高比表面碳基催化剂的制备及乙醇制乙烯性能

为了获得具有优良乙醇脱水制乙烯性能的催化剂,对桉木木屑进行水热处理制得高比表面生物质碳基催化剂(HPC);采用SEM、XRD、BET、NH₃-TPD、FT-IR和TPD等对催化剂物理化学结构进行表征;在自制的固定床反应器中进行乙醇制乙烯反应评价催化剂性能。实验结果表明：HPC催化剂具有更均匀的孔道结构和较大的比表面积,HPC-600的比表面积为1 748 m²/g;在氮气氛围中采用HPC-600催化剂,在温度为350℃,重时空速为3.5 h^-1时,乙醇转化率和乙烯选择性分别达到99.60%和100%。以水蒸气为载气进行10次循环实验后,实验结果表明初始乙醇单程转化率和乙烯选择性相差较小,但催化剂的稳定性得到一定提升。     

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。     

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%。     

化学液相沉积法改性ZSM-5沸石上的甲苯择形歧化反应:Ⅱ水蒸气处理与反应条件的影响

采用水蒸气对化学液相沉积硅改性HZSM-5催化剂进行了处理,考察了250～500 ℃时水热处理温度对催化剂在甲苯择形歧化反应中的催化活性和对二甲苯选择性的影响.实验结果表明,300～350 ℃时的水热处理效果较好,甲苯转化率和对二甲苯选择性分别达到23.5%和96.5%.在高对位选择性的催化剂上,详细考察了反应温度、反应压力、氢气与甲苯进料比和甲苯进料速率对甲苯转化率、对二甲苯选择性和收率的影响.实验结果表明,高压、较低温度、低液相空速有利于提高对二甲苯的收率,在反应温度420 ℃、压力2.5 MPa、甲苯的质量空速为1.5 h-1、氢烃摩尔比为2～3的条件下,甲苯转化率为25.8%,选择性为94.1%,对二甲苯收率为10.5%.     

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%.     

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.     

玉米粉炭基固体酸催化合成生物柴油动力学研究

以玉米粉炭基固体酸作为催化剂,催化油酸与甲醇进行酯化反应制备生物柴油,在催化剂和甲醇用量一定的条件下,考察了不同反应温度下不同反应时间对油酸转化率的影响;并根据油酸浓度与时间的关系曲线,用微分法建立油酸酯化反应动力学的数学模型,计算相关的动力学参数。实验结果表明：在剂油比9%（催化剂质量占油酸质量的分数）、醇酸物质的量比8∶1、反应温度68 ℃、反应时间10 h时,油酸转化率最高可达到90.09%。该反应的反应级数为1.683,活化能为6.23×10⁴ J/mol,频率因子为2.17×10¹³ mol^-0.683·L^0.683·h^-1。     

不同硅铝比HZSM-5担载Pd催化CH4-CO2两步梯阶转化直接合成乙醇的研究

非氢化CO₂还原是突破氢制约碳循环利用的有效手段。文章基于自主创新的梯阶转化技术,以硅铝比为18,25,38,50的HZSM-5为载体,以PdCl₂为钯源,采用等体积浸渍的方法制备了Pd-ZSM-5系列催化剂,考察了所制催化剂对CH₄-CO₂两步梯阶转化直接合成乙醇的催化性能,运用X射线衍射(XRD)、N₂-吸附脱附、NH₃程序升温脱附(NH₃-TPD)和X射线光电子能谱(XPS)等表征手段对催化剂的体相结构、比表面积和酸性质进行了分析。结果表明,采用硅铝比为38的HZSM-5制备的Pd-ZSM-5催化剂乙醇的时空收率最高,在常压、150℃的反应条件下,乙醇时空收率为4253.80 mg·mol^-1_Pd·h^-1;适当的中强和强酸量及B酸占比有利于乙醇的生成。此外,B酸位还有利于CH₄的活化和活性组分钯在载体上的分散。     

HZSM5型分子筛催化乙醇溶液脱水制备乙烯的工艺

以稀乙醇溶液为原料、自制分子筛HZSM5为催化剂,催化脱水制备乙烯.考察了硅铝比、反应温度、质量空速及乙醇的质量浓度对该反应的影响,得到了较优化的反应工艺条件为:催化剂为HZSM5(硅铝比30)分子筛,ρ(乙醇)为100～200 g/L,质量空速为2～6 h-1,反应温度为300 ℃.乙醇的转化率可达99%,乙烯的选择性达99%以上.     

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。     

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。     

煤基活性炭载体预处理对甲醇气相氧化羰化合成DMC性能的影响

研究催化剂的浸渍制备方法、煤基活性碳载体、不同浓度HCl、HNO3预处理条件对甲醇气相氧化羰化合成碳酸二甲酯催化剂活性的影响。实验结果表明：分步浸渍法优于一步法;在已选择煤基AC载体中,以宁夏华辉AC3为载体制备的CuCl/AC催化效果最优,甲醇转化率为22.5%,DMC选择性为92.3%,DMC时空收率为131.2 g.kg^-1.h^-1;6 mol/L HCl预处理效果最好,甲醇转化率为24.1%,DMC选择性为94.7%,DMC时空收率为147.2 g.kg^-1.h^-1。     

一类Guerbet反应选择性的数学建模研究

建立了以乙醇、乙醛为原料，合成正丁醇的Guerbet反应数学模型。证明了模型正平衡点的存在性，分析了反应器流速、投料比对模型平衡点及其稳定性的影响，模拟了正丁醇选择性、收率与乙醇转化率随接触时间、投料比的变化状况。结果表明：在接触时间确定的情况下，可以通过调节投料比使正丁醇选择性、收率与乙醇转化率达到较高水平。     

乙醇偶合制备C4烯烃中的催化剂优化

化工产业中涉及的催化剂组合选择对产物产量具有巨大影响。为更好地在乙醇催化偶合制备C₄烯烃的教学实验中研究选择合适的催化剂优化组合方式,基于相关系数分析、灰色相关性分析、逐步回归思想和通用全局优化算法建立催化剂组合选择模型。模型考虑温度、Co负载率、羟基磷灰石(HAP)、Co/SiO₂和HAP装料比等因素。基于实际生产实验数据,运用广义遍历优先搜索、最小二乘法和优化模型进行求解,得到在一定条件下使得乙醇转化率、C₄烯烃收率达到最优的催化剂组合。研究表明,在不限制温度上限时,两种装料方式C₄烯烃收率分别为46.78%和40.44%。在限制温度上限为350℃时,C₄烯烃收率分别为19.80%和5.77%。     

Ru/ZrO_2·xH_2O催化丙酸甲酯加氢制备丙醇的反应研究

文章采用共沉淀法制备了Ru/ZrO2.xH2O催化剂对丙酸甲酯进行加氢反应研究。考察了反应时间、温度、氢气压力、搅拌速度和溶剂等因素对丙酸甲酯加氢的转化率和产物丙醇选择性的影响。结果表明,以醇作溶剂时,反应的活性和选择性都比较差,丙醇的最大收率仅为27.5%,而以水作溶剂时丙酸甲酯的转化率高达94.8%,丙醇的选择性为91.7%。催化剂可以循环使用6次,活性和选择性没有明显下降,显示了良好的工业应用前景。     

基于随机森林与L-M算法的C4烯烃制备优化模型

探究合适的催化剂组合和温度对乙醇偶合制备烯烃有着重要意义.首先，利用方差分析筛选重要影响因子；然后，通过随机森林算法分析出影响因子对乙醇转化率、C4烯烃选择性的重要程度排序：温度>催化剂质量>乙醇进样量>Co负载量>装料比；最后，利用L-M算法进行多元非线性回归，以C4烯烃收率最优为目标并借助粒子群算法得到C4烯烃收率最优值为42.5485%.     

混合碳4裂解制乙烯和丙烯的研究

催化裂化过程中生产的混合碳4（简称为C4）中含有50％左右的丁烯，是很好的制乙烯和丙烯，尤其是丙烯的原料。在固定床反应装置上对C4裂解制乙烯和丙烯过程中LXH—Ⅰ型催化剂的性能进行了评价。结果表明，该催化剂具有较高的乙烯、丙烯选择性，反应中还可生成一部分含5个碳原子以上的烃。丁烯的转化率、乙烯和丙烯的收率在反应初期有所下降，随后分别稳定在58％，13％和40％左右。实验还表明，丁烯是先二聚然后裂解生成乙烯和丙烯的。     

Ultra-fine grinding and mechanical activation of mine waste rock using a high-speed stirred mill for mineral carbonation

CO₂ sequestration by mineral carbonation can permanently store CO₂ and mitigate climate change. However, the cost and reaction rate of mineral carbonation must be balanced to be viable for industrial applications. In this study, it was attempted to reduce the carbonation costs by using mine waste rock as a feed stock and to enhance the reaction rate using wet mechanical activation as a pre-treatment method. Slurry rheological properties, particle size distribution, specific surface area, crystallinity, and CO₂ sequestration reaction efficiency of the initial and mechanically activated mine waste rock and olivine were characterized. The results show that serpentine acts as a catalyst, increasing the slurry yield stress, assisting new surface formation, and hindering the size reduction and structure amorphization. Mechanically activated mine waste rock exhibits a higher carbonation conversion than olivine with equal specific milling energy input. The use of a high-speed stirred mill may render the mineral carbonation suitable for mining industrial practice.     

鸡蛋白四苯基双铁卟啉催化氧气氧化乙醇

制备了鸡蛋白固载四苯基双铁卟啉催化剂,用紫外可见光谱(UV-Vis)及傅立叶红外吸收光谱(FT-IR)技术对其进行表征.研究了固载催化剂催化氧气氧化乙醇选择性生成乙醛和乙酸的能力,并对固载催化剂及纯鸡蛋白的催化能力比较.实验结果表明:在最佳反应条件下,鸡蛋白四苯基双铁卟啉催化乙醇氧化的转化率为18.43%,选择性(乙醛+乙酸)是63.5%.在相同条件下,鸡蛋白四苯基双铁卟啉比鸡蛋蛋白的催化活性高.固载的金属卟啉和鸡蛋白中的转铁蛋白共同起催化作用.