LB型节能催化剂上高温变换反应本征动力学及工业化测定

运用正交实验设计安排了LB型节能催化剂高温变换反应本征动力学实验,测得不同温度、不同流量、不同水碳比、不同反应气体摩尔分数下LB型节能催化剂上CO高温变换反应本征动力学数据。用甲酸盐机理模型和幂函数模型拟合实验数据,确定了本征动力学模型参数。进行了本征动力学模型统计检验,表明所建模型无论局部还是整体都是显著和可信的。在此基础上,进行了大型合成氨装置上LB型节能催化剂高变反应工业化测定,按多组分单一反应等温球形催化剂一维非均相反应-扩散模型,利用配置法结合解非线性方程组的Merson法求解模型,得到了工业反应器中催化剂床层温度、内扩散有效因子、CO转化率和摩尔分数随床层相对高度的分布,模拟结果与工业化测定结果吻合。

LB型节能高温变换催化剂的程序升温还原特性

针对 LB 型节能高温变换催化剂工业应用和还原性能研究的需要,运用程序升温还原(TPR)技术,测得不同升温速率下 LB 型节能高温变换催化剂和某商业催化剂的 H_2-TPR 曲线,并计算 LB 型节能高温变换催化剂的还原反应活化能和频率因子等动力学参数。结果表明,LB 型催化剂主还原峰的还原反应活化能为57.53 kJ/mol,低于传统商业催化剂,过度还原峰的还原反应活化能为57.44 kJ/mol,高于商业催化剂,说明 LB 型催化剂较易还原到活化状态,而不易被过度还原。运用热重-差热分析(TG-DSC)技术研究 LB 型催化剂,发现 N_2气氛中 LB 型催化剂未发生化学变化,H_2气氛中相应于 Fe_2O_3还原为Fe_3O_4及组分间相互作用过程的放热峰未出现宽化现象,说明还原过程中催化剂晶粒未长大,可能是铈和镧的协同效应提高了催化剂的热稳定性。

高温变换催化剂制备条件的神经网络优化

将影响低汽气比条件下LB型节能高温变换催化剂活性的主要因素作为人工神经网络的特征输入向量,将全部实验数据分为训练集和预测集,运用Matlab神经网络工具箱,按改进的Bayes自动归一化算法建立反向传播神经网络模型,不仅可防止网络陷入局部最小,而且提高了网络训练精度和泛化能力。适当拓宽正交实验各因素的水平范围,经过不同因素、不同水平间的组合模拟,预测出LB型节能高温变换催化剂的最佳制备条件为氧化铈质量分数0.76%、氧化铜质量分数5.8%、氧化铬质量分数8.6%、氧化镧质量分数1.0%、铁液浓度92 g/L、中和过程最终pH值9.5。在最佳条件下试制催化剂在低汽气比下的平均活性达77.6%。

LB型节能高温变换催化剂的制备工艺研究

针对高温变换催化剂现存的问题,采用硝酸法制得Fe-Cr-Ce-La-Cu多元复合氧化物LB型节能高温变换催化剂。将催化剂组成与制备过程耦合,进行L32(49×24)正交设计实验,通过实验结果的极差分析和显著性检验,得到优化的催化剂组成和制备工艺条件。按优化条件制备的6批催化剂,在汽气比为0.40、水碳比为1.43条件下的平均活性为69.9%,具有明显的节能降耗特色,且制造工艺简单、价格低廉。

节能型变换催化剂曲折因子和气体有效扩散

设计自制改进的Wicke-Kallenbach扩散池,按稳态法实验测定了常压313K下N2-CO,N2-CO2,CO-CO2二组分气体和CO+CO2-N2,CO+N2-CO2,N2+CO2-CO三组分气体在还原态LB型节能高温变换催化剂内的逆流扩散通量,实验所得二组分和三组分气体扩散通量之比符合Graham气体扩散规律,表明扩散池设计合理,测定过程稳定、数据可靠。同时说明气体在还原态LB型节能高温变换催化剂内的扩散是过渡区扩散。根据平行交联孔模型,计算出以平均孔半径为基准的曲折因子和以孔分布为基准的曲折因子以及各气体的有效扩散系数。

LB型节能高温变换催化剂的程序升温脱附

针对LB型节能高温变换催化剂工程应用、过程优化、表面性能研究之必需,运用程序升温脱附(Temperature-Programmed Desorption,TPD)技术,实验测得CO,H2O,CO2在催化剂上的TPD曲线.运用Origin7.5的PFM多峰分析和拟合模块,对各TPD曲线进行分离模拟;借助MATLAB操作平台自编程序进行脱附动力学回归,得到脱附活化能、频率因子、脱附级数等脱附动力学参数.表明LB型节能高温变换催化剂具有较好的低汽气比操作性能,对CO不存在多个不同吸附活性中心,对H2O存在多种吸附活性中心,对CO2存在低温区和高温区两类吸附活性中心.CO,H2O,CO2在LB催化剂上的脱附呈现一级脱附动力学特征.探讨了LB型节能高温变换催化剂表面吸附活性中心类型和对CO,H2O,CO2的TPD行为.

LB型节能高温变换催化剂曲节因子测定

采用改进的Wicke-Kallenbach扩散池,用稳态法在常压40℃和60℃下测定了LB型节能高温变换催化剂曲节因子和气体有效扩散系数,测定中各实验点氮气与二氧化碳的摩尔通量之比符合G raham理论,与理论值误差在5.0%之内,计算得到了曲节因子为2.603,以平均孔径计算的曲节因子为1.788,它们与气体流量和实验温度无关。

不同晶型Fe_2O_3前驱物对高温变换催化剂性能的影响

针对节能型高温变换催化剂工业生产的需要,分别以α-Fe2O3,γ-Fe2O3和无定形氧化铁为前驱物制备了节能型高温变换催化剂,通过比表面积和孔径分布测定、XRD、TPR、催化活性测试等,研究了前驱物晶型对催化剂性质和CO变换反应活性的影响,以γ-Fe2O3制备的催化剂还原前后晶型变化最小,还原过程放热最少,催化活性最高,最适宜作节能型高温变换催化剂的前驱物。

钴钼系变换催化剂反硫化动力学的研究

在微型石英管反应器中研究了温度、汽气比和硫化钼浓度对钴钼变换催化剂反硫化动力学的影响。在消除了外扩散和反应率不太高的情况下,建立了催化剂的失活动力学模型。实验证明,催化剂的失活与温度、汽气比和硫化钼浓度有很大关系,并结合工业生产实际状况对钴钼催化剂反硫化动力学模型进行了讨论。

镀锌层上单宁酸钝化膜的耐腐蚀性能

为提高镀锌板的耐蚀性,以硝酸、氟化铵、氧氯化锆为辅助成分,配制了单宁酸钝化液,并用其对镀锌板进行钝化处理。通过浸泡试验确定了最佳钝化工艺,通过扫描电镜(SEM)、Tafel曲线和交流阻抗谱研究了不同条件制备的钝化膜的形貌、耐蚀性。结果表明:镀锌层经1 mol/L氢氧化钾溶液于65℃活化30 s后再在含10 g/L氧氯化锆的钝化液中钝化,所得钝化膜致密,出白锈时间可达100 h;单宁酸钝化膜有效抑制了镀锌层腐蚀的阳极过程,提高了镀锌板耐蚀性;钝化前对镀锌板活化以及在钝化液中添加氧氯化锆均能提高钝化膜的致密度及耐蚀性。

我国甲醇汽油的研究与应用现状及前景分析

由于我国"富煤、贫油、少气"的资源状况,甲醇作为汽车替代燃料受到了人们的广泛关注。阐述了甲醇汽油作为替代能源存在的重要意义,结合目前我国的应用现状就甲醇汽油推供应用中存在的问题进行了探讨,重点围绕燃料稳定性、防腐抗溶胀、尾气排放等展开讨论,在此基础上对甲醇汽油下一步的研发重点进行了分析,并对其应用前景进行了展望。

甲醇选择氧化一步法制甲缩醛催化体系研究进展

介绍了甲醇选择氧化一步法制甲缩醛的反应机理,研究了甲醇选择氧化一步法制甲缩醛催化体系的进展情况,详述了贵金属、杂多酸、钒基及其他催化体系。指出甲醇在催化剂作用下选择氧化一步法制甲缩醛工艺流程短,有利于降低生产成本,极具应用前景。最后对甲醇催化氧化一步法制甲缩醛提出了一些建议。

费托合成钴基催化剂预处理研究进展

介绍了近年来钴基催化剂在费托合成反应中预处理方面的研究进展。重点评述了预处理气氛、预处理温度以及还原-氧化-还原预处理手段对负载型钴基催化剂结构以及费托合成反应活性的影响,并对今后催化剂的研究提出了一些建议。

用氮气吸附法研究高温变换催化剂表面分形维数

在77K下对ICI71-4、LB、B113-2、B113等4种高温变换催化剂进行N2吸附-脱附等温线测定,得到了孔结构参数,研究了不同催化剂的孔径分布、比表面积等孔结构变化,并利用等温吸附数据计算催化剂的分形维数。结果表明,4种催化剂均具有分形特性,分形维数在2～3之间,但其分形维数与比表面积和孔容积没有直接联系。

Ni/Si_3N_4催化剂在甲烷部分氧化反应中的应用

前期工作表明Ni/Si3N4催化剂在甲烷部分氧化反应中有较好的催化活性和很强的抗积炭能力。在前期工作的基础上考察了镍负载量和焙烧温度对Ni/Si3N4催化剂在甲烷部分氧化中催化性能的影响,并采用XRD、TPR、XPS等技术对催化剂进行了表征。结果表明,镍负载量和焙烧温度影响催化剂活性组分的表面分布和晶粒尺寸,并进一步影响催化剂的反应性能。在800℃反应条件下,活性组分负载量与CH4转化率之间的关系为:C-10>C-15>C-5>C-1;而焙烧温度与CH4转化率大小顺序为:S(400)>S(600)>S(800)。

煤基甲醇制清洁柴油添加剂聚氧醚的研究

开发了以固体酸性材料分子筛或固体超强酸为催化剂,由甲醇与三聚甲醛或多聚甲醛为原料合成聚氧醚的工艺。通过对催化剂种类、酸性、比表面、原料配比、反应分压考察发现,以固体超强酸Z5为催化剂、403 K、自生压力、醇醛摩尔比2.2时,能够获得最高的原料转化率和聚氧醚产物收率。研究表明,所用固体超强酸较小的比表面积使得催化剂上的酸性位较少,限制了催化剂的活性。

二甲醚催化剂活性评价方法研究

针对现有二甲醚催化剂活性评价系统分析方法的缺陷,在单柱分析的基础上,利用系统C、H、O的平衡,建立了色谱分析结果的计算方法,通过实践对比,证明该方法是可行的。

环己酮绿色氧化制备ε-己内酯的研究进展

ε-己内酯是一种新型聚酯单体,其聚酯具有良好的生物相容性和生物降解性,被广泛应用于生物医学工程、降解塑料等领域。在ε-己内酯的众多制备方法中,环己酮绿色氧化制备ε-己内酯越来越受到人们的关注。本文从氧气和过氧化氢为氧化剂的共氧化和非共氧化体系方面,综述了近年来环己酮绿色氧化制备ε-己内酯的研究进展,从催化剂和副产物处理等方面介绍了各工艺的优缺点,分析了工业化现状和发展趋势,指出以H_2O_2为氧化剂的非共氧化法来合成ε-己内酯是目前最经济、最具发展潜力的合成方法,应该重点研究此方法中涉及的高效稳定的催化剂、反应过程中的高效除水技术。同时展望了使用氧气共氧化法的副产物循环路线和合成ε-己内酯的最理想发展方向应该是分子氧无共氧化剂直接氧化法。

新型耐溶剂纳滤膜的性能表征

考察了纳滤膜在8种常用有机溶剂中的稳定性,通过表面观察、扫描电镜和原子力显微镜分析膜结构的变化情况和膜溶胀程度大小,同时考察了纳滤膜在不同溶剂中的通量和截留性能。稳定性实验结果表明,该纳滤膜在烷烃、醇类、酮类、酯类、苯类等多种溶剂中有良好的稳定性,但二甲基甲酰胺类溶剂对该膜有明显破坏作用;此外,在膜结构没有明显变化的情况下,有机溶剂的存在会使膜的表面粗糙度增加明显。膜分离性能试验结果表明,膜通量受溶剂种类的影响很大,其膜通量变化规律为:水>甲醇>乙醇>丙酮>乙酸乙酯>正己烷;膜对一、二价离子有不同选择性,对分子量大于400的有机物普遍具有良好的截留性能。

大孔结构对CO优先氧化整体式CuO-CeO_2/α-Al_2O_3催化剂活性的影响

通过调整反相浓乳液的水相含量制备了两种不同大孔结构的整体式CuO-CeO_2/α-Al_2O_3催化剂,并将其用于富氢气体中CO优先氧化反应,考察了大孔结构对整体式CuO-CeO_2/α-Al_2O_3催化剂活性的影响;通过照相、SEM和H2-TPR等技术对催化剂进行了表征。H2-TPR表征结果显示,不同大孔结构的CuO-CeO2/α-Al2O3催化剂具有相同的还原性质;催化剂评价结果表明,大孔结构显著影响CuO-CeO_2/α-A1_2O_3催化剂的CO优先氧化性能,孔径增大有利于传质效率的提高,减少CO扩散限制,因此,随大孔孔径的增大,孔与孔之间连通性变好,催化剂的CO优先氧化性能提高。在原料气体积组成为1%CO、1%O_2、50%H_2、48%N_2及气态空速21 000 h^(-1)、反应温度140～160℃的条件下,大孔整体式CuO-CeO_2/α-A1_2O_3-88%(水相体积分数为88%)催化剂可将CO体积分数降至.01%以下。