氢能产业发展实践与前沿技术展望

2020年9月,习近平主席在第75届联合国大会一般性辩论上发表重要讲话,阐述了中国2030年实现碳达峰和2060年实现碳中和的战略目标。当前,国际社会非常重视清洁能源发展,不少国家纷纷制定发展规划,以应对日益严峻的环境污染问题,积极推动构建人类命运共同体。例如,欧盟制定“地平线计划”,英国启动“绿色工业革命”,美国能源部发布《工业脱碳路线图》,联合国国际能源署发布企业碳中和路径图。

绿色碳科学:双碳目标下的科学基础——第292期“双清论坛”学术综述

基于第292期“双清论坛”,本文阐述了“绿色碳科学”理念的科学内涵,综述了当前我国能源与材料科技领域低碳化科学技术的研究进展、相关挑战与未来机遇,凝练了双碳目标的实现路径、关键科学问题、未来研究方向,为自然科学基金委下一步制订碳中和基础研究行动计划与资助方案提供参考。

从基础研究到工业转化应用的实践——甲醇制烯烃SMTO催化技术开发

煤基甲醇制烯烃(MTO)是煤炭清洁利用的关键技术之一,对于保障国家能源安全具有重要的战略意义。中国石油化工集团有限公司经过20余年的研究,在催化反应机制、高性能分子筛催化剂以及反应-再生工艺技术等方面持续创新,开发了高效甲醇制烯烃SMTO工艺技术,实现了从导向性基础研究到工业应用的贯通式创新。

Hβ沸石表面酸性质的研究

采用四乙基氢氧化铵为模板剂，分别以铝酸钠和拟薄水铝石为铝源合成了β沸石，经硝酸铵溶液离子交换、柠檬酸处理及高温焙烧后制得Ｈβ沸石．采用ＮＨ３ＴＰＤ， 吡啶吸附态ＩＲ，２９Ｓｉ ＮＭＲ 及２７Ａｌ ＮＭＲ 技术研究了Ｈβ沸石的酸性位及脱铝与补铝过程． 结果表明，经柠檬酸处理后Ｈβ沸石酸强度减弱，总酸量增加，弱酸量增加的幅度大于强酸量增加的幅度，Ｂ酸量增加，Ｌ酸变化不明显． 柠檬酸处理具有脱铝与补铝的双重功能，脱铝可能主要发生在Ｓｉ（２Ａｌ） 位，补铝可能主要发生在Ｓｉ（０Ａｌ）Ｄ位．Ｈβ沸石的酸性及酸度与β沸石的合成条件、离子交换条件及酸处理条件密切相关，在一定的Ｓｉ／Ａｌ 比（１０～１５） 范围内， Ｈβ沸石的酸度决定于骨架硅的铝配位数及其分布．

甲苯歧化工艺及催化剂研究进展

概述甲苯歧化及C_9芳烃烷基转移技术,以及β沸石、MCM-22、Ω等新型催化材料在甲苯歧化及C_9芳烃烷基转移反应中的研究进展及甲苯选择性歧化工艺及改性 ZSM-5催化剂研究动态。

Hβ沸石上甲苯歧化和C_9芳烃烷基转移反应

:研究了不同表面酸度的 Hβ沸石上甲苯歧化和 C9芳烃烷基转移反应。结果表明 :随 Hβ沸石表面酸度增加 ,甲苯转化率逐渐增大 ,C9芳烃转化率先增大后逐渐下降 ,芳烃总转化率先增大后趋于稳定 ;苯和二甲苯选择性随表面酸度增加而逐渐下降 ,产物中的 C+1 0 芳烃量逐渐增多 ,反应产物中甲乙苯、三甲苯异构体比例偏离热力学平衡值 ,二甲苯异构体比例与热力学平衡值一致。反应产物中二甲苯与苯间的摩尔比均大于 4 ,Hβ沸石具有优异的甲苯或苯与 C9芳烃烷基转移性能。

β沸石催化新材料的研究进展

１９６７年Ｍｏｂｉｌ公司的Ｗａｄｌｉｎｇｅｒ［１］首先使用铝酸钠、硅胶、四乙基氢氧化铵（ＴＥＡＯＨ）和水混合晶化合成出β沸石，骨架硅铝摩尔比一般在１０～２００之间。Ｍａｒｔｅｎｓ等［２，３］利用癸烷为探针反应揭示了β沸石的１２元环孔骨架结构；１９８８...

OH^-/SiO_2比对合成β沸石晶粒粒度分布及结构的影响

Influence of OH -/SiO 2 ratio (alkalinity) on the particle size distribution and structure of the β zeolite synthesized during a shorter crystallization period (60 h) has been studied. The results indicate that the characteristic point of crystallinity of synthetic zeolite is at alkalinity of 0 23～0 24. When the alkalinity is higher than 0 39, β zeolite can not be obtained. The difference of crystal size between the zeolites synthesized from gels with different alkalinity is 0 7～0 8 μm. Along with the increase of the alkalinity, the particle size distribution varies from narrow to wide and again from wide to narrow, and the framework Si/Al ratio by 29 Si NMR increases gradually and then decreases, but the change of OhAl/TdAl ratio by 27 Al NMR is contrary to that of framework Si/Al ratio. In addition, the Si(OH) site existing in the TEA β is confirmed by NMR.

模板剂四乙基氢氧化铵的用量对合成的β沸石结构及脱胺的影响

研究四乙基氢氧化铵（ＴＥＡ－ＯＨ）模板剂用量对合成的β沸石的结构及脱胺行为的影响。合成β沸石的模板剂的较佳用量（ＴＥＡ＋／Ａｌ）为２.１０—１．６８，合成的β沸石的相对结晶度均大于８４％；β沸石中的铝含量（Ａｌ／Ａｌ＋Ｓｉ）及骨架铝含量（ＴｄＡｌ／ＴｄＡｌ＋ＯｈＡｌ）随晶化混合液的ＴＥＡ＋／Ａｌ而变，存在最佳ＴＥＡ＋／Ａｌ点为１．９，此时合成的β沸石非骨架铝量最少，结构硅铝比最高；含ＴＥＡ的β沸石脱胺过程为Ｈｏｆｍａｎｎ降解反应，ＴＧＡ测定的失重量、ＤＳＣ测定的吸热量与β沸石中ＴＥＡ含量密切相关。

不同铝源合成的β沸石结构表征与热分解行为的研究

考察了以固体硅胶为硅源、 NaAlO2及α Al2O3· H2O两种铝源、以及不同晶化混合液的 SiO2/Al2O3比（ 15～ 50）对β沸石合成的影响。通过 XRD、 DSC/TGA、 29Si NMR及 ICP研究表明，以 NaAlO2为铝源合成的β沸石更易形成 Si(0Al)、 Si(1Al)、 Si(O－ )配位，且化学 SiO2/Al2O3比与晶化混合液 SiO2/Al2O3比基本一致，以α Al2O3· H2O为铝源合成的β沸石更易形成 Si(0Al)、 Si(O－ )、 Si(2Al)配位，且化学 SiO2/Al2O3比低于晶化混合液的 SiO2/Al2O3比； TGA失重量随β沸石 SiO2/Al2O3比增加而增加， DSC吸热量随β沸石 SiO2/Al2O3增加而减少。

以固体硅胶为硅源的β沸石晶化过程的研究

研究了以固体硅胶为硅源的 β沸石在 80 h以内晶化过程的变化规律。结果表明 ,晶化时间从 0增加到 80h,合成的 β沸石晶胞略有收缩 ,IR谱中 ,1 2 0 9cm- 1振动峰向高频方向位移 8cm- 1,1 0 75 cm- 1振动峰向低频方向位移 5 cm- 1。晶化时间在 3 0 h内 ,β沸石存在 A与 B两种不同的结晶位。晶化时间大于 5 0 h后 ,β沸石出现典型的双环与开孔 IR特征峰。当晶化时间从 0增加到 80 h,2 9Si NMR谱表征的骨架硅铝比逐渐增大 ,2 7Al NMR谱表征的非骨架铝逐渐增多。

分子筛的补铝及其催化性能研究

本文介绍了分子筛的补铝方法及其补铝后分子筛的催化性能。按所用的补铝溶液性质可分为 Na OH等碱性溶液补铝法、Al Cl3 和 HCl酸性溶液补铝法及含羟基有机酸溶液补铝法 ,补铝机理涉及晶格缺陷位补铝、非骨架位表面反应以及同晶取代三种。补铝的分子筛表面酸性质发生了变化 。

从催化导向性基础研究到工业应用的若干创新思路与实践——庆祝闵恩泽先生九十华诞

闵恩泽先生曾经指出:开展导向性基础研究对研发新技术及其实现工业应用至关重要.将高性能催化材料和化学工程技术的结合是石油化工技术创新的重要途径之一.在传统的石油化工领域引入和集成新材料、新工艺与新过程,可有力地推动石油化工技术的发展.本文对近年来在多孔催化新材料及若干石油化工关键催化技术的创新实践进行总结,包括多孔复合催化新材料与工业催化反应的结合、绿色反应工艺与催化剂、过程耦合与强化等几个方面,凝练了材料科学与化学工程结合与应用的创新思路.

合成丝光沸石结晶度测定方法的研究及应用

介绍测定合成丝光沸石结晶度的无定型衍射强度卡法、X射线衍射八强线峰高法,讨论硅铝比、晶化时间对结晶度的影响。强度卡法较准确地用于研究硅铝比、催化性能与结晶度的关系;峰高法简便、快速,用于确定晶化时间等常规分析。

乙二醇特丁醚合成工艺的开发研究

通过异丁烯与乙二醇合成乙二醇特丁醚 1 50 t/a中间试验 ,考察了反应温度、液体空速对醚化反应的影响及反应器的撤热情况 ,考察了催化剂的寿命 。

多孔催化材料创新及其在基本有机化学品合成中的应用

介绍了金属及氧化物组装修饰多孔催化材料和含骨架杂原子多孔催化材料在低碳烯烃增产技术中的应用、复合孔道的多孔催化材料的合成及其在增产芳烃催化反应中的应用以及有机/无机复合催化材料和反应控制相转移催化材料在含氧化合物合成反应中的应用等.基于催化作用的本质,提出了通过解决多孔材料催化功能化及孔道调变等关键科学问题,将从根本上推动基本有机化学品生产技术的创新.

用氟化氢-三乙胺复合模板剂合成SAPO-34分子筛

采用X射线衍射、扫描电镜、氨吸附红外光谱及核磁共振等表征手段 ,研究了以氟化氢 三乙胺为复合模板剂合成的SAPO 34分子筛 .结果表明 ,相对于用三乙胺模板剂合成的样品 ,用氟化氢 三乙胺复合模板剂合成的样品结晶度高 ,晶粒小 ,分子筛的酸量低 ,骨架中硅结构单一 ,比表面积和孔体积较大 .以氟化氢 三乙胺复合模板剂合成的分子筛 ,在催化甲醇制低碳烯烃反应中结焦速率降低 。

碳四烯烃催化裂解制低碳烯烃反应性能的研究

以ZSM-5分子筛为催化剂,1-丁烯为碳四烯烃模型化合物,考察温度对烯烃催化裂解制丙烯、乙烯反应性能的影响。结果表明,空速0.8h-1时,丙烯收率在580℃附近出现最大值,乙烯收率随温度升高而呈线性增加。同时,碳四烯烃催化裂解机理分析指出,丁烯裂解过程主要经历异构化、聚合、裂解的反应历程,并通过数据演算对机理网络进行了验证,取得了较好的一致性。

氟硅酸铵改性的HZSM-5催化剂的表征及其碳四烯烃裂解催化性能

采用X射线衍射、扫描电镜、N2低温吸附、核磁共振、氨程序升温脱附和吡啶吸附红外光谱等表征手段考察了氟硅酸铵改性对成型后的HZSM-5分子筛催化剂物化性能的影响,并在连续固定床反应器中考察了改性前后催化剂在碳四烯烃裂解制丙烯反应中的催化性能.结果表明,氟硅酸铵改性不但不会破坏HZSM-5分子筛的骨架结构,而且能起到疏通催化剂孔道的作用,使催化剂平均孔径增大.改性后催化剂的L酸酸强度降低,而B酸酸强度有所提高.碳四烯烃裂解反应结果表明,氟硅酸铵改性可使催化剂的催化性能得到改善,其活性稳定性,水热稳定性及丙烯收率都得到了一定程度的提高.

C_4烯烃催化裂解增产丙烯技术进展

从热力学、反应机理等方面分析了C4烯烃催化裂解增产丙烯技术的特点,介绍了该技术的最新研究进展;评述了C4烯烃催化裂解生产丙烯是高效利用烯烃资源的重要途径;认为应加快开发具有我国自主知识产权的高效烯烃催化裂解增产丙烯的技术。