Pd催化剂表面物种对丙炔加氢性能的影响

采用H_(2)-TPR-MS-IR、CO脉冲吸附、He-TPD、H_(2)-TPR-MS、AFM-IR等方法研究了Pd催化剂的表面物种及Pd金属分散度,确定了Pd催化剂的表面物种状态,分析了Pd催化剂的表面物种与催化剂丙炔加氢性能的关系。实验结果表明,Pd催化剂表面存在碳物种和氮物种,碳物种和氮物种在800℃以上可被完全脱除。Pd催化剂表面存在的碳物种和氮物种更有利于Pd的分散,促使反应向预期的方向进行,阻碍丙烯的进一步加氢,从而有利于选择性丙炔加氢反应。

络合剂对固相法Cu/ZnO/In_(2)O_(3)催化剂的CO_(2)加氢制甲醇反应性能的影响

为了促进催化剂中Cu物种的分散,在金属硝酸盐中分别加入草酸、甲酸和柠檬酸,采用固态研磨合成Cu/ZnO/In_(2)O_(3)催化剂.结果表明:草酸的加入对Cu的分散效果最好,在280℃,2 MPa,3.6 L·gcat^(-1)·h^(-1),V(H2)∶V(CO_(2))=3∶1时,甲醇收率最高,达到2.1 mmol·gcat^(-1)·h^(-1).但甲酸在高温下会分解为CO_(2)和H_(2),导致制备的CuO/ZnO/In_(2)O_(3)催化剂部分还原,随后此催化剂在H_(2)预处理后被过度还原,形成Cu_(3)In_(7)合金相,导致甲醇产率降低.

碳二加氢催化剂在高空速下的工业应用

碳二加氢是乙烯装置分离工序中最重要的反应过程,碳二加氢催化剂的稳定运行对乙烯装置的长周期运转具有重要的意义。中国石化北京化工研究院开发的碳二加氢催化剂BC-H-20B具有催化性能好、适应性广、运行稳定的优点,在国内外乙烯装置上广泛应用。空速是碳二加氢催化剂的一个重要的运行指标,针对新建乙烯装置和现有乙烯装置改扩建对高空速催化剂的要求,研究了高空速下BC-H-20B催化剂的适应性和使用条件。碳二加氢催化剂BC-H-20B在国内某大型乙烯装置上首次在高空速条件下稳定运行,具有较好的活性和选择性。

基于层状锌铝复合氢氧化物前驱体优化制备Cu/ZnO/Al_(2)O_(3)气相醛加氢催化剂

以偏铝酸钠作为铝源通过一步法、两步法和混合法引入Cu制备基于ZnAl-LDH前驱体的3种不同的Cu/ZnO/Al_(2)O_(3)催化剂,对催化剂及其前驱体结构性质进行表征,结合辛烯醛(2-乙基-2-己烯醛,EPA)加氢反应评价结果,探究不同制备方法、不同铝的引入方式对ZnAl_(2)O_(4)尖晶石形成的影响,考察不同条件下所得催化剂的结构与反应性能之间的构效关系。结果表明:与工业催化剂相比,在辛烯醛气相加氢反应中混合法制得的催化剂与工业催化剂活性相当,产物选择性在空速1.5 h^(-1)时高于工业剂1.9%,在空速4.0 h^(-1)时高于工业剂2.5%;以偏铝酸钠作为铝源制备的ZnAl-LDH前驱物大大提高锌铝结合效率,减少非结合Al_(2)O_(3)的产生,提高产物选择性,同时实现380℃低温焙烧条件下ZnAl-LDH向ZnAl_(2)O_(4)尖晶石的转变,避免传统的高温焙烧过程中CuO的烧结。

活性金属Ni d电荷密度对Ni_(2)P/Al_(2)O_(3)催化剂菲加氢性能的影响

高温煤焦油中菲含量高,将菲深度加氢饱和得到全氢菲,可提升菲利用率,且全氢菲密度大,热值高,可作为喷气燃料理想组分。然而,在菲加氢反应过程中菲与中间加氢产物的竞争吸附不利于菲在催化剂上吸附活化,且对称八氢菲进一步加氢是菲加氢饱和过程的速控步骤,其吸附活化困难不易解决,催化剂活性难以满足加氢需求。根据稠环芳烃与过渡金属间π络合吸附机理,在反应物吸附活化过程中,稠环芳烃分子和活性金属分别充当电子供体和电子受体,故Ni基催化剂中活性金属Ni处于缺电子状态时利于生成全氢菲,但关于Ni缺电子量及其电子结构如何影响催化剂菲、对称八氢菲加氢性能的原因需进一步探究。此外,基于负载型Ni_(2)P催化剂稳定性高、耐硫、耐氮性强等优势,采用次磷酸盐歧化法通过调变P/Ni物质的量比制备具有不同Ni d电荷密度的Ni2P/Al_(2)O_(3)催化剂,考察Ni d电荷密度对菲、对称八氢菲吸附和反应性能的影响规律。结果表明,在320℃、5 MPa、空速1 309 h-1反应条件下,Ni-2.5P/Al_(2)O_(3)催化剂转换频率fTO最高(44.64×10^(-3)s^(-1))。通过吸附活化熵描述菲、对称八氢菲与催化剂表面间相互作用强度,发现菲、对称八氢菲在不同Ni-xP/Al_(2)O_(3)催化剂表面吸附强度不同。通过定量计算Ni d电荷密度,明确了Ni2P/Al_(2)O_(3)催化剂用于菲加氢反应时适宜Ni d电荷密度约-0.24 e,对称八氢菲加氢反应适宜的Ni d电荷密度约-0.05 e。

铁基加氢催化剂活性相的构建及加氢脱硫性能研究

综述了铁(Fe)基加氢脱硫(HDS)催化剂的研究进展,为开发高效且经济的金属加氢催化剂提供了重要方向。文中基于该课题组多年来在Fe基HDS催化剂领域的研究,系统总结了Fe基HDS催化剂的研究历程,重点阐述了Fe基催化剂的电子结构调控机制及其对HDS性能的影响。此外,分析了Fe基催化剂在二苯并噻吩(DBT)和4,6-二甲基苯并噻吩(4,6-DMDBT)上的HDS反应机理,为设计和开发低成本HDS催化剂提供了思路。

大型硫回收装置多功能CO变换加氢催化剂应用总结

普光气田是国内成功开发的首个高含硫气田,原料气(天然气)碳硫比高,再生酸性气CO_(2)含量高,会反应生成CO继而生成COS、CS_(2)等有机物,成为影响装置达标排放的关键因素之一。研究开发了具有CO变换功能的克劳斯尾气加氢催化剂,并成功应用于中国石化中原油田普光气田天然气净化厂200 kt/a硫回收装置。工业应用结果表明:加氢反应器过程气CO变换率超过90%,在线炉制氢天然气消耗量减少279 m^(3)/h,催化剂加氢转化率、有机硫水解率均超过99%,烟气SO_(2)排放浓度降至200 mg/m^(3)以下,CO排放浓度降低了90%,效益显著。

多环芳烃双效耦合加氢催化剂制备及其加氢性能

多环芳烃加氢饱和既有利于环境保护,还能促进煤焦油的高效率利用。以煤焦油中(210~360)℃富含2-4环多环芳烃馏分为研究对象,采用加氢饱和催化剂与分子筛催化剂作为双效耦合催化剂,对不同反应条件下煤焦油催化加氢反应性能进行研究。结果表明,双效耦合催化剂具备分子筛催化剂与加氢饱和催化剂的催化特性,同时具备两者相互作用较小的稳态结构,且其在多环芳烃催化加氢反应中的活性介于分子筛催化剂和加氢饱和催化剂之间;活性金属组分Ni和Mo在催化剂表面分布稳定均匀。各操作条件对多环芳烃加氢性能存在不同程度的影响,双效耦合催化剂耦合比为4∶6时,多环芳烃催化加氢性能优于其他耦合比催化剂,在反应温度380℃、氢初压8.0 MPa、反应时间60 min和剂油比5∶100条件下,具有较好的加氢性能。馏分油多次选择性加氢后,饱和分量明显增加,胶质和芳香分量明显减少。

低温加氢催化剂CT6-13在硫磺尾气处理系统的应用

中国石油四川石化有限责任公司硫磺回收装置采用加氢还原吸收工艺及专用加氢催化剂进行尾气处理。将低温加氢催化剂CT6-13与常规加氢催化剂CT6-5B从物性、装填方法及预硫化、技术性能等方面进行了对比。深入对比分析CT6-5B和CT6-13在尾气加氢反应器的应用情况,发现采用CT6-13催化剂,节能降耗效果明显,尾气排放满足总硫不大于50μL/L、SO_(2)排放浓度不大于100 mg/m^(3)的设计要求。配套高效脱硫剂CT8-26及烟气洗涤技术,可实现开工过程尾气达标排放及日常运行过程尾气SO_(2)排放浓度不大于5 mg/m^(3)的超低排放。在节能降耗的同时解决了开停工及异常工况下的绿色生产及制约硫磺回收装置尾气焚烧炉长周期运行瓶颈问题。

NiW/SAPO-11催化剂对煤焦油加氢尾油模型化合物二十烷加氢异构性能的影响

以SAPO-11分子筛为载体,采用机械化学法制备Ni系催化剂,引入W调节其电子结构、晶粒尺寸与形态分布以及催化剂的孔结构、酸性与酸量等,基于对XRD、TEM、BET、NH3-TPD、吡啶吸附红外等结果的深入分析,探究催化剂NiW配比对催化剂性质和煤焦油加氢尾油模型化合物正二十烷(n-C_(20))加氢异构性能的影响规律。结果表明,Ni/SAPO-11负载W后,比表面积不同程度增加,W质量分数为0.5%时比表面积达到最大值149 m^(2)/g;Ni的平均粒径减小,W质量分数为1%时降至最小值4.43 nm,比Ni/SAPO-11减小36%,且Ni^(0)的含量和表面酸量均最高。此外,W促进了Ni的还原,使得还原峰温向低温方向移动。XPS分析表明,随着W含量的增加,Ni^(0)的结合能降低,W5+的结合能升高。二十烷(n-C_(20))的加氢异构产物分布显示,3Ni1W/SAPO-11作用下n-C_(20)的转化率和异二十烷(i-C_(20))的收率均最高,分别为88.23%和75.72%,且以单支链异二十烷(Mono-i-C_(20))为主,收率达71.65%。在线取样结果显示,n-C_(20)在金属位点与酸功能的双重作用下先生成单支链异构体,随着反应的进行向多支链异构体转化,不稳定的多支链异构体会进一步裂解成小分子烷烃。

Fe基催化剂的酸性调控及其对加氢脱硫反应路径选择性的影响

以Fe作为主活性金属、Zn作为助活性金属,制备了Y型分子筛改性的Fe基加氢脱硫(HDS)催化剂。采用低温氮气物理吸附、X射线衍射(XRD)、氢气程序升温还原(H_(2)-TPR)、氨气程序升温脱附(NH_(3)-TPD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和吡啶红外(Py-IR)等表征方法对改性前后Fe基催化剂的形貌、孔结构、分散性、还原性、电子缺陷结构以及酸性等变化进行了研究,并使用固定床反应器对Fe基催化剂的HDS性能进行了评价。结果表明,Y型分子筛的引入提供了Bronsted(B)酸中心,使得Fe基催化剂的脱硫率提高了10.7%-34.1%。同时,B酸中心提高了催化剂的直接脱硫(DDS)反应路径的选择性。此外,B酸中心在促进DDS反应路径选择性增加的同时,抑制了预加氢脱硫(HYD)反应路径中四氢二苯并噻吩(THDBT)和六氢二苯并噻吩(HHDBT)更进一步的深度加氢,从而在保证脱硫率提升的同时又降低了氢耗。其根本原因可能是Y型分子筛的引入增强了催化剂的酸性,特别是B酸中心和活性金属之间的相互作用促进了电子转移,从而调节了Fe物种的电子缺陷结构,进而提升了催化剂的HDS性能。

3-羟基丙酸甲酯加氢合成1,3-丙二醇反应中La对Cu/SiO_(2)催化剂的修饰作用

[目的] 3-羟基丙酸酯加氢制备1,3-丙二醇(1,3-PDO)过程中存在β-羟基脱除等副反应,导致1,3-PDO的选择性和收率不高,其中高效催化剂的开发是解决该问题的关键.[方法]采用蒸氨法制备了不同添加量La修饰的20Cu/SiO_(2)催化剂,对其进行催化性能评价,并通过H_(2)程序升温还原(H_(2)-TPR)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)和N_(2)物理吸附-脱附对其进行表征.[结果] 20Cu-0.50La/SiO_(2)的催化性能最佳,它显著地提高了3-羟基丙酸甲酯(3-HMP)加氢制1,3-PDO的催化活性和稳定性,其中3-HMP转化率为91.8%,1,3-PDO的选择性和收率分别为85.2%和78.2%.这是在高液时空速(LHSV=0.10 h^(-1))的条件下取得的最佳结果.[结论] La的加入与Cu产生了强相互作用,增强了催化剂中Cu的分散性,同时提高了Cu^(+)物种表面浓度,使活性Cu的比表面积增加,从而提高了加氢反应的活性和稳定性.

稀土金属改性对负载型Ni_(2)P/M41催化剂加氢脱硫活性的影响

开发高效加氢脱硫催化剂是实现油品深度脱硫的重要途径。采用浸渍-程序升温法制备不同稀土金属(La、Ce、Pr、Nd、Y)改性的Ni_(2)P/M41催化剂。通过X射线衍射、N2吸附-脱附、CO吸附和X射线光电子能谱技术分析催化剂的结构以及化学组成,并以二苯并噻吩为模型化合物,考察稀土金属对Ni_(2)P/M41催化剂加氢脱硫性能的影响。结果表明:稀土金属可以不同程度地影响催化剂的尺寸以及活性相Ni_(2)P在载体表面的分散性;稀土金属La、Pr能够显著提高负载型Ni_(2)P/M41催化剂的HDS(加氢脱硫)活性,加入稀土金属Nd、Ce和Y反而使催化剂活性略有降低;Pr-Ni_(2)P/M41表现出最优的加氢脱硫能力,反应6 h后,脱硫率达到92.6%,与未改性的Ni_(2)P/M41催化剂的转化率相比,提高15.1%。

CuZn/CeO_(2)催化剂在CO_(2)加氢制甲醇中的应用研究

CO_(2)加氢制甲醇反应过程中产生的大量副产物水会加速催化剂中CuZn物种的聚集和烧结,导致催化剂严重失活。而CeO_(2)亲水性较弱,具有较高的水热稳定性,可以增强CuZn物种的分散。因此,通过水热合成法制备了一系列CeO_(2)载体晶面可调控的CuZn基催化剂,并在其中引入了适当浓度的氧空位。采用TEM、XRD和H_(2)-TPR等表征手段研究了合成的CeO_(2)载体及CuZn/CeO_(2)-y催化剂(y为rod、cube或otca)的形貌、结构和还原性能等物理化学性质,并考察了CuZn/CeO_(2)-y催化剂在CO_(2)加氢制甲醇反应中的催化性能。结果表明,暴露(110)晶面的纳米棒结构的CeO_(2)载体(CeO_(2)-rod)更有利于CuZn基物种的分散,并且CeO_(2)-rod与Cu物种形成了Cu—O—Ce界面,增强了催化剂同时吸附和活化CO_(2)和H_(2)的性能。因此,CuZn/CeO_(2)-rod表现出较高的CO_(2)转化率和甲醇选择性,在260℃、3MPa的条件下,甲醇时空收率为433.4g/(kg·h),甲醇选择性高达68.5%。同时,利用原位漫反射傅立叶变换红外光谱对CO_(2)加氢制甲醇的反应路径和重要中间物种的演变进行了详细研究,发现在CuZn/CeO_(2)催化剂的作用下,反应主要遵循甲酸盐路径,载体的晶面效应没有改变反应路径,但是提高了重要中间物种达到平衡的速率。

一步法加氢制生物航煤催化剂研究进展

与两步法制航煤相比,一步法生产过程具有成本低、反应步骤简单、能源消耗低等优点。一步法高效制航空煤油的关键是催化剂的选择,催化剂需要同时具有加氢脱氧、异构和选择性裂化等性能。本文阐述了近年来植物油一步加氢制航煤双功能催化剂的选择与制备,并介绍了双功能催化剂中酸中心与金属中心对反应的贡献。具有十元环孔道的微孔分子筛具有独特的异构烃选择性,但与介孔分子筛相比,反应物与产物分子扩散阻力较大,因此合成分级孔分子筛或介微孔复合分子筛是未来催化剂载体的较优选择。同时探讨了活性金属对催化反应活性的影响,与贵金属催化剂相比,双金属、过渡金属、过渡金属硫化物与过渡金属磷化物表现出优异性能的同时可以降低成本。最后探讨了催化剂的制备方法对活性物种分散度的影响,高分散的过渡金属催化剂在反应过程中显示出更高的反应活性。

原子尺度钼系加氢脱硫催化剂的研究进展与展望

深入探讨了原子尺度钼系加氢脱硫催化剂在加氢脱硫反应中的研究进展。重点关注了MoS_(2)和Co(Ni)MoS微观结构对催化性能的影响,以及活性氢原子生成、硫化条件对催化剂结构和活性的影响。探讨了不同类型MoS_(2)和Co(Ni)MoS边缘结构与加氢脱硫性能的构效关系,强调了MoS_(2)边缘的硫-氢基团在反应中的关键作用。此外,详细讨论了噻吩分子在催化剂表面的吸附方式,加深了对噻吩的加氢脱硫机理的了解。最后,强调了载体Al_(2)O_(3)表面氢溢流效应的重要性,通过调控氧化铝载体表面的羟基基团与钼酸根的相互作用,提高了催化活性。总体而言,这些研究结果突显了微观结构在催化活性调控中的关键作用,为提高工业加氢脱硫反应速率提供了有力的支持。

高黏附性Pd/SiO_(2)/NF整体式催化剂的制备及加氢性能研究

旋转填充床反应器(RPB)中液体的高速冲刷和较强的离心力容易导致整体式催化剂的涂层和活性组分从基体表面脱落造成损失,限制了整体式催化剂在RPB反应器中的应用。因此,研究整体式催化剂涂层和活性组分的黏附性,以提升催化剂在RPB反应器中的催化活性和使用寿命具有重要意义。基于此,采用超重力喷涂法在泡沫镍(NF)基体表面负载氧化硅(SiO_(2))涂层,制备了具有高黏附性的Pd/SiO_(2(x))/NF整体式催化剂,通过超声振荡、BET、XRD、SEM和XPS等对整体式催化剂进行测试和分析。当RPB反应器的转速为1200 r/min时,整体式催化剂具有优异的黏附性能,涂层的脱落率为4%。以对硝基苯甲醚(PNA)催化加氢制备对氨基苯甲醚(PA)为探针反应,RPB反应器中Pd/SiO_(2(1200))/NF整体式催化剂具有较好的催化活性,180 min时PNA转化率为98.9%。本工作可为开发高黏附性的整体式催化剂提供新的途径。

Zn含量对于Cu-Mn-Zn/ZrO_(2)催化剂CO_(2)加氢合成甲醇性能的影响研究

通过溶胶-凝胶方法制备了一系列不同Zn含量的Cu-Mn-Zn/ZrO_(2)催化剂,并通过XRD、BET、TPR、N_(2)O吸附、XPS、TPD和in-situ DRIFTS进行了表征。结果表明,随着Zn含量增加,催化剂上CO_(2)加氢反应的活性增加。在所有样品中,Cu_(3)MnZn_(0.5)Zr_(0.5)(CMZZ-0.5)在250℃和5 MPa条件下具有最高的CO_(2)转化率(6.5%)和甲醇选择性(73.7%)。表征结果表明,Zn进入Cu_(1.5)Mn_(1.5)O_(4)尖晶石结构,形成ZnOx,导致催化剂表面羟基含量的增加,同时增加了Cu0和Cu^(α+)的含量,改善了H_(2)和CO_(2)的活化能力。此外,通过原位漫反射红外光谱研究了CO_(2)转化为甲醇的途径。

废加氢催化剂熔炼合金酸浸液中钼、镍萃取分离研究

针对废加氢催化剂熔炼合金加压氧化酸浸液,采用N235萃取剂萃取分离回收其中的钼与镍。考察了酸浸液中SO_(4)^(2‒)浓度、酸浸液pH值、有机相组成、有机相与水相的相比V(O)/V(A)对钼萃取过程的影响,以及氨水浓度、相比对钼反萃过程的影响。结果表明,较优萃取条件为酸浸液中SO_(4)^(2‒)浓度为1.2 mol/L、酸浸液pH值为0.9、有机相组成(V/V)为10%N235/15%仲辛醇/75%磺化煤油及V(O)/V(A)为1/1,单级钼的萃取率可达99.80%,而镍的萃取率仅为2.35%;较优反萃条件为反萃剂6 mol/L氨水与V(O)/V(A)为1/1,单级钼的反萃率可达90.63%。含镍萃余液及含钼反萃液通过后续的常规净化、结晶制备得到的三氧化钼与硝酸镍,从而实现了废加氢催化剂中有价金属的循环利用。

La-Cu/ZnO/ZrO_(2)催化剂上CO_(2)加氢合成甲醇性能研究

采用共沉淀法制备了不同含量La掺杂的Cu/ZnO/ZrO_(2)催化剂,并对其进行了关于CO_(2)加氢合成甲醇的实验研究。采用XRD、N_(2)物理吸附、N_(2)O化学吸附、XPS、H_(2)-TPR、CO_(2)-TPD等技术考察了La对于Cu/ZnO/ZrO_(2)催化剂的优势,并对La不同含量的影响进行了研究。详细讨论了不同掺杂量(0%~10%)La的加入对Cu平均粒径、聚集状态和元素间相互作用的影响。实验表明,掺杂的La后,Cu/ZnO/ZrO_(2)催化剂的比表面积和分散度显著提高,碱性位点的数量显著增加与未经改性的催化剂相比具有明显的甲醇选择性优势。La的掺杂促进了Cu-ZnO之间相互作用,提升了催化性能。适宜的La含量有利于Cu/ZnO/ZrO_(2)催化剂的催化性能,当La含量为5%时,在240℃、3 MPa的条件下CH_(3)OH的时空产率最高达到了0.35(g(MeOH)/g(cat)·h)。