧化镍催化剂的乙烯选择性和高温抗乙烷裂解性能都有明显改善,其中,11．4wt％Mo-Ni-O表现出最佳的催化性能,在430℃时,乙烷的转化率为60．8％,乙烯选择性为65．4％。     

Pt/CeO_2催化乙醇芳构化的研究

研究了Pt/CeO2催化剂上乙醇芳构化反应.考察了Pt的含量、空速和反应温度对乙醇转化率和苯选择性的影响,并初步探讨了催化反应机理.结果表明,当Pt的含量为1%,空速为8.1 h-1,反应温度450℃时,催化剂达到最好的效果,乙醇转化率为63.28%,苯的选择性为15.13%.