Al掺杂对Pt/SO_(4)^(2-)-(ZrO_(2)-Al_(2)O_(3))催化异丁烷正构化反应性能的影响研究

采用“共沉淀-浸渍”法制备了一系列不同铝质量分数的Pt/SO_(4)^(2-)-(ZrO_(2)-Al_(2)O_(3))催化剂,并考察了其催化异丁烷正构化反应性能。结果表明,适量铝的加入抑制了热力学上处于亚稳态的四方相ZrO_(2)向单斜相的转变,提高了催化剂表面的固硫能力,促进了催化剂表面超强酸性位的形成。铝掺杂质量分数为3%的催化剂具有最佳的催化异丁烷正构化反应性能,在250℃时异丁烷转化率和正丁烷选择性分别达45.47%和79.67%。

硫酸负载对Pt/SO_(4)^(2-)-(ZrO_(2)-Al_(2)O_(3))催化剂性能的影响

采用共沉淀-浸渍法制备了系列硫酸负载催化剂Pt/SO_(4)^(2-)-(ZrO_(2)-Al_(2)O_(3)),利用X射线衍射仪、物理吸附仪、红外光谱仪等对其进行了表征,并在固定床微型反应装置上对其催化异丁烷正构化反应性能进行了评价。结果表明:硫酸单层分散于载体表面,硫酸负载不利于四方晶相ZrO_(2)长大;随着硫酸负载量的增加,催化剂介孔结构的有序性增强且孔径减小,孔径最小降为3.41 nm,孔容可提高至0.091 cm^(3)/g,比表面积增至100 m^(2)/g以上;在反应温度为250℃的条件下,硫酸负载量为15%时,异丁烷转化率高达41.74%;硫酸负载量为2%时,正丁烷选择性最高为93.91%。

我国餐厨废油资源化利用现状及展望

餐厨废油具有明显的废物与资源两重性,研究开发餐厨废油利用新技术,可有效解决食品安全、废油污染等问题。本文介绍了我国餐厨废油的组成性质及其回收现状,阐述了利用餐厨废油生产第一代和第二代生物柴油、表面活性剂、洗涤剂、脂肪酸、合成气等化工产品的工艺现状。由于餐厨废油组成复杂多样,净化处理难度大,因此以其作为原料生产化工产品时,工艺条件苛刻,生产规模小,短期难以实现工业化,而以餐厨废油生产生物柴油表现出了明显的优势。其中利用餐厨废油制备的第一代生物柴油存在热值低、抗氧化稳定性差等缺点,而加氢裂化、催化裂化、微波极化脂肪酸皂类脱羧成烃等工艺制备的第二代生物柴油产品性质更加优良,经济优势显著,具有很大的发展潜力。在综合对比各类生产工艺及其产品优缺点的基础上,对废油资源化利用的发展前景进行了展望。

SO_4^(2-)/ZrO_2-Al_2O_3催化剂表面酸性质对正丁烷异构化反应性能的影响研究

采用"沉淀-浸渍"法制备一系列不同硫酸负载量的SO_4^(2-)/ZrO_2-Al_2O_3催化剂,利用N2吸附-脱附、Py-FTIR、XRD等手段对催化剂进行表征。在常压、200℃、H_2∶C_4=2∶3和质量空速为3 h^(-1)的反应条件下,在固定床微型反应评价装置上考察了硫酸负载量对SO_4^(2-)/ZrO_2-Al_2O_3催化正丁烷异构化反应性能的影响。Py-FTIR结果表明,硫酸化处理为催化剂表面提供了丰富的Br?nsted酸性位,其中,强Br?nsted酸性位在正丁烷异构化反应中起重要作用,因此,硫酸化处理可显著提高正丁烷异构化活性,而Lewis酸性位与之没有直接关系。

La/Ni改性SO_4^(2-)/ZrO_2-Al_2O_3催化正丁烷异构化反应性能研究

利用浸渍法和共沉淀法得到La-Ni改性的硫酸化氧化锆催化剂,并对其在正丁烷异构化反应的性能进行考察。结果表明:改性方法对其催化异构化反应性能具有显著影响;用共沉淀法制得的催化剂在不降低异丁烷收率的前提下,通过减少副反应的发生来提高异丁烷选择性;而用浸渍法得到的催化剂表现出很高的异丁烷选择性,但正丁烷转化率显著降低,造成异丁烷收率也明显降低。利用Py-FTIR、低温氮气吸附-脱附、红外硫碳分析等表征,发现La-Ni改性处理对正丁烷在催化剂表面氧化脱氢能力影响不大,但对质子活化途径影响较大。共沉淀得到的催化剂表面超强B酸位密度的适度降低有利于提高单分子异构化途径所占的比例,而浸渍法所得催化剂表面B酸密度的显著降低导致其正丁烷转化受阻。

载气对SO_4^(2-)/ZrO_2-Al_2O_3催化正丁烷异构化反应性能的影响

采用"沉淀-浸渍"法制备SO_4^(2-)/ZrO_2-Al_2O_3催化剂,在常压、200℃的反应条件下,在固定床微型反应评价装置上考察了氮气、氢气以及氢氮混合气载气对SO_4^(2-)/ZrO_2-Al_2O_3催化正丁烷异构化反应性能的影响。结果表明:惰性的氮气仅仅起到稀释原料和中间产物浓度的作用;氢气在该反应中是非惰性的,除稀释作用外,还与催化剂发生相互作用,既能与正丁烷分子在活性中心上发生竞争吸附,还能提高中间物种和产物分子从催化剂表面上脱附的能力,从而减缓催化剂的失活速率。其中,与催化剂的相互作用是其提高催化剂稳定性的关键因素。

正丁烷在SO_4^(2-)/ZrO_2-Al_2O_3催化剂与H-USY分子筛上的异构化反应研究

对比了SO_4^(2-)/Zr O_2-Al_2O_3(SZA)催化剂和H-USY分子筛的物性结构,并在固定床微型反应装置上考察了2种催化剂酸性质对正丁烷异构化反应的影响。结果表明:H-USY分子筛的比表面积和孔体积明显高于SZA催化剂;SZA催化剂在150～250℃可催化正丁烷发生异构化反应,并以单分子反应为主,而H-USY分子筛在350～450℃才能催化正丁烷发生异构化反应,且单/双分子反应机理并存;SZA催化剂的失活速率明显大于H-USY分子筛,但其表面积炭量少于H-USY分子筛。

硅铝比对HZSM-5分子筛催化正丁烷裂解反应性能的影响

利用原位红外光谱法对不同硅铝比的HZSM-5分子筛催化剂进行表征,并在微反评价装置上对不同硅铝比分子筛催化正丁烷高温裂解活性进行评价,揭示了HZSM-5分子筛"硅铝比-活性位性质-催化性能"三者之间的关系。结果表明,硅铝比[n(SiO_2)/n(Al_2O_3)]分别为38和200的HZSM-5分子筛表面活性位类型、数目和强度均存在巨大差异。HZSM-5-38分子筛表面存在较多的强酸性的硅铝桥键羟基和非骨架铝羟基,而HZSM-5-200分子筛表面仅存在少量的弱酸性或不具酸性的微孔内邻位孤立硅羟基和外表面孤立硅羟基。HZSM-5-200分子筛表现出更高的低碳烯烃收率,因而较低的酸密度和酸强度有利于多产烯烃。

正丁烷在HZSM-5分子筛上的高温裂解反应

利用X射线衍射法、NH3-程序升温脱附法、傅里叶变换红外光谱法等技术对不同Si O2/Al2O3(简称硅铝比,摩尔比,下同)的HZSM-5分子筛进行了表征,并且在微反评价装置上对分子筛催化正丁烷高温裂解活性进行了评价。结果表明:当硅铝比分别为38,200,470(依次命名为试样1~试样3)时,随着硅铝比的增加,分子筛BET比表面积增大,强酸性位的强度降低。当裂解温度由823 K升高至873 K时,各试样的转化率均提高,转化率由高到低依次为试样1、试样2、试样3。随着反应温度的升高,甲烷、乙烷、乙烯和丙烯的选择性显著提高;甲烷和乙烷的选择性始终高于乙烯和丙烯。

正丁烷异构化酸性催化剂及反应机理研究进展

正丁烷异构化制备异丁烷技术是提升碳四资源综合利用水平的关键,而该技术的研发重点在于新型非贵金属正丁烷异构化催化剂的开发以及反应机理的研究。对氧化锆、分子筛和杂多酸3种酸性单功能催化剂研究进展进行总结,明确了高活性异构化催化剂的特征;通过对比分析得出硫酸化氧化锆是最具工业化潜力的非贵金属环保型异构化催化剂,并指出进一步提高异丁烷选择性以及减缓反应初始阶段催化剂的失活速率是实现工业化应用须解决的技术难题。正丁烷异构化过程单双分子反应同时发生,单双分子反应比例取决于所采用的催化剂性质和反应条件,从而为进一步提高异丁烷选择性提供理论指导。

正丁烷异构化双功能催化剂及反应机理研究进展

正丁烷异构化技术为实现碳四资源的有效利用提供技术路线,而催化剂的开发以及反应机理的研究是该技术的关键。综述了 Pt 或 Pd 贵金属改性的 Cl-Al_(2)O_(3)催化剂、SO_(4)^(2-)-ZrO_(2)催化剂和分子筛等双功能异构化催化剂以及 Ni、Mo 和 W 改性的非贵金属异构化催化剂研究进展。通过对比分析得出,Pt(Pd)/SO_(4)^(2-)-ZrO_(2)催化剂是目前最优的异构化反应催化剂,而 Pt(Pd)/分子筛催化剂若克服低温条件下活性低的缺点、非贵金属改性催化剂若进一步提升催化剂异构化活性则有望代替传统异构化催化剂成为新一代环保型绿色催化剂。正丁烷在双功能催化剂上的异构化反应机理有双功能机理和氢溢流机理,两种机理均有直接实验结果支撑,但都只能解释异构化反应中的部分现象。