电弧炉气体容量法测定非金属催化剂上的积碳

在钢铁工业中,碳含量是区分钢种类的重要指标;在石油化工领域,催化剂上的积碳含量是影响催化剂活性的重要因素。常用的测定碳含量的方法有管式炉气体容量法、电弧炉气体容量法和高频炉红外光谱检测器法等,其原理都是将被测样品在高温下通氧燃烧,样品中的碳被转化成二氧化碳,然后用不同的方法进行检测。管式炉气体容量法比较便宜,     

积碳失活催化剂的再生

催化反应常伴随着积碳的生成,而积碳又可以通过覆盖催化剂酸性位点或者堵塞催化剂孔道而引起催化剂失活,表现为产物选择性的降低.根据不同的失活机理可以将催化剂失活分为永久性失活和可逆性失活,而积碳失活一般是可逆的,可以通过再生的方式来除去积碳并恢复催化剂活性.对于工业生产而言,为了保证反应的连续运行,失活催化剂的及时再生是非常必要的.尽管前人已经做了大量的研究,并尝试不同的再生方法来除去催化剂积碳,但发展一种操作简单、高效和经济的再生方法仍然是一个巨大的挑战.目前工业催化剂积碳失活后最常用的再生手段是氧化再生,其主要以空气或氧气为再生气体,将积碳转化为一氧化碳、二氧化碳和水等.但空气或氧气氧化再生为强放热反应,放出的大量热量及生成的水蒸气会对催化剂的组分及结构带来一定的影响.虽然以臭氧和氮氧化物为再生气体可以有效降低再生温度,但是作为有毒有害气体,它们的排放受到严格的限制,这也阻碍了其进一步工业化应用.与氧化再生相比,二氧化碳或水蒸气气化再生可以有效降低再生过程中的放热量,并将无价值的积碳转化为高品质的合成气,同时减少二氧化碳的排放.但由于二氧化碳和水蒸气的氧化性较弱,需要较高的再生温度,对催化剂的水热稳定性提出了更高的要求.此外,在氢气气氛下,可以通过加氢裂解除去积碳,但同样需要较高的再生温度或压力.通过添加金属或金属氧化物等添加剂,可以有效降低再生温度并增加再生速率,但也可能会引起催化剂中毒,造成催化剂的永久性失活,所以需要严格控制添加剂的含量.本文分析了目前常用的几种再生方法的优缺点及面临的挑战,并对未来的研究重点及研究方向进行了展望.     

催化剂中钨的测定溶样方法的改进

研究了新的溶样方法——微波消解法,并将其与常规光度法相结合测定催化剂中钨。考察了测定条件,研究了消解用酸的种类、用量和不同的消解程序对消解效果的影响,确定了微波消解催化剂的最佳消解程序。将经微波消解处理的催化剂样品用常规光度法测定钨的含量,其相对误差小于2．0%,相对标准偏差小于1．3%。将微波消解法与常压敞口消解法进行对比,测定结果基本一致。微波消解法酸用量减少了约5．0倍,消解速度提高了3．5～6．7倍。该方法具有省时、省酸、样品损失少、无环境污染、测定结果准确可靠等优点。     

催化剂活性测定实验的改进

为了改善流动法测定催化剂活性的实验,采用浸渍-煅烧法和共沉淀．煅烧法分别制备了CuO—ZnO／Al2O3和CuO—ZnO—NiO／Al2O3催化剂,并与传统的ZnO／Al2O3进行了比较。发现采用浸渍一煅烧法制备的CuO—ZnO—NiO／Al2O3催化剂的低温催化活性最高。实验表明,采用新型CuO．ZnO—NiO／Al2O3催化剂可将甲醇分解的实验温度降低100％,且实验效果得到明显改善。     

加压下甲烷部分氧化反应中催化剂上积碳形态的研究

 用XRD和TEM等方法对不同压力下甲烷部分氧化催化剂上积碳的形态进行了表征，发现积碳中有石墨相和类金刚石相存在，其中金刚石相的含量随压力的升高而增加．讨论了甲烷裂解和CO歧化两个反应产生积碳的可能性，探讨了非石墨相碳与实验条件的关系．结果表明，甲烷部分氧化积碳主要来源于甲烷分解，合成气中的氧分压对不同形态积碳的生成有较大的影响．     

甲苯歧化与烷基转移催化剂的积碳行为

采用热重-差热分析(TG-DTA)、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、低温氮吸附/脱附和氨程序升温脱附(NH3-TPD)等技术对甲苯歧化与烷基转移催化剂的积碳行为进行了研究.结果表明:硬积碳的烧碳动力学过程近似符合一级反应,表明它是以单层分散状态存在,其表观烧碳活化能为110kJ·mol-1;反应1000h后Cat-1000催化剂的近表面主要存在三种碳物种,其中以碳氧单键方式存在的C占C总量的22.7%,以碳氧双键方式存在的C占C总量的9.1%,以—C—C—方式存在的C占C总量的68.1%,表明形成的碳物种主要是石墨型碳;催化剂Cat-1000上的积碳主要是硬积碳,占总积碳量的3/4,其余为软积碳;尽管反应1000h后催化剂的比表面积下降较多,但酸强度基本未改变,仍具有良好的反应活性和稳定性,表明覆盖在催化剂活性位上的积碳较少,积碳可能更易于沉积在载体的孔道中.     

积碳失活催化剂的再生（英文）

催化反应常伴随着积碳的生成,而积碳又可以通过覆盖催化剂酸性位点或者堵塞催化剂孔道而引起催化剂失活,表现为产物选择性的降低.根据不同的失活机理可以将催化剂失活分为永久性失活和可逆性失活,而积碳失活一般是可逆的,可以通过再生的方式来除去积碳并恢复催化剂活性.对于工业生产而言,为了保证反应的连续运行,失活催化剂的及时再生是非常必要的.尽管前人已经做了大量的研究,并尝试不同的再生方法来除去催化剂积碳,但发展一种操作简单、高效和经济的再生方法仍然是一个巨大的挑战.目前工业催化剂积碳失活后最常用的再生手段是氧化再生,其主要以空气或氧气为再生气体,将积碳转化为一氧化碳、二氧化碳和水等.但空气或氧气氧化再生为强放热反应,放出的大量热量及生成的水蒸气会对催化剂的组分及结构带来一定的影响.虽然以臭氧和氮氧化物为再生气体可以有效降低再生温度,但是作为有毒有害气体,它们的排放受到严格的限制,这也阻碍了其进一步工业化应用.与氧化再生相比,二氧化碳或水蒸气气化再生可以有效降低再生过程中的放热量,并将无价值的积碳转化为高品质的合成气,同时减少二氧化碳的排放.但由于二氧化碳和水蒸气的氧化性较弱,需要较高的再生温度,对...     

水蒸汽对Ni/Ce-Zr-Al-Ox催化剂上CO2-CH4反应积碳的影响

采用水热合成-负载法制备了Ni/Ce-Zr-Al-Ox催化剂,进行了CO2重整CH4的反应,并采用X射线光电子能谱(XPS)、程序升温加氢(TPH)等方法表征了在反应过程中催化剂表面的积碳物种,考察了添加少量水蒸汽对积碳的影响以及水蒸汽和表面积碳物种的作用.TPH实验测得有两类碳物种,一类是在250～350℃出现的少量α-碳,应主要是活性高的CH4解离碎片;另一类是在700℃附近出现的β-碳,应是导致催化剂失活的趋于石墨化或已经石墨化的积碳.β-碳比α-碳更容易同水蒸汽作用,添加少量水蒸汽到反应气中能够明显抑制β-碳的生成.活性测试结果表明,Ni/Ce-Zr-Al-Ox催化剂显示了89%的CH4转化率和良好的稳定性,添加3.2%(ψ)的水蒸汽后活性提高到94%,由于对非活性积碳的抑制,可以预料其稳定性也将进一步提高.     

甲烷部分氧化催化剂抗积碳性能的DFT研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的量子力学计算方法,研究比较了甲烷部分氧化反应制合成气过程中Ni(111),Pt(111),NiPt(111),NiIr(111)面上的积碳情况.计算了对积碳过程有影响的三个反应过程:CH的裂解,C的生长,CO的生成.研究发现Pt的掺杂对积碳的形成有一定的抑制作用;Pt的抗积碳性能很好,碳的产生和生长都比较困难;掺杂Ir后NiIr催化剂的抗积碳效果明显,CH容易活化解离,产生的C会及时生成CO,不易累积长大,从而更好地达到了抗积碳的目的.     

甲烷干气重整反应中镍基催化剂上表面积碳研究(英文)

镍基催化剂上积碳是甲烷干气重整反应急需解决的关键问题。实验采用ＴＰＳＲ、ＴＰＤ、ＸＰＳ和脉冲反应等方法系统研究了镍基催化剂表面积碳的形态和特点。热力学研究表明,在５７３ Ｋ到１２７３ Ｋ的温度范围内,催化剂的表面积碳是不可避免的。ＴＰＳＲ、ＸＰＳ和ＴＰＤ研究表明,甲烷在催化剂表面裂解将形成至少三种碳物种：Ｃα、Ｃβ和Ｃγ。这三种碳物种具有不同的表面迁移能力、热稳定性和反应活性。其中,Ｃα物种在甲烷干气重整反应中是一种非常活泼和重要的中间体;Ｃγ物种则可能是表面积碳的前驱物：部分脱氢的Ｃβ物种能够与Ｈ２或ＣＯ２反应生成ＣＨ４或ＣＯ。     

氧化镁负载的钼钒磷酸铜催化剂的积碳行为

研究了氧化镁负载的钼钒磷酸铜催化剂在正己醇氧化反应中的积碳行为. 结果表明, 积碳主要以CHx形式存在于催化剂表面, 积碳的形成没有导致催化剂的失活. XRD, IR和XPS等光谱表征结果说明积碳后催化剂结构没有发生改变, 并且载体表面的钼钒磷酸铜有利于积碳的消除. TPO研究结果表明, 积碳在催化剂上有两种存在位置: 一种沉积在钼钒磷酸铜表面, 这种位置的积碳在低温下容易被烧除; 另一种沉积在载体氧化镁的表面, 需要高温才能烧除. 随着反应时间的增加, 积碳量达到定值.     

石油催化裂化催化剂的选择

按高中化学课本第二册图4——21的装置,用市售蜡烛（去掉烛芯）3克捣成粉末,称量新制氧化铝粉末1.5克混合均匀,放入干燥的大试管里,加热8-10分钟后,所产生的气体就能使紫红色的酸性高锰酸钾溶液褪色。     

Ni/Al2O3催化剂上CH4部分氧化制合成气反应积碳的原因

 采用程序升温在线质谱分析方法,研究了常压条件下CH4在Ni／Al2O3催化剂上分解所形成的碳物种,发现CH4分解形成的NixC会首先转化成不与CO2反应,但在700℃左右可与O2反应的碳;这种碳再向需在800℃才能与O2反应的石墨碳转化．在较低的温度下,NixC向石墨碳转化的速度较慢,而在高温条件下转化速度大大加快．在700℃下,Ni／Al2O3催化剂上的CH4部分氧化制合成气反应生成的积碳主要为石墨碳,是由CH4分解形成的NixC转化而成的．在催化剂中添加适当的助剂,可提高NixC与氧的反应活性,抑制其向石墨碳转化,是改善催化剂抗积碳性能的有效途径．     

中温镍水蒸汽转化催化剂积碳动力学与机理研究

研究了833-948K和常压下, C7H16在镍催化剂上进行水蒸汽转化过程中的积碳反应动力学, 获得了相应的动力学方程。并探讨了相应的反应机理, 提出在镍表面同时进行的水蒸汽转化和积碳反应是两个相对独立的反应。指出在较高温度下, 水蒸汽会从简单非解离吸附转变为解离吸附, 这一变化不仅改变了反应级数, 更重要的是它提高了水蒸汽参与表面反应的能力, 特别是加强了氢对积碳反应的作用; 同时庚烷的吸附热也随之产生相当大变化。分析了出现在本温度区内积碳反应负表观活化能的来源。     

红外光声光谱测定钨硅酸表面积碳物

钨硅酸是乙苯氧化脱氢反应的催化剂。其表面酸仅起促进表面积碳物形成的作用,并不影响催化剂的活性,活性中心是表面积碳物。因此,研究积碳物的结构对弄清反应机理进而改进催化剂十分重要。     

改进的氯化稀土催化剂

最早用于丁二烯定向聚合的稀土催化剂是由LnCl₃-R₃Al组成,催化活性不高^[1]。倘若将此二元体系按一定的顺序添加适当量的乙醇,则体系的活性可有飞跃式的提高,而且仍具有很高的定向效应^[2]。之后,又出现了LnCl₃THF-R₃Al体系^[3]。     

快速测定二氧化硅熔样方法的改进

测定铁矿石、团球矿及烧结矿中的二氧化硅时,通常用碳酸钠加草酸与硝酸钾或过氧化钠与四硼酸钠等混合熔剂,半熔或熔融,操作繁琐,时间长,误差也比较大。本法用铁或镍坩埚,以碳酸钠加硼酸与碳酸钾作混合熔剂,高温熔融,再用稀硝酸浸取熔块,用硅钼蓝比色法测定二氧化硅。方法简便快速,操作时间由原来的3—4h缩短到30—40min。分析步骤称取1g混合熔剂(无水碳酸钠:硼酸:     

水中总氮的测定预处理方法改进

采用COD消解管和COD消解仪代替标准方法中具塞比色管和高压灭菌器进行消解，调整了取样体积，减少了碱性过硫酸钾加入量和其中氢氧化钠的用量.试验结果表明，改进预处理方法后绘制的标准曲线，相关系数为0.999 5，检出限为0.05 mg/L，相对标准偏差小于5%，样品加标回收率为98.0%~102%.与标准方法相比，改进后的方法精密度和准确度都有一定的提高，并且分析时间缩短，过程得到简化.改进后的方法和标准方法进行t检验比较无明显差异，可满足水中总氮的快速、准确测定.     

超细镍基催化剂上CH4-CO2重整反应的性能 Ⅱ.制备方法对催化性能及积碳性能的影响

采用溶胶－凝胶法和超临界干燥（ＳＣＤ）技术制备了超细二元ＮｉＯ－Ａｌ２Ｏ３和三元ＮｉＯ－Ｌａ２Ｏ３－Ａｌ２Ｏ３催化剂,并以浸渍超细氧化铝载体和普通氧化铝载体制得的二元和三元催化剂为对比,考察了不同制备方法对催化剂上ＣＨ４－ＣＯ２重整反应性能的影响。结果表明,超细催化剂表现出很高的高温催化活性、选择性和显著的抗积碳能力,即使不含助剂的超细二元催化剂也明显优于含镧助剂的负载三元催化剂,而含镧的超细三元