乙烷与CO_2制乙烯反应的热力学和动力学研究

乙烷与ＣＯ２的主要反应及其热力学研究表明，乙烷与ＣＯ２反应很复杂，提高ＣＯ２氧化乙烷脱氢生成乙烯的选择性，关键在于催化剂的开发；ＣＯ２不但可提高乙烷脱氢制乙烯的热力学平衡转化率，而且可与催化剂表面的积碳发生反应，延长催化剂的使用寿命．研究了催化剂上乙烷与ＣＯ２制乙烯反应的动力学，确定了ＣＯ２氧化乙烷脱氢反应的动力学方程及参数，表明乙烷与ＣＯ２制乙烯的反应速度比乙烷热裂解制乙烯的反应速度要大得多．

碱土金属氧化物担载Fe－MnO催化剂的CO加氢反应制低碳烯烃性能

碱土金属氧化物担载Ｆｅ－ＭｎＯ催化剂可大幅度提高低碳烯烃的选择性和ＣＯ转化率，添加碱金属助剂将进一步改善其催化性能；ＭｎＯ是铁催化剂由合成气制烯烃的有效助剂：碱土金属氧化物担体能抑制乙烯发生歧化反应及丙烯加氢反应，而ＭｎＯ助剂主要抑制乙烯加氢气应，从而有利于提高合成气制低碳烯烃的选择性。

催化裂化干气与苯烷基化催化蒸馏制乙苯反应网络热力学研究

高温气相反应条件下的催化裂化干气制乙苯过程中 ,容易生成甲苯和二甲苯等副产物 ;在该过程中采用催化蒸馏技术 ,使苯与乙烯在低温条件下进行反应 ,可大幅度降低产品中二甲苯的含量 .通过对催化裂化干气与苯烷基化催化精馏过程中的各反应步骤进行分析与热力学计算 ,结合反应的实际产物组成 ,提出了苯与乙烯烷基化的反应网络 ,探讨了苯与乙烯烷基化反应过程中甲苯和二甲苯的形成机理及影响因素 .结果表明 ,增大苯 /乙烯比对提高乙烯平衡转化率及乙苯收率有利 ;在较低温度下进行烷基化反应 ,可大大减缓C C键裂解速度 ,抑制甲苯和二甲苯生成 。

K_2O和MnO助剂对Fe／Silicalite－2催化剂CO加氢制低碳烯烃性能的影响

在Ｓｉｌｉｃａｌｉｔｅ－２分子筛担载的铁催化剂中添加ＭｎＯ和Ｋ２Ｏ助剂，可显著提高其ＣＯ加氢制低碳烯烃的选择性及催化活性．ＭｎＯ助剂主要抑制乙烯和丙烯的加氢反应而提高烯／烷比值；Ｋ２Ｏ助剂则增加催化剂对ＣＯ的吸附能力，同时抑制乙烯在催化剂表面的二次反应（主要是乙烯的歧化反应），从而有利于提高低碳烯烃的选择性及催化剂活性．

CO_2加氢制低碳烯烃的Fe／Silicalite－2催化剂研究──Ⅰ．催化剂性能及反应机理探讨

Ｋ－Ｆｅ－ＭｎＯ／Ｓｉ－２催化剂具有较佳的ＣＯ２加氢合成低碳烯烃性能，并随碱金属钾助剂的添加而明显改善；其ＣＯ２加氢反应具有（１）ＣＯ２＋Ｈ２ＣＯ＋Ｈ２Ｏ和（２）ＣＯ＋（ｍ／２ｎ＋１）Ｈ２１／ｎＣｎＨｍ＋Ｈ２Ｏ两步反应机理；应用该反应机理，解释了ＣＯ２／Ｈ２比、反应温度、反应压力、反应气空速等对Ｋ－Ｆｅ－ＭｎＯ／Ｓｉ－２催化剂ＣＯ２加氢反应性能的影响；探讨了催化剂中Ｋ２Ｏ助剂的作用。

稀乙烷与CO_2反应制乙烯及催化裂化干气的综合利用

将研制的Fe/Si-2和Cr/Si-2系列催化剂用于催化裂化干气中的稀乙烷与CO2 反应制乙烯 ,考察了催化剂的反应性能、放大效应、单程反应寿命和再生性能。试验结果表明 ,干气中乙烷转化率达到 67 6%、乙烯选择性达到93 4 %。在 1 0 0ml规模的试验装置上 ,进行了 90 0h寿命试验和催化剂再生试验 ,为中试放大提供数据。并考察了Ni/Si-2系列催化剂用于催化裂化干气中甲烷和乙烷同时与CO2 转化制合成气的反应性能。在此基础上 ,提出催化裂化干气综合利用新流程。

合成气在铁锰/沸石催化剂上合成低碳烯烃的研究——Ⅰ.不同沸石分子筛担载Fe-MnO催化剂反应性能的考察

通过对各种沸石分子筛,Al_2O_3及SiO_2担载的Fe-MnO催化剂上CO加氢反应性能的考察,发现pentasil型沸石担载的Fe-MnO催化剂有良好的低碳烯烃选择性,而其它沸石、SiO_2及Al_2O_3担载的Fe-MnO催化剂则不刊于低碳烯烃的产生。这可能一方面是由于pentasil型沸石担载的Fe-MnO催化剂本身存在着金属与载体间的强相互作用(SMSI)使催化剂有利于烯烃生成,另一方面是由于pentasil型沸石独特的孔道有利于低碳烯烃的及时扩散离去,抑制了低碳烯烃在金属活性中心上的二次反应。研究还表明,催化剂活性与α-Fe°及反应过程中生成的∑-Fe2.2C和∑′-Fe2.2C含量存在对应关系。

乙烷催化氧化脱氢制乙烯研究进展

论述了乙烷在各种催化剂上进行氧化脱氢制乙烯过程及ＣＯ２氧化乙烷脱氢制乙烯反应的新过程，并展望了新过程的前景。

多乙基苯与苯液相烷基转移反应热力学研究

以二乙基苯为代表,通过详细的热力学计算,探讨了不同反应条件对二乙苯与苯烷基转移反应平衡的影响。研究表明,反应温度对热力学平衡的影响不大,但是对动力学的影响很明显。通过提高催化剂活性,降低二乙苯与苯烷基转移的反应温度,可抑制烷基C—C键的裂解,减少生成副产物甲苯、二甲苯等,有利于提高乙苯质量。此外,提高苯/二乙苯的摩尔比,有利于抑制二甲苯生成,尤其是低温下反应受动力学控制时,能大幅度提高乙苯平衡产率。

担体对Fe-MnO催化剂CO+H_2反应性能的影响

考察氧化物担体对Fe-MnO催化剂反应性能影响的结果表明,担体的类型对Fe-MnO催化剂CO加氢反应性能影响很大,其低碳烯烃选择性相差悬殊,Al_2O_3、SiO_2和MgO担载的Fe-MnO催化剂都不利于低碳烯烃的生成,而TiO_2担载的Fe-MnO催化剂则具有较高的烯烃选择性和催化活性。从担体-金属相互作用本质的差异,研究了担体对金属活性组分化学状态的影响及催化活性相与F-T合成烯烃的关系,发现担体-金属间的电子效应有利于催化剂活性和选择性的提高,其它物理化学效应引起的相互作用则不利于改善催化剂性能;还表明Fe_(?)C是催化活性相,Fe^(2+)物种的存在不利于提高烯烃的选择性。

在K－Fe－MnO／Silicalite－2催化剂上合成气转化为低碳烯烃的研究Ⅱ．MnO助剂的作用

在Ｓｉｌｉｃａｌｉｔｅ－２分子筛担载的Ｋ－Ｆｅ／Ｓｉ－２催化剂体系中添加ＭｎＯ助剂，可明显提高ＣＯ／Ｈ２转化为低碳烯烃的选择性及催化活性。ＭｎＯ助剂能促进Ｋ－Ｆｅ／Ｓｉ－２催化剂中铁的还原，增加催化剂表面活性中心位，从而提高催化剂对ＣＯ的吸附容量，提高催化剂活性；ＭｎＯ助剂能抑制催化剂表面乙烯、丙烯加氢反应，从而有利于提高低碳烯烃选择性。

合成气在铁锰/沸石催化剂上合成低碳烯烃的研究 Ⅲ.碱改性ZSM-5沸石担载Fe-MnO催化剂的强碱作用及MnO助剂的作用

利用TPR,Mssbauer谱等技术研究了ZSM-5沸石的碱改性及MnO等因素对铁-锰/沸石催化剂中铁的还原过程及难易程度的影响。随改性ZSM-5沸石碱性的增强,金属活性组分TPR耗氢峰温向高温方向位移,即还原过程发生变化,铁变得更难被还原。首次研究了担载型Fe-MnO催化剂中MnO的助剂作用,表明分子筛担载型催化剂中MnO是铁还原的促进剂。解释了碱改性ZSM-5担载Fe-MnO催化剂中影响催化活性的各种因素,并与实验结果进行了关联。

Fe/Silicalite-2催化剂表面CO_2加氢反应性能的研究

研究了Ｆｅ／Ｓｉｌｉｃａｌｉｔｅ２催化剂ＣＯ２加氢制低碳烯烃反应性能，利用ＣＯ２ＴＰＤ、ＣＯ２／Ｈ２ＴＰＳＲ和ＣＯ／Ｈ２ＴＰＳＲ表征手段，考察了铁含量及ＭｎＯ助剂对Ｆｅ／Ｓｉｌｉｃａｌｉｔｅ２催化剂ＣＯ２吸附脱附及加氢反应性能的影响，表明随铁含量增加可提高催化剂对ＣＯ２的吸附能力，有利于提高ＣＯ２加氢反应的转化率；发现ＭｎＯ助剂主要有利于提高ＣＯ２加氢反应生成低碳烯烃的选择性。

合成气直接制取低碳烯烃单管扩大试验Ⅰ．反应工艺的研究

将小试开发成功的Ｋ－Ｆｅ－ＭｎＯ／Ｓｉｌｉｃａｌｉｔｅ－２催化剂进行了１．８Ｌ的单管扩大试验，采用强制盐浴循环加热及导热，可有效控制ＣＯ加氢的强放热效应，使催化剂床层温差控制在２０℃以内，取得很好的效果，成功地进行了合成气制低碳烯烃的单管扩大试验，Ｋ－Ｆｅ－ＭｎＯ／Ｓｉｌｉｃａｌｉｔｅ－２催化剂的ＣＯ加氢制低碳烯烃性能可达到并超过小试结果，表明控制催化剂床层温差是确保合成气直接制取低碳烯烃单管扩大试验的关键。此外，根据催化剂床层高温区轴向位移的速度可推测催化剂的单程寿命。

CO_2加氢制低碳烯烃Fe/Silicalite-2催化剂研究 Ⅱ.催化剂制备研究

铁是ＣＯ２加氢制低碳烯烃的催化活性组分，其含量的增加将明显提高ＣＯ２转化率和反应产物中烃类摩分率；ＭｎＯ是Ｆｅ／Ｓｉ－２催化剂ＣＯ２加氢制低碳烯烃的有效助剂，提高ＭｎＯ含量，有利于提高ＣＯ２加氢制低碳烯烃的选择性，尤其可明显提高烃类产物中的烯、烷比值。结果还表明，ＭｎＯ助剂对甲烷生成量的影响不明显；而Ｋ２Ｏ助剂则可抑制甲烷生成，从而进一步提高低碳烯烃选择性，表明ＭｎＯ和Ｋ２Ｏ是Ｆｅ／Ｓｉ－２催化剂ＣＯ２加氢制低碳烯烃的重要助剂。

合成气在铁锰/沸石催化剂上合成低碳烯烃的研究——Ⅱ.碱改性ZSM-5担载Fe-MnO催化剂反应性能的考察

本文首次采用碱改性处理ZSM-5沸石,降低其酸性,以抑制低碳烯烃在ZSM-5沸石酸中心上的二次反应,结果大大提高了C_2~=—C_4~=选择性。尤其是经NaN_3强碱固相改性ZSM-5担载的Fe-MnO催化剂可得52％的低碳烯烃选择性。考察了金属活性组分调变对催化剂性能的影响,表明不同碱改性的催化剂中MnO助烯烃选择性作用也有差异。通过NH_3-TPD、吡啶-IR,CO_2-TPD和^(29)Si-NMR对催化剂表征表明,碱改性消除了ZSM-5强酸中心,大幅度降低了弱酸中心;提高了催化剂体系碱性及SiO_4四面体周围电子云密度。并对催化剂的活性及烯烃选择性随ZSM-5的碱改性不断提高的规律性作了解释。

CO_2加氢制低碳烯烃Fe/Silicalite-2催化剂研究 Ⅲ.K-Fe-MnO/Silicalite-2催化剂性能考察

研究开发了一种具有高催化活性和高低碳烯烃选择性的Ｋ－Ｆｅ－ＭｎＯ／Ｓｉ－２担载型催化剂；考察了Ｖ（ＣＯ２）／Ｖ（Ｈ２）比、反应温度、反应气空速和反应压力对Ｋ－Ｆｅ－ＭｎＯ／Ｓｉ－２催化剂ＣＯ２加氢反应制低碳烯烃选择性及催化活性的影响；考察催化剂稳定性及再生性能，对催化剂进行差热－热重分析结果表明，Ｋ－Ｆｅ－ＭｎＯ／Ｓｉ－２催化剂具有很好的催化稳定性能。

合成气直接合成低碳烯烃概述

通过对CO加氢制烯烃反应的热力学、多相催化作用以及F-T合成机理进行剖析表明,开发高选择性催化剂的可能性;对目前研究现状进行了概述,还从物理改性和化学改性方面对高选择性催化剂研制作了分析,为高选择性、高活性催化剂的研制提供了必要的理论参考和实验信息。

合成气在铁锰/沸石催化剂上合成低碳烯烃的研究 Ⅳ.添加碱性助剂的DM-Ⅱ高硅沸石担载型催化剂的性能

在DM-Ⅱ高硅沸石担载的Fe-MnO催化剂中添加碱性助剂可提高催化剂的活性及C_2~=～C_4~=烯烃选择性,且随着碱性增强,催化剂性能不断改善,随助剂MnO含量的增加,低碳烯烃的选择性不断提高,而催化剂活性有一极大值。研究表明,金属活性组分以适当的粒度分散在分子筛表面,MnO可提高其分散度,添加碱性助剂不利于金属组分的还原,但其“电子效应”却显著改善了催化剂性能,MnO能促进铁的还原,从而提高了催化剂的活性。

担体对Fe-MnO催化剂上乙烯二次反应的影响

以乙烯为探针分子,采用TPSR手段研究催化剂担体对乙烯二次反应的影响。结果表明,担体的性质差异导致不同类型的乙烯二次反应,从而将直接影响到烯烃选择性。结合催化剂CO加氢反应结果及催化剂表面CO/H_2-TPSR、C_2H_4/H_2脉冲反应表征,发现担体的碱性促使乙烯歧化生成甲烷和丙烯,而担体的酸性促使乙烯歧化的同时,存在强烈的丙烯加氢作用,从而促进乙烯歧化,导致烯烃选择性大幅度下降,因而酸性担体不利于烯烃生成。