烃类在β沸石上的吸附与扩散：粒度效应

β沸石首次为美国Mobil公司所合成,其骨架结构具有三维12元环孔道(两维线性,一维非线性)。与Y型分子筛相比,β沸石具有更高的热稳定性和耐酸性,对加氢裂化,加氢异构化,裂解,芳构化等反应有良好的催化性能。人们过去着重研究沸石的表面酸性质,本文报道粒度对沸石吸附与扩散的影响。     

甲烷在钼／含磷五元环沸石催化剂上的无氧芳构化

报道甲烷在无氧条件下，在一种不同于Ｍｏ／ＨＺＳＭ－５催化剂的钼／含磷五元环沸石催化剂上催化转化制高级烃类（苯等）的新反应，实验表明，在钼／含磷五元环沸石催化刘，当Ｍｏ浸渍的重分数为２０％时，甲烷具有最佳反应活性，其转化率为９．２３％，工选择怀为９２．７４５，用ＢＥＴ、ＸＲＤ、ＮＨ３－ＴＰＤ和ＴＰＲｃＭｏ     

在透氧膜反应器中进行甲烷氧化偶联反应的研究

 混合导体透氧膜是一类同时具有电子和氧离子两类导电性的陶瓷膜．在高温下，氧会以氧离子的形式透过透氧膜，因此在膜表面存在丰富的氧物种（O－，O－2，O2－2和O2－），这些氧物种能够提高甲烷氧化偶联（OCM）反应的C2选择性．采用挤压的方法制备出致密的Ba0．5Sr0．5Co0．8Fe0．2O3－δ（BSCFO）透氧膜管，并考察了此透氧膜管对OCM反应的催化性能．发现BSCFO的C2生成速率比La0．6Sr0．4Co0．8Fe0．2O3－δ（LSCFO）和La－Ba－Co－Fe－O（LBCFO）要高得多，其原因主要是由于BSCFO中的氧空缺浓度比较高．高的氧空缺浓度不仅能够加速氧离子的传输，而且能够提高甲烷分子的活化速度，所以BSCFO具有比LSCFO和LBCFO更好的催化性能．C2生成速率随着反应温度及原料气中甲烷浓度的升高而升高，C2选择性取决于氧离子结合与OCM反应竞争的结果，高的氧离子结合速率会降低C2选择性．甲烷转化率随着富氧侧氧分压的升高而升高，但C2选择性则随着氧分压的升高而降低．这说\r\n明在OCM过程中气相反应起着重要的作用．     

Ni/CaO-SiO2对流化床反应器中甲烷转化制合成气的催化性能

用浸渍法制备了Ni／SiO2和Ni／CaO—SiO2催化剂．研究了流化床反应器中用CaO改性微球硅胶载体对催化性能的影响,考察了Ni／CaO—SiO2催化剂上甲烷部分氧化与甲烷二氧化碳重整耦合制合成气反应中Ca负载量、反应温度、空速和原料气中的O2／CO2比对活性与选择性以及产物H2／CO比的影响。并用XRD、TEM、H2-TPR和CO2-TPD等测试手段对催化剂进行了表征。结果表明,经过氧化钙改性的微球硅胶能够将“自由态”的镍物种转变为“束缚态”。使镍物种达到高度分散状态。引入10(wt)％Ca助剂所制备的催化剂具有很好的活性和稳定性,因而具有较好的工业应用前景。     

沸石载体结构对甲烷无氧芳构化性能的影响

考察了担载MoO₃的沸石催化剂上甲烷的无氧芳构化性能,并与沸石结构相关联.结果表明,孔径与苯分子动态直径相当的ZSM-5、ZSM-8、ZSM-11和β沸石等是甲烷无氧芳构化催化剂的良好载体,其中3%MoO₃/HZSM-11具有最高的甲烷芳构化活性和稳定性,973K下的转化率和苯选择性分别为8.0%和90.9%;6%MoO₃/HZSM-8与7%MoO₃/H-β芳构化性能相当.以HMCM-41和HSAPO-34为载体时芳构化活性很低,以HMOR、HX和HY为载体时仅有少量乙烯生成,而以HSAPO-5和HSAPO-11为载体时未检测到烃类生成.     

CO2/CH4/N2在MER型沸石中扩散和分离的分子动力学模拟

采用巨正则蒙特卡洛(GCMC)模拟方法研究了CO_2、CH_4和N_2在MER型沸石中的吸附性能,模拟结果与实验结果吻合证明模型和力场是可靠的。在此基础上,以纯硅MER型沸石作为对照,采用分子动力学(MD)模拟方法研究了CO_2、CH_4和N_2在K-MER型沸石中的扩散和分离性能。结果表明,CO_2、CH_4和N_2在MER型沸石中存在亚扩散现象,扩散方式为构型扩散,在沸石三维通道中的扩散存在各向异性。沸石与气体之间的作用力和沸石骨架外阳离子均影响气体分子的扩散能力,而沸石骨架外阳离子是影响气体分子扩散能力的主要因素。CO_2和N_2的自扩散系数随吸附浓度的增加而减小;CH_4的自扩散系数随吸附浓度的增大先增加后减小。CO_2、CH_4和N_2的自扩散系数随温度的升高均增加,扩散活化能大小顺序为N_2 (16.51 kJ/mol) CH_4 (8.39 kJ/mol) CO_2 (4.38 kJ/mol)。K-MER型沸石膜对CO_2/CH_4、CO_2/N_2和N_2/CH_4分离体系均有良好的分离选择性。气体分子的渗透率～104 GPU(1 GPU=3.35×10~(-10) mol/(s·m2·Pa))。     

负载铂催化剂中沸石载体酸性对甲烷两步转化的影响

考察了具有相同金属分散度的Pt/NaY、Pt/HNaY、 Pt/HY、Pt/NaBeta和Pt/HBeta催化剂中沸石载体的酸性对在低温下（≤250 ℃）甲烷两步等温转化反应以及由甲烷解离吸附产生的表面碳物种分布的影响。由甲烷等温两步转化生成的C2+烃类产物的总量随着载体酸性的增加而明显增加;C2～C6产物的分布也发生了变化。由表面碳物种的程序升温加氢结果表明,在各种催化剂上碳物种的形式是相似的,其总量和具有活性的Cα物种的量均因载体酸性增加而增加,反应性也增大。这种因沸石载体酸性变化而引起的载体效应是由金属和载体的相互作用造成负载在酸性载体上铂粒子的贫电子性而引起,即由金属粒子电子性质的变化而引起的催化性质的变化。     

沼气中CO2的甲烷化反应及反应器研究

本文采用计算流体力学方法建立了以沼气为原料气的CO₂甲烷化反应器模型,通过多物理场耦合求解获得了不同反应条件下甲烷化反应器内的温度分布和反应速率等数据,考察了反应温度、压力、流速等对甲烷化反应的影响。研究结果表明,提高反应温度和压力有利于提高CO₂甲烷化反应速率和生产效率,但在相同装填量的催化剂床层CO₂的出口转化率降低。以Al₂O₃为载体的Ni催化剂,在床层直径小于25 mm时,恒壁温条件下床层内外温差为3.1℃。综合热力学和动力学两方面的影响,以沼气为原料的CO₂甲烷化反应温度应以300～400℃为宜。在300℃,1.0 MPa的反应条件下,反应停留时间大于257.6 s可达到高于98%的CO₂转化率。     

磁性4A沸石制备及其对水中氯乙酸吸附

以工业级水玻璃、NaAlO2、NaOH和去离子水为原料,采用水热法先合成4A分子筛,然后在二价和三价铁离子混合溶液中用氨水调节负载铁的氧化物及真空干燥等步骤,制得了一系列磁化率不同的磁性分子筛,并对其进行了XRD、SEM、IR及TG等表征分析.结果表明,合成磁性4A沸石晶形完整,表面负载的四氧化三铁分布均匀,磁化率随所负载四氧化三铁量的增加而增大,粒度比纯4A沸石大.磁性4A沸石对钙、镁、铅和氯乙酸的吸附性能与纯4A沸石相当,利用磁性4A沸石可以方便地用磁场分离的特性,其粉末状产品不用成型就可以直接在溶剂或溶液中使用.     

C302铜基甲醇合成催化剂颗粒设计Ⅱ. 颗粒结构对Lurgi型合成反应器性能的影响

基于本文（I）报的研究结果，以固定床反应器二维非均相数学模型为基础，模拟考察了C302铜基甲醇合成催化剂颗粒设计对Lurgi型合成反应器性能的影响。结果表明，由于颗粒结构设计改变了粒内反应－扩散耦合行为的相互匹配关系，使得催化剂的宏观反应活性发生变化，进而对反应器的操作性能产生显著的影响（包括反应器生产能力、温度和浓度分布特性、床层压力降和热点温度等），为提高反应器的生产能力和改善反应器的操作性能，进行催化剂颗粒的适宜结构设计是非常必要和有价值的。     

碱性分子筛上不同吸附物的TPD研究

借助吸附不同酸性物的程序升温方法研究了碱金属交换的Ｘ型分子筛的碱性。发现吸附物对分子筛碱性的ＴＰＤ表征有很大影响。主要与吸附物的分子体积和酸强度两种因素有关，并对这些影响因素进行了分析。结果表明；甲醇做吸附物对用ＴＰＤ表征分子筛的碱性相对比较可靠。     

甲烷无氧芳构化反应中钼基分子筛催化剂上积炭的表征

利用化学方法对钼基分子筛催化剂上的CH2Cl2可溶性积炭和不可溶性积炭进行分离，并通过质谱、红外光谱、核磁共振等手段对积炭进行了表征。结果表明，可溶性积炭的主组分为一种非芳烃物质，它的组成不随反应时间、反应温度和催化剂的酸性的变化而变化。可溶性积炭分子对催化剂的活性影响不大。高不饱和度的稠环芳烃型不可溶性积炭分子是催化剂失活的主要原因。     

丙烷在无机膜反应器中的芳构化

研究了在固定床反应器和膜反应器中的丙烷芳构化，考察了ＨＺＳＭ－５担载的Ｇａ和Ｐｔ－Ｇａ催化剂对反应的影响。结果表明，采用无机膜反应器可以提高丙烷芳构化选择性，从而提高芳烃收率达１０％以上。在膜反应器中，低碳烷烃选择性降低，烯烃选择性增强。固定床相比，膜反应器在低温时对芳构化反应的促进作用最为显著，但是随着温度升高，其促进作用减弱。     

碳四烃在改性HZSM-5分子筛上芳构化研究

研究了炼厂混合C_4烃在Zn、Ga、Cr、La改性的HZSM-5分子筛催化剂上的芳构化反应,采用TPD和IR测定了催化剂的表面酸性质。结果表明,用Zn(3%)和Zn(2%)Ga(1%)改性的HZSM-5分子筛具有较好的芳构化性能;各改性HZSM-5分子筛催化剂芳构化性能变化与表面酸性有关,总酸量下降,芳构化活性下降,强B酸中心减少,深度裂解反应减少;Zn的单组分和双组分改性的HZSM-5分子筛催化剂芳构化活性的增高与表面强L酸浓度增加和吡啶吸附IR谱中的1615cm~(-1)吸收峰出现有关。     

氢在钯单晶表面的解离与在体相的扩散

氢分子在金属表面的解离吸附与氢原子在金属体相的扩散是个典型的表面过程.前者在甲烷化及合成氨等基础化工反应中起着关键作用;后者常常导致金属材料的脆化与断裂,但过渡金属及其合金是安全和优良的储氢材料.因此,研究氢分子在金属表面的解离吸附与氢原子在金属体相的扩散,是多相催化与金属物理广泛感兴趣的课题,具有重要的理论和应用价值.本文采用分子动力学方法初步探讨了二者之间的关联.分子催化动力学为从微观层次上研究上述课题提供了一种理论方法.本文采用经过我们改进的半经验LEPS方法,计算了氢分子在Pd(100)和(110)晶面的解离和氢原子在钯表面与体相扩散的相互作用位能面,并根据计算结果探讨了其微观机理.     

拐点法计算气体在高分子中的扩散系数

根据Fick扩散的基本假定,推导了从微分渗透曲线上的拐点值计算气体在高分子薄膜中扩散系数的公式。此法不需要达到稳态扩散,因此,可成倍地缩短实验时间。 用气体色谱仪测定丙烯气体在聚酰胺1010和聚酰胺1010/聚乙烯/聚乙烯与马来酸酐接枝共聚物的共混物的扩散系数,由本法计算的结果与滞后时间法、t_(1/2)法相一致,也符合实验值。     

甲烷催化部分氧化制合成气固定床反应器的热波研究

研究了甲烷部分氧化（ＰＯＭ）反应在固定床反应器中轴向的温度场分布（或热波分布）。催化剂床层的热波呈不对称分布。入口温度高于出口温度,热波峰值位于人口偏下处。考察了空速、ｎ（ＣＨ４）／ｎ（Ｏ２）比值,高径比等对热波分布的影响,结果表明：相同外温下,增加空带导致热波峰温升高;随着ｎ（ＣＨ４）／ｎ（Ｏ２）值的降低,目标产物Ｈ２Ｏ和ＣＯ的深度氧化（强放热）加强,故热波峰温升高,适当降低催化剂床层的高径比有     

混合导体透氧膜反应器中甲烷部分氧化反应的催化行为(英文)

应用组成为Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-(的钙钛矿型混合导体陶瓷膜制成膜反应器。该膜在进行氧分离的同时具有活化甲烷氧化偶联的催化功能。随着温度升高和膜的富氧端氧分压的增大,透氧量有所增加。在空气、氦气的氧分压梯度下,850(C,膜厚度为1.5 mm时,JO2可达到1.2 mL/(cm3(min)。同时在800(C~900(C温度范围内,该膜对于甲烷转化为乙烷和乙烯一般只具有0.5%~3.5%的低转化率,而选择性可达40%~70%。在反应尾气中发现了大量的未反应的分子氧,说明过量的氧与甲烷未经催化反应的气相反应导致了C2的选择性相对较低。OCM膜反应模式情况下的透氧量与空气、氦气梯度情况下的透氧量相比只有微小增加,这与POM膜反应模式情况下透氧量大量增加显著不同。