C302铜基甲醇合成催化剂颗粒设计I．颗粒结构对催化剂宏观活性的影响

以国产C30 2铜基甲醇合成催化剂原粉为母体 ,通过成型模具和成型条件的改变 ,制备了一系列具有不同形状、尺寸和孔结构的催化剂颗粒 ,用宏观活性测试和孔结构表征的方法 ,考察了颗粒结构对催化剂宏观活性的影响。结果表明 ,对于内扩散阻止作用比较明显的工业甲醇合成过程 ,适宜的颗粒结构设计对提高催化剂的利用率具有重要意义 ;当C30 2催化剂颗粒具有 5 5nm～ 7 5nm的平均孔半径、0 4 7左右的孔隙率时 ,其结构比较适宜 ,在此基础上 ,通过改进反应沉淀工艺、提高颗粒的比表面积 ,可以较大幅度的提高催化剂的宏观活性 ;对工业常用的圆柱状C30 2催化剂颗粒 (Φ 5× 5mm) ,采用约 4 0kN·cm- 2 的成型压片强度相对比较适宜。     

C302铜基甲醇合成催化剂颗粒设计Ⅰ.颗粒结构对催化剂宏观活性的影响

以国产C302铜基甲醇合成催化剂原粉为母体,通过成型模具和成型条件的改变,制备了一系列具有不同形状、尺寸和孔结构的催化剂颗粒,用宏观活性测试和孔结构表征的方法,考察了颗粒结构对催化剂宏观活性的影响.结果表明,对于内扩散阻止作用比较明显的工业甲醇合成过程,适宜的颗粒结构设计对提高催化剂的利用率具有重要意义;当C302催化剂颗粒具有5.5nm～7.5nm的平均孔半径、0.47左右的孔隙率时,其结构比较适宜,在此基础上,通过改进反应沉淀工艺、提高颗粒的比表面积,可以较大幅度的提高催化剂的宏观活性;对工业常用的圆柱状C302催化剂颗粒(Φ5×5mm),采用约40kN·cm-2的成型压片强度相对比较适宜.     

工业固定床Fe-Cu-K催化剂浆态床F-T合成适应性研究

采用连续搅拌釜式反应器,在接近F-T合成实际工况下考察了工业固定床Fe-Cu-K催化剂浆态床F-T合成反应性能,研究反应温度、压力、原料气空速和氢碳摩尔比等操作参数对催化剂反应活性、产物选择性和稳定性的影响,实验总运转时间达2 500 h;同时采用扫描电镜技术（SEM）对催化剂的抗磨损性能进行了研究,结果表明,操作参数对催化剂的活性、选择性和目标产物产率有较大的影响,工业固定床Fe-Cu-K催化剂具有一定的抗磨损性能,F-T合成烃产物分布合理;催化剂具有较高的稳定性,在589 h的稳定条件运行内,催化剂的失活速率为0.23%/d（以CO转化率的降低计）;在整个运行期间CH4选择性维持在较低的水平。     

Fe-Mn超细粒子催化剂对FT合成反应的研究Ⅰ.反应条件的影响

在内循环无梯度反应器（Ｂｅｒｔｙ反应器）中研究了Ｆｅ－Ｍｎ超细粒子催化剂费托合成反应的规律。详细考察了温度、压力、空速对ＦＴ反应性能的影响。结果表明,反应条件对催化剂低碳烃及ＣＯ２的选择性等都有一定的影响,在考察的时间范围（１２００ｈ）内,即使在较宽的操作条件下,催化剂仍具有良好的活性和稳定性。还发现随着低碳烯烃选择性的提高,低碳烃的烯烷比下降不明显。     

COS对FT合成催化性能的影响

在５２４Ｋ、２．３１ＭＰａ和１８４５ｈ＾－１条件下，考察了合成气（Ｈ２／ＣＯ＝２．１）中ＣＯＳ浓度分别为５１．４、１２８．８、１６２．７和２４５．６ｐｐｍ对Ｆｅ－Ｃｕ－Ｋ工业催化剂ＦＴ合成催化性能的影响。实验表明，催化剂预先中毒比在线中毒速度快。大颗粒催化剂的抗硫能力比小颗粒催化剂强。催化剂ＦＴ合成失活速率与ＣＯＳ浓度有关，即高浓度条件下，催化剂的失活速率快。当温度为５２４Ｋ时，催化剂的失活速率最     

异质哑铃型纳米颗粒合成中的关键因素(英文)

哑铃型纳米颗粒由一种包含强相互作用的异质结构成,它两端是不同物质的纳米颗粒.这两种不同功能的纳米颗粒紧密相连,形成一种哑铃形的外观.这种结构的纳米颗粒在电子、磁性、光学及催化等方面有着不同于单一组分纳米颗粒的独特性质,因此受到人们广泛关注.哑铃型纳米颗粒的这些独特性质是由两种物质交界面处的电子转移引起的,得益于较强的界面相互作用,两种物质都可以通过界面处的电子转移得到改良,使得这种结构的催化剂在较低温度下催化氧化有机废气时活性很高.以CO氧化反应为例,Au纳米颗粒通常情况下对该反应没有催化活性,但是被负载到金属氧化物上面以后,却表现出了很高的催化活性.这正是氧化物载体与Au纳米颗粒之间电子传输的结果.通常在核壳结构中,核心物质以及两种物质的交界面都被外壳所包裹,而哑铃型结构当中的两种物质的功能面以及它们之间活泼的交界面均可以充分地暴露在反应物中,从而极大提升了其催化效果.这种独特的结构优势也在疾病诊断与治疗中的多功能探针上得到了广泛应用.由于哑铃型结构的两种物质的纳米颗粒相对位置是固定的,当用作催化剂时可以发挥出很好的抗烧结性能,还可使这两种物质更协调地均匀分布.因此哑铃型结构催化剂不仅催化活性更高,而且在较高温度下具有较高的稳定性.哑铃型结构可以看作是独立纳米颗粒与核壳型纳米颗粒之间的一种中间状态,它通常是由一种物质的纳米颗粒在另一种种子颗粒上面经过外延生长得到的.这与核壳结构纳米颗粒的合成很相似,但是必须准确地控制成核过程,使得成核可以各向异性地发生在种子颗粒的某一个晶面上.而在核壳结构的合成中,这一成核过程是均匀分布的.所以在制备哑铃型结构纳米颗粒时,很重要的就是要促进非均质成核,同时抑制均相成核.由于哑铃型纳米颗粒的特殊结构,在制备时想要准确控制上述成核条件是非常困难的,所以到目前为止,仅有很少种类的物质可以被制成哑铃型结构,比如Au(Ag,Pt,Pd)-Fe3O4(Co3O4),Au-PbS(PbSe),FePt-CdS和Cu-Ag等,这些物质中大多数都是由贵金属纳米颗粒和磁性纳米粒子组成的.哑铃型纳米颗粒由于受限于物质种类,它在催化氧化方面的应用也被局限在了很少一部分气体上,如CO.而通过其它很多种催化剂已经可以在较低温度(甚至零下数摄氏度)下实现CO催化氧化.因此,哑铃型结构的优势在CO催化氧化中并不能得到很好利用和体现,而用于甲烷等一些在较低温度下更难氧化的气体的催化氧化尚未见报道.这正是由合成多种多样的哑铃型纳米颗粒的巨大困难所致.因此,找到合成哑铃型纳米颗粒的困难所在以及合成过程中的一些重要影响因素非常有意义,这将帮助我们使用更多的物质合成出一些新的哑铃型纳米颗粒,进而利用其高催化活性,使得更多难以氧化的气体在较低温度下被氧化.本文总结了合成哑铃型纳米颗粒时的多种影响因素,并介绍了相关的一些合成方法.种子颗粒的尺寸以及两种颗粒之间的尺寸比例可以影响制备过程中外延生长的可控性,颗粒尺寸以及两种颗粒的尺寸差别越小,反应越容易控制.反应温度和反应时间需要根据反应物的性质进行精确控制才可以得到合适的尺寸以及较好的粒径分布.而两种不同的物质最终能不能形成哑铃型结构则是由很多种因素决定的,比如反应溶剂的极性、两种物质之间的晶格错配度以及反应中所用乳化剂的含量.除此之外,合适的前驱体、氧化还原剂以及操作环境等都可以影响哑铃型纳米颗粒的合成结果     

低温高活性熔铁催化剂上的超临界相费托合成反应

在固定床反应器中超临界相条件下研究了熔铁催化剂上的费托合成反应,发现在超临界介质中反应物和产物更容易扩散,较好地抑制了催化剂表面非活性碳的沉积,从而提高了费托合成反应中的CO转化率和烯烃选择性,增加了链增长因子,降低了甲烷选择性.同时,考察了超临界介质、反应温度、压力、H2/CO比和空速等条件对费托合成反应的影响.结果表明,C5-8正构烷烃在催化剂活性温度下都是适宜的超临界介质.当温度和压力都在介质的临界点以上时,介质表现出较好的传质与传热性能,可改善费托合成反应性能.     

硬脂酸甲酯的合成研究

以252型强酸性阳离子交换树脂为催化剂,利用硬脂酸与甲醇在自制反应器中的酯化反应合成了硬脂酸甲酯;考察了酯化反应条件对酯化率的影响.结果表明,酯化反应最佳条件为:硬脂酸40g,甲醇流量0.30mL/min,反应温度95℃,反应时间60min;相应的酯化率可达99%以上.该方法反应条件温和、操作步骤简单,所得产品收率高、质量好.     

浆态床FT合成／固定床ZSM－5改质的合成液体燃料工艺的研究和开发

从合成气制取液体燃料的浆态床ＦＴ合成／固定床２ＳＭ－５改质的反应系统由Ⅰ段鼓泡浆液反应器（内径４０ｍｍ，高４５０Ｏｍｍ）和Ⅱ段固定床ＺＳＭ－５反应器（内径４０ｍｍ，高９００ｍｍ）组成，在温度２５０～２８０℃（Ⅰ段），３００～３４０℃（Ⅱ段），压力１．５～２．５ＭＰａ，空速２．０ＮＬ／ｇＦｅ·ｈ（Ⅰ段），５００～１０００ｈ￣－１（Ⅱ段），Ｈ＿２ＣＯ比０．５～１．５和气速１～２ｃｍ／ｓ范围内，考察了工艺参数对反应性能的影响，１０００ｈ以上的寿命试验的平均结果为：合成气单程转化率６５．１％，产率１００ｇ／Ｎｍ￣３（Ｃｏ＋Ｈ＿２），总烃生产达３５０ｇ／Ｆｅ。使用富ＣＯ合成气时，达１１０ｇ／Ｎｍ￣３（ＣＯ＋Ｈ＿２）。实测的ＦＴ合成反应热为２９３８；５ｋＪ／Ｎｍ￣３（ＣＯ＋Ｈ＿２）。长期运转试验表明，工艺流程合理，设备操作和温度控制可靠。采用的浆液循环回路方法可初步分离蜡中的催化剂。     

孔结构对铜基甲醇合成催化剂宏观反应速率的影响Ⅰ．未中毒颗粒催化剂

催化剂的宏观反应速率受颗粒内扩散过程的影响，而内扩散过程又取决于催化剂颗粒的孔结构。以铜基甲醇合成催化剂为研究体系，通过改变压片压强和共沉淀条件，制备具有不同孔结构参数（比表面、孔隙率、孔径分布、孔容、颗粒密度、曲折因子）的颗粒催化剂，由反应工程中的扩散－反应方程，按照平行交联孔模型计算有效扩散系数，模拟计算单颗粒催化剂在工业生产条件下的宏观反应速率，从而研究孔结构对未中毒铜基甲醇合成催化剂宏观反应速率的影响。     

基于详细机理动力学的费-托合成单颗粒催化剂模拟 Ⅱ.扩散反应行为及活性分布

 在催化剂颗粒模型化的基础上,考察了费－托合成多重反应体系\r\n中球型催化剂的颗粒尺寸、操作条件及反应物在催化剂颗粒内的扩散－\r\n反应行为等对反应性和选择性的影响．基于工业应用催化剂的考虑,从\r\n催化剂活性非均匀分布的角度,分析了蛋壳型催化剂应用于费－托合成\r\n的合理性．     

焙烧温度对含Mg助剂的铁基催化剂F-T合成反应性能的影响

采用连续共沉淀和喷雾干燥技术相结合的方法制备了Mg助剂的Fe/Cu/K/SiO2催化剂,采用N2物理吸附、XRD、MES 和H2-TPR等表征手段,考察了焙烧温度对催化剂比表面积、体相结构和还原性能的影响。结果表明,随着焙烧温度的升高,催化剂的比表面积降低,平均孔径增大,体相中α-Fe2O3晶粒逐渐增大,催化剂变的越来越难还原,其结构更加稳定。在H2/CO （摩尔比）= 2.2、250 ℃、2.0 MPa和2 000 h－1于固定床反应器考察了焙烧温度对该催化剂F-T合成反应性能的影响,结果表明,随着焙烧温度的升高,催化剂的F-T合成反应活性降低,在运行过程中反应活性逐渐增加直至达到平稳,但达到平稳所需的诱导期越来越长;提高焙烧温度使烃产物分布向重质烃方向转移,有利于降低CH4的选择性,促进重质烃的生成。     

焙烧温度对合成低碳醇用Cu/Mn/Ni/ZrO2催化剂性能的影响

 研究了焙烧温度对合成低碳醇用Cu／Mn／Ni／ZrO2催化剂结构及催化性能的影响．随着焙烧温度的升高，催化剂的催化活性和产物分布都发生较大的变化．催化剂在较低的温度下焙烧，低温下反应液相产物的分布符合S－F方程；反应温度升高时，液相产物中主要是甲醇和异丁醇；在高温下焙烧的催化剂，其催化活性较低，但即使在较低的反应温度下，异丁醇在液相高级醇（C2＋OH）中也是主要的产物．结合其他的一些反应结果与XRD，BET，TPR及EXAFS等表征结果，认为焙烧温度使催化剂的结构发生了较大的变化，进而影响催化剂各组分之间的相互作用，从而使催化剂对合成低碳醇反应表现出不同的催化性能．     

还原温度与时间对铁基催化剂浆态床F-T合成性能的影响

在浆态床反应器中考察了未还原催化剂以及在240℃和270℃的还原温度下还原时间对Fe/Cu/K/SiO2催化剂F-T合成反应性能的影响,采用Mssbauer谱研究了还原和反应后催化剂的物相组成。结果表明,在240℃延长还原时间或将还原温度升高到270℃均有利于催化剂的还原,270℃还原的催化剂的活性和稳定性明显高于未还原和240℃还原的催化剂,催化剂的运行稳定性与催化剂在反应过程中的流失量有密切关系。催化剂高温还原时烃产物分布倾向于生成低碳数的烃类,在相同的还原温度下,烃产物选择性随还原时间的延长向轻组分方向偏移。     

沉淀铁催化剂在F-T合成中的研究与应用进展

F-T合成是煤间接液化的关键工艺步骤,选择鼓泡浆态床反应器和廉价高效的铁催化剂是实现低氢碳比的煤基合成气转化的最为现实有效的产业化途径.本文对近年来国内外F-T合成技术发展进行了评述,着重介绍了用于浆态床反应器的沉淀铁催化剂的制备化学、成型方法、活性相组成、预处理条件及诸因素对F-T合成性能与工艺的影响,指出并展望了该类催化剂今后腞&D趋势与方向.     

还原温度对Fe-Mo催化剂性质及F-T合成性能的影响

研究了还原温度对Fe-Mo催化剂性质及费托(F-T)合成性能的影响。采用N₂物理吸附、X射线衍射、穆斯堡尔谱和H₂程序升温脱附技术对催化剂进行了表征。结果表明,随还原温度升高,金属铁晶粒粒径增大,金属铁上的H₂吸附量先升后降;催化剂还原度提高,反应态催化剂碳化铁含量递增。催化剂F-T合成性能在280 ℃、1.5 MPa、2 000 h^-1、合成气H₂/CO比为2.0条件下在固定床反应器中测试。反应结果表明,随还原温度提高,催化剂接近稳态时的活性和重质烃选择性(C₅⁺)先升后降,而甲烷选择性则先降后升。350 ℃还原催化剂具有最佳F-T合成反应性能。     

Ru和Cu助剂对费托合成Fe基催化剂反应性能的影响

研究了Ru和Cu助剂对无K的费托(F-T)合成Fe基催化剂的织构性质、物相结构、还原和碳化行为的影响.在n(H2)/n(CO)=2.0,t=260℃,P=1.5MPa和GHSV=2000h-1的条件下,采用固定床反应器考察了Ru,Cu助剂对Fe基催化剂费托合成反应性能的影响.采用低温N2物理吸附、X射线衍射、穆斯堡尔谱...     

基于详细机理动力学的费—托合成单颗粒催化剂模型——Ⅰ.颗粒模型化与数值计算方法

基于详细机理动力学的研究成果。讨论了费－托合成单颗粒催化剂的液蜡填充情形下的详细模型化问题，建立了针对这一复杂多得反应体系的多组分扩散－反应的等温和非等温颗粒模型，在此基础上，从催化剂设计灵活定位考虑，进一步建立了模型方程的有限元正效配置数值计算方法。     

煤焦颗粒催化气化过程中分形特性的原位研究

通过高温热台原位研究气化阶段钾基催化剂对神府煤焦的催化气化作用。考察了气化温度（800-900℃）和催化剂负载量（4.4%、10%（质量分数））对煤焦反应性能的影响。通过热台显微镜对煤焦颗粒催化气化过程进行可视化研究并引入分形理论对煤焦颗粒表面结构进行分析,揭示分形维数所表征的气化反应性。实验结果表明,煤焦颗粒的分形维数与之碳转化率呈正相关性,即催化剂负载量一定,改变气化温度,分形维数愈大,煤焦颗粒的碳转化率越大;气化温度一定,改变催化剂负载量,分形维数愈大,煤焦颗粒的碳转化率越大;煤焦颗粒的初始气化反应速率与分形维数关系与碳转化率一致;煤焦颗粒的分形维数与煤焦球度、角度间相关性较大,存在指数关系;即分形维数随煤焦颗粒角度的增加而增大;煤焦颗粒分形维数指标可用于煤焦催化气化过程的研究。     

C302铜基催化剂上甲醇合成的动力学研究 Ⅱ.动力学模型的工业检验

以Ｌｕｒｇｉ型甲醇合成反应器一维非均相数学模型和单颗粒催化剂反应－扩散模型为基础,通过模拟分析及与工业生产数据相对照的方式,对六种具有不同结构的Ｃ３０２催化剂动力学模型进行了工业应用检验,将六种模型用于非等温工业反应器性能分析时,有的模型模拟结果偏离实际情况较远,表明动力学模型结构对反应器模拟结果有较大的影响,有必要对用等温动力学实验数据和方法确立的动力学模型从工业应用角度做进一步检验。基于这一观点,最终确定了三种比较适宜于工业应用的Ｃ３０２催化剂的动力学模型。