HRP-12催化剂上苯与直链烯烃的烷基化反应 Ⅱ. 失活动力学研究

采用连续操作的釜式反应器，利用悬浮态的负载杂多酸催化剂HRP-12上的烷基化反应的实验数据进行参数估值，确定了失活反应速率常数、失活反应活化能、活性保留函数的失活反应级数和烯烃摩尔浓度的失活反应级数，建立了苯与直链烯烃烷基化反应的失活动力学模型。模型表明：该失活反应对于活性保留函数是一级失活反应，对于烯烃摩尔浓度是二级失活反应。统计检验表明：所得失活动力学方程在显著性水平α=0.005下有较高的实验数据拟合精度和模型可信度。     

C207联醇催化剂的羰基硫中毒研究

以常压甲醇分解反应为基础实验测定了不同羰基硫含量和不同反应温度下甲醇合成铜基催化剂活性随时间的变化。结果表明，羰基硫含量增加时；失活速率增快；反应温度升高时，失活速率也加快。羰基硫中毒前后催化剂样品的ＸＲＤ谱图证实了起催化作用的活性组分为Ｃｕ＾＋／ＺｎＯ。应用改进的高斯－牛顿法对失活实验数据进行参数估值，获得了Ｃ２０７铜基催化剂羰基硫中毒的失活速率方程。     

分子筛上苯与烯烃烷基化失活动力学的研究

在改性USY沸石分子筛上对长链烯烃与苯的烷基化失活反应进行了研究 ,考察内扩散阻力和催化剂失活对烷基化反应的影响 ,建立了存在内扩散阻力影响的失活动力学方程 ,通过对实验数据拟合确定了失活动力学参数 :失活级数d =1 2、失活速率常数kd=4 82 6 5× 10 11exp(- 9 7793× 10 4 /RT)。统计检验结果表明 ,该失活动力学方程能很好地拟合试验数据。用所建失活模型预测了反应温度、催化剂颗粒度及进料时间对催化剂活性、稳定性的影响。     

反应条件对钌基氨合成催化剂性能的影响

用氨合成催化剂性能评价装置,研究了反应温度、压力、空速和氢氮比对以活性炭为载体的钌基氨合成催化剂活性的影响。研究表明,低于400℃时,随着反应温度降低,催化剂的活性急剧降低。随着压力升高,催化剂活性增大。但钌催化剂具有较高的低压活性,适宜低压合成氨。随着空速的降低,催化剂的活性明显提高。在空速和压力一定的条件下,最佳氢氮比随反应温度而异,并且当空速较高或反应温度较低时,氢氮比的变化对催化剂活性的影响更加明显。     

负载型钾盐催化剂用于合成苯甲醚的研究

采用固定床连续进料的反应器代替传统间歇反应釜作为评价反应器,以环境友好的碳酸二甲酯为甲基化试剂,由苯酚合成苯甲醚的反应新工艺。采用SiO2负载的钾盐类催化剂,考察了反应温度、进料空速、原料配比、活性组分负载量以及催化剂用量等对反应性能的影响。研究表明,在该负载型钾盐催化剂上苯酚的转化率均较高,且生成苯甲醚的选择性较好。尤其是在KF/SiO2催化剂上,在DMC/苯酚摩尔比为2∶1,进料空速为2 h-1,反应温度为250℃时,苯甲醚收率和选择性分别高达93.93%和98.19%。而且该负载型催化剂活性比较稳定,未发现活性组分流失,反应运行16 h催化剂未见失活。     

镍基催化剂用于合成气甲烷化的实验研究

实验基于工业用镍基甲烷化催化剂,分别考察了操作温度、原料气CO浓度、操作压力、空速等对合成气(CO浓度5%~25%)甲烷化反应的影响,并分析了造成催化剂失活的因素。结果表明,在300~500 ℃ CH₄的生成速率随着温度的升高、压力的增大、CO浓度的增加而增大。但CO的浓度不能过高,当H₂/CO≤3时催化剂的催化活性会逐步下降。通过XRD、EDS等分析结果得知,催化剂表面存在积炭,催化剂的失活跟积炭有关,通过进一步的对照实验和BET分析表明,积炭的速率与反应温度有关,温度越高积炭速率越快。     

Study on the syngas methanation of nickel-based catalyst

实验基于工业用镍基甲烷化催化剂,分别考察了操作温度、原料气CO浓度、操作压力、空速等对合成气(CO浓度5％～25％)甲烷化反应的影响,并分析了造成催化剂失活的因素.结果表明,在300～500℃CH4的生成速率随着温度的升高、压力的增大、CO浓度的增加而增大.但CO的浓度不能过高,当H2/CO≤3时催化剂的催化活性会逐步下降.通过XRD、EDS等分析结果得知,催化剂表面存在积炭,催化剂的失活跟积炭有关,通过进一步的对照实验和BET分析表明,积炭的速率与反应温度有关,温度越高积炭速率越快.     

Mo-Co-Mg/Al2O3工业耐硫变换催化剂的失活

利用活性评价、程序升温技术、硫的测定、Ｘ光衍射和孔结构分析等手段,对工业耐硫变换催化剂（Ｋ）失活原因进行了研究,并与模型催化剂进行了比较．结果表明,催化剂（Ｋ）失活的原因是烧结;部分物相分离及转化生成不活泼ＭｏＳ２、ＣｏＳ２、ＣｏＳＯ４和ＭｇＡｌ２Ｏ４及活性硫转化为非活性硫．模型实验表明,反应温度偏高和水蒸汽量过大是加速失活的主要原因．     

SO2-4/ZrO2催化剂上正丁烷异构化反应

考察了活化温度、反应温度、空速、Ｈ２／Ｃ４比和载Ｐｔ对ＳＯ＾２－４／ＺｒＯ２催化剂的正丁烷异构化反应活性和稳定性的影响。较高的Ｈ２／Ｃ４比可提高ＳＯ＾２－４／ＺｒＯ２催化剂的稳定性和稳态活性。积碳是造成反应初始阶段催化剂迅速失活的主要原因，经烧炭再生以后这部分失活可以完全恢复。     

裂化催化剂水热失活动力学及装置平衡活性模型

根据裂化催化剂水热失活过程伴随着超稳化过程的特点，确定了对应不同自抑制函数的催化剂水热失活动力学模型方程。利用裂化催化剂水热失活实验数据进行参数估值，建立了裂化催化剂水热失活动力学模型。统计检验结果表明，二级自抑制的一级水热失活模型能很好地模拟实验数据，是较理想的水热失活动力学模型。考虑工业装置中裂化催化剂呈全混流，建立了裂化催化剂平衡活性模型方程，并且装置平衡催化剂微反活性的模型计算值与实测值相当吻合。该模型的预测结果表明，随着再生器温度或催化剂藏量的提高，平衡剂的微反活性逐步降低；平衡剂微反活性随催化剂单耗的提高先快速提高，然后缓慢提高。     

SAPO-34分子筛催化丁烯转化制丙烯的研究

通过水热法合成SAPO-34分子筛,将其制成催化剂用于催化丁烯转化制取丙烯,考察了反应温度、空速和铝磷比等对催化性能的影响;还比较了SAPO-34分子筛与ZSM-5分子筛催化该反应的差异.结果表明,在实验范围内,反应温度升高会使得丁烯的转化率明显增高,且丙烯选择性提高;而空速增加,则丁烯的转化率和丙烯选择性降低;铝磷比越大,对丙烯的选择性越差.在有效的反应时间内,SAPO-34分子筛催化效果好于ZSM-5分子筛,但单程寿命较ZSM-5分子筛短.     

Reaction and deactivation kinetics of methanol-to-olefins process based on a special TGA reactor

Thermax 700 thermo gravimetric analysis(TGA)instrument is introduced for the investigation of the reaction and deactivation kinetics of Methanol-to-Olefins(MTO)process with SAPO-34 catalyst.By the use of a special sample basket,the TGA instrument can be viewed as a plug flow fixed-bed reactor,while the weight change of SAPO-34 during reaction can be recorded online.Kinetic data are acquired in the temperature range of 648.2-748.2 K and space velocities of 7.08-35.91 h-1(WHSV).Catalyst activity is expressed with average coke content,and selectivity for different products is related as a function of coke content and temperature.Methane is also introduced into the lumping kinetic model,and power exponent function with first-order reaction is adopted for model deduction.Exponential function is tested to give the best fit for catalyst activity and product selectivity with the highest correlation coefficient.The nicely agreed results between experimental and calculated data suggest that the overall kinetic model would be meaningful in both product distribution prediction and reactor simulation.     

Cu/SAPO-34催化剂的NH_3-SCO活性及抗水热性能研究

采用浸渍法制备了一系列不同铜含量的Cu/SAPO-34催化剂,考察了该系列催化剂上NH_3选择性催化氧化反应性能(NH_3-SCO)。实验结果表明,10%-Cu/SAPO-34催化剂在300℃温度下具有100%的NH_3去除率,且其氮气选择性大于90%。与此同时,通过XRD、BET、UV-vis、H_2-TPR和XPS等表征分析结果表明,高度分散的CuO是Cu/SAPO-34催化剂的主要活性组分。对10%-Cu/SAPO-34催化剂进行水热处理后,催化剂低温活性明显提高,催化剂的N_2选择性在325℃急剧下降。这是由于水热处理导致一定数量的铜物种发生迁移并且形成了更稳定的铜物种引起。SAPO-34的骨架结构遭到一定程度的破坏。     

纳米级SAPO-34分子筛的制备及其在甲醇制烯烃反应中的应用进展

SAPO-34分子筛被广泛应用于甲醇制烯烃(MTO)反应中,目前已实现工业化应用。传统的SAPO-34分子筛在催化过程中容易发生积碳、焦化,导致分子筛失活,单程使用寿命短等问题。纳米级SAPO-34分子筛具有较小晶体尺寸,较高比表面积,减少扩散限制、增强催化剂活性中心和抗积炭能力。在MTO中催化性能相较于传统分子筛更佳。本文从晶种辅助、增加添加剂、双模板剂和优化结晶条件等角度,介绍纳米级SAPO-34的制备方法,进一步研究分析了各不同条件对纳米晶体尺寸的影响,同时对不同纳米尺寸的纳米级SAPO-34在MTO中催化性能进行了探讨。提出了目前研究的问题及未来发展的方向。     

Optimization of Hybrid Crystal with SAPO-5/34 on Hydrothermal Stability for deNOx Reaction by NH3

In order to deal with the challenge of the hydrothermal deactivation of selective catalytic reduction of NO_x by NH₃(NH₃-SCR) catalyst and extend its lifetime, a novel Cu/SAPO-5/34 catalyst was prepared, and it almost maintains its deNO_x performance with a high conversion rate of 90% NO_x between 175℃ and 400℃ after under-going the rigorous treatment at 800℃ for 12 h. Thus, Cu/SAPO-5/34 is more recalcitrant to the high-temperature hydrothermal deactivation than Cu/SAPO-34. Besides, the formation of N₂O is always below 3×10^-6(3 ppm) during the whole reaction temperature, performing an advanced catalytic selectivity. The effect of high-temperature hydrothermal treatment on the morphology, structure and texture property, the acid sites, as well as the active copper species were investigated. These characterizations manifest that the optimized high-temperature hydrothermal stability is associated closely with the good structural stability over Cu/SAPO-5/34-HT, which facilitates to preserve reaction sites, and then showing the better hydrothermal stability than Cu/SAPO-34.     

改性Cu-Mn/SAPO-34催化剂在SCR脱硝反应中的特性研究

采用浸渍法制备了系列铜锰复合氧化物分子筛催化剂(Cu-Mn/SAPO-34),在固定床反应器上考察不同Cu/Mn质量比对分子筛催化剂选择催化还原NO的影响,利用XRD、NH_3-TPD、H_2-TPR、XPS等手段对催化剂进行了表征分析。结果表明,双金属改性的Cu-Mn/SAPO-34催化剂在NH_3-SCR反应中表现出较为优异的催化活性,具有较宽的活性温度窗口。当Cu/Mn质量比为1∶4时,催化剂具有最宽的活性温度窗口,NO_x转化率在250℃已达到85.39%,在300-400℃转化率均达到96%以上,450℃时仍能达到90%。铜和锰物种高度分散于催化剂表面,未改变SAPO-34的晶体结构,且构成协同作用。Cu-Mn共同负载促进了Cu~(2+)向Cu~+的转变,增加了高价态Mn~(4+)和Mn~(3+)的比例,有利于提高低温活性,促进催化反应的进行。Cu-Mn/SAPO-34/1∶4具备丰富的酸性位、良好的氧化还原性能和抗SO_2/H_2O性能,该配比有助于催化剂的催化活性和稳定性的提高。     

SAPO-34分子筛晶化过程的研究

采用XRD、SEM、ICP-AES和MAS NMR等手段系统地研究了SAPO-34分子筛在常规水热合成过程和干胶液相转化过程中的组成和骨架结构的变化.结果表明,常规水热合成法在制备SAPO-34分子筛过程中,硅溶胶缩聚和解聚速率快,活性硅物种数量较少,产品易出现杂晶;采用干胶液相转化法,固体硅源解聚速率较慢,活性硅物种数量逐步增加,SAPO-34分子筛成核和成长的速率得到了控制,抑制了杂晶相的生成,SAPO-34分子筛结晶度逐渐增加.     

程序升温条件下甲醇转化反应及流化床催化剂SAPO-34的积碳

在流化床反应条件下进行了SAPO-34催化的甲醇转化的程序升温反应,并分析了不同反应温度阶段的积碳产物.结合对反应流出物的检测结果和热分析及色质联用分析确定的积碳物种变化,解释了程序升温反应过程中甲醇转化特殊的变化趋势.在程序升温甲醇转化的积碳产物中,除芳烃外,还有一种饱和的多环烷烃积碳物种,它的生成影响了烃池活性中心的形成并引起甲醇转化在低温反应阶段的失活.甲基取代苯和甲基取代金刚烷是低温条件下SAPO-34催化的甲醇转化产生的主要积碳产物,它们在升温过程中会向甲基取代萘以及稠环芳烃转变.积碳物种的演变对应了甲醇转化在起始反应阶段(300～325oC)的反应活性升高和此后(325～350oC)的失活以及在更高温度阶段(350～400oC)活性的恢复.在反应性能评价和积碳分析基础上,首次提出了一种与金刚烷类积碳物种生成相关的低温甲醇转化的失活机理.     

磷改性β沸石催化剂上催化裂化轻汽油的醚化

在小型固定床反应装置上,考察了负载磷的β沸石催化剂的制备条件对其催化性能的影响以及醚化反应温度、压力、醇烯摩尔比、LHSV对醚化反应的影响。实验结果表明,浸渍磷的质量分数为2%的Hβ催化剂具有较好的醚化活性。在最佳反应条件(温度70 ℃,压力0.8 MPa,LHSV 1.0 h-1,醇烯摩尔比1.0)下,该催化剂的叔碳烯烃的总转化率可达到56.91%。负载磷后的催化剂具有活性好、选择性高、不易失活等优点。反应性能均优于Hβ催化剂。     

Structural and textural features of TiO<Subscript>2</Subscript>/SAPO-34 nanocomposite prepared by the sol–gel method

This paper focuses on the synthesis of nanocomposite materials, TiO₂/SAPO-34, using the sol–gel method, which involves preparing a mixture between as-synthesized or calcined SAPO-34 zeolite and TiO₂ gel under hydrothermal crystallization and then calcining it at 400 °C for the formation of the TiO₂ anatase phase. The structural and textural features of the obtained materials were determined by various physico-chemical techniques such as thermogravimetric analysis, X-ray diffraction, scanning electronic microscopy, nitrogen sorption at 77 K, energy dispersive X-ray analysis and ultraviolet–visible spectrometry. The DRX results showed that calcination at 400 °C of the mixture between the calcined SAPO-34 and TiO₂ gel led to the collapse of the original framework of zeolite, but formed the anatase TiO₂ in a nano-spherical morphology; however, the use of as-synthesized SAPO-34 supports provides a mixture phase between SAPO-34 and TiO₂ anatase after calcination. The photocatalytic properties of the SAPO-34/TiO₂ and TiO₂-type materials were tested for the removal of methylene blue (MB) dye. The MB degradation proved to increase as a function of contact time, catalyst mass and the initial concentration of MB.