Mn_(3)O_(4)/AC催化剂的制备及其催化甲苯燃烧性能研究

为制备高效环保的过渡金属催化剂,促进甲苯氧化,利用原位生长法、原位氧化还原沉淀法和沉淀沉积法合成了三种不同的Mn_(3)O_(4)/AC催化剂。采用XRD、SEM、N_(2)吸附-脱附、TPR、TPD等表征手段,分析Mn_(3)O_(4)/AC催化剂的结构,并通过甲苯的转化率评估其对甲苯的催化性能。结果表明,采用原位氧化还原沉淀法合成的Mn_(3)O_(4)/AC-RP催化剂具有最高效的催化甲苯燃烧活性,在质量空速为20000 mL/(g·h),甲苯体积分数为1000×10^(-10)的条件下,在210℃时实现了对甲苯的完全转化,这与其优异的氧化还原能力和晶格氧移动性有关。

基于原位红外技术的Co3O4/CeO2催化剂低温催化甲苯研究

利用原位红外表征技术研究了高效自组装双金属Co3O4/CeO2复合催化剂低温催化燃烧甲苯的机理与反应路线。表征显示,甲苯低温催化燃烧的关键是甲苯氧化的中间产物低级羧酸盐进一步氧化为碳酸盐。催化性能的促进作用主要归因于Co和Ce活性位点之间的相互作用引起的C-H键的活化,氧迁移率的提高和中间产物的快速转移。并通过原位红外大致推断出了反应过程:吸附态甲苯→苯甲醛→苯甲酸→高级脂肪酸→小分子羧酸→碳酸盐物质(CO2和H2O)。

二氧化锰基催化剂催化氧化甲苯的进展

随着我国产业升级和能源消费的增加,甲苯污染已成为一个重要的环境问题。现有甲苯处理方法中,催化氧化技术无疑是最为经济且有效的技术手段。而作为催化反应核心的催化剂,其性能尤为重要。贵金属催化剂虽然拥有活性优势,但烧结、毒化带来的活性下降以及高昂的价格阻碍了其在工业领域的广泛应用。过渡金属氧化物催化剂中,二氧化锰(MnO_(2))由于其高催化活性、热稳定性、价格低廉、易于合成以及多种晶体形态可用的特点,近年来在甲苯催化氧化领域备受关注。但单一MnO_(2)的催化活性很难令人满意,对其改性优化就成为当前工作的重点。本文分析了MnO_(2)的晶体结构、表面特性和特定晶面等结构特点对甲苯催化效率的影响,重点探讨了通过掺杂、复合以及负载等改性手段提升MnO_(2)催化氧化甲苯的性能,并阐述了甲苯在MnO_(2)上的催化氧化机理,对制备用于催化甲苯的新型MnO_(2)催化剂的未来研究方向进行了展望。

过渡金属改性MnO_(2)制备甲苯催化氧化催化剂

采用过渡金属Fe_(2)+、Co2+、Ni^(2+)和Cu^(2+)原位掺杂MnO_(2)制备得到Fe(Ⅱ)-MnO_(2)、Co(Ⅱ)-MnO_(2)、Ni(Ⅱ)-MnO_(2)、Cu(Ⅱ)-MnO_(2)催化剂,优选了改性的过渡金属种类并优化了过渡金属与MnO_(2)的摩尔比,测试了优选催化剂的耐水蒸气性能和使用寿命。实验结果表明:与未掺杂的MnO_(2)相比,Fe(Ⅱ)-MnO_(2)的甲苯催化氧化活性提高,其他3种过渡金属掺杂催化剂的甲苯催化氧化性能下降;Fe(Ⅱ)-MnO_(2)催化剂的最佳FeSO4与MnSO4的摩尔比为1.0∶5。Fe(Ⅱ)-MnO_(2)催化剂对水蒸气的耐受性良好,且具有较强的活性稳定性和持久性。

新型高比表面积ε-MnO_(2)基化合物的制备及其用于甲苯催化燃烧性能研究

Mn基氧化物因其优异的物理化学性能而被广泛应用于催化材料中,然而低温高效锰基氧化物催化剂的开发仍然存在较大的困难。通过用酸处理由氧化还原-共沉淀法快速合成的LaMnO_(3)钙钛矿(Bulk LaMnO_(3))制得y-MnO_(2)/LaMnO_(3)催化剂(y为酸处理时间),并研究了催化剂的甲苯催化燃烧性能。结果表明,酸处理可选择性溶解Bulk LaMnO_(3)中的A-位点(La^(3+)),暴露出更多B-位点(Mn3+)并氧化生成Mn^(4+)。其中,1-MnO_(2)/LaMnO_(3)催化剂的比表面积(279.2 m^(2)/g)较Bulk LaMnO_(3)(30.61 m^(2)/g)增大9倍左右。此外,酸处理使催化剂的活性晶格氧及Mn3+含量提高,进而使催化性能增强,1-MnO_(2)/LaMnO_(3)催化剂的甲苯转化率达到90%的温度降低至248℃。

Pd/Ce_(0.8)Zr_(0.15)La_(0.05)O_δ整体催化剂甲苯催化燃烧性能的研究

采用一次浸渍法分别制备了Pd/Ce0.8Zr0.15La0.05Oδ及Pd/Ce0.8Zr0.2O2整体式蜂窝陶瓷催化剂,考察了不同温度焙烧的两类整体催化剂甲苯催化燃烧性能。通过X射线粉末衍射(XRD)、比表面积、拉曼光谱(Raman)、程序升温还原(H2-TPR)、PdO分散度等表征结果与催化活性进行关联。结果表明,随着焙烧温度升高,催化剂比表面积下降,Raman图谱CeO2及PdO峰强度增加,H2-TPR中Ce4+还原峰向高温方向移动,同时PdO分散度下降,相应甲苯催化氧化活性下降。与Ce0.8Zr0.2O2涂层催化剂相比,La3+掺杂催化剂在高温焙烧时,其比表面积下降较小,Raman光谱表明其氧缺位比铈锆涂层催化剂多,H2-TPR谱图中Ce4+还原峰低约60～80℃,PdO分散度亦比未掺杂催化剂高。1000℃焙烧下的甲苯氧化反应活性远高于未掺杂催化剂,说明镧的掺杂提高了铈锆涂层催化剂的高温反应活性及热稳定性。

Pd-Ce_(0.4)Zr_(0.6)O_2直接涂覆的整体催化剂的甲苯催化燃烧性能

采用浸渍法制备了Pd-Ce0.4Zr0.6O2/载体整体催化剂,考察了不同温度焙烧的催化剂的甲苯催化燃烧性能,并将SEM,Raman,BET,CO-TPR等表征结果与催化活性进行了有效的关联。结果表明,催化剂的涂层具有良好的抗振荡性能;400℃焙烧的Pd-Ce0.4Zr0.6O2/载体整体催化剂的催化活性最高,甲苯转化率为95%以上的最低反应温度为210℃;与400℃焙烧的催化剂相比,900℃焙烧的催化剂95%以上甲苯转化的所需的最低温度仅提高40℃,说明该催化剂具有良好的热稳定性。

堇青石负载La-Mn-O复合氧化物催化剂的甲苯催化燃烧性能

以堇青石蜂窝陶瓷为载体,以La2O3,Mn(NO3)2为基本原料,掺杂一些稀土等非贵重金属元素,采用浸渍法制备了系列负载La-Mn-O复合氧化物催化剂。考察了焙烧温度等对甲苯催化燃烧性能的影响,并对催化剂进行了XRD,TPR表征。结果表明,800℃焙烧的LaMn/Cord催化剂具有较高的甲苯催化燃烧性能;Ce取代催化剂中部分La后能改善催化剂的氧化活性,当Ce∶La=1∶1(摩尔比)时催化性能最佳,在260℃的反应温度下甲苯转化率达到90%以上。

堇青石负载Mn-Zn-O复合金属氧化物的甲苯催化燃烧性能

以堇青石蜂窝陶瓷为载体、Mn(NO3)2和Zn(NO3)2为原料,采用过量浸渍法制备负载型Mn-Zn-O复合氧化物催化剂,考察Mn与Zn摩尔比、负载量及焙烧温度对甲苯催化燃烧性能的影响,并采用表面积分析仪(BET)、扫描电镜(SEM)和X线衍射仪(XRD)对催化剂进行表征。结果表明:n(Mn)/n(Zn)为2,负载量为10%,经450℃焙烧的催化剂表现出最佳的甲苯催化燃烧性能,在300℃及体积空速为10 000 h-1条件下,催化燃烧质量浓度为3.8μg/m3的甲苯,催化转化率可达91.4%。

二甲苯异构化催化剂的研究进展

介绍了EUO、SM - 3和MgAPSO - 31等分子筛应用于二甲苯异构化催化剂的研究成果 ;总结和讨论了改性丝光沸石和ZSM - 5分子筛对二甲苯异构化催化剂反应性能的影响 ;并对二甲苯异构化催化剂的发展前景进行了展望 。

国内外二甲苯异构化催化剂性能的比较

通过对中国石化天津分公司芳烃联合装置条件一致性的考察,对所使用的国内外二甲苯异构化催化剂的性能进行了对比。工业运转数据表明,国内的新一代乙苯转化型异构化催化剂RIC-200的活性和选择性比国内SKI-400系列催化剂均有大幅度的提高,二甲苯异构化率(即反应产物中对二甲苯在总二甲苯中的质量分数)大于23%,与国外的OPARIS PLUS催化剂性能相当;而乙苯转化率和C8烃收率分别为22.3%和97.64%,略高于OPARIS PLUS催化剂。说明RIC-200催化剂的性能已达到国际先进水平。采用RIC-200催化剂,对二甲苯产量显著增加,装置的经济效益明显提高。

Cu_xCo_(1-x)/Al_2O_3/FeCrAl整体式催化剂上甲苯催化燃烧(英文)

以FeCrAl合金薄片为基底,Al2O3浆料为过渡胶体,不同摩尔比的Cu、Co为催化活性组分,制备了一系列CuxCo1-x/Al2O3/FeCrAl(x=0-1)新型整体式催化剂.采用X射线粉末衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),X光电子能谱(XPS)和程序升温还原(TPR)等手段对催化剂的结构进行了表征.在微型固定床反应器上评价了催化剂的催化甲苯燃烧性能.研究结果表明:在所制备的整体式催化剂上,当Cu含量比较低时,形成了Cu-Co-O固溶体;当Cu含量比较高时,可以测得CuO的衍射峰.催化剂表面颗粒大小和形貌与Cu、Co摩尔比密切相关.在催化剂表面,Co以Co2+和Co3+价态存在,而Cu主要以Cu2+价态存在.催化剂中的Cu可以改善Co的氧化还原性,从而有利于催化剂活性的提高.在所制备的催化剂中,Cu0.5Co0.5/Al2O3/FeCrAl催化剂具有最好的活性,甲苯在374oC可以完全催化燃烧消除.

RIC-200型二甲苯异构化催化剂再生性能

RIC-200型二甲苯异构化催化剂2010年9月在中国石油化工股份有限公司天津分公司芳烃联合装置上首次工业应用,催化剂的异构化活性为23.6%,乙苯转化率为21.5%,C8芳烃损失质量分数2.67%。连续运转45个月,需对催化剂进行再生。RIC-200型催化剂的首次工业再生采用低氧氮气分步烧焦法。结果表明,催化剂上积炭去除干净,再生催化剂的初始异构化活性为23.7%,乙苯转化率为30.4%,活性恢复良好。调整稳定后,C8芳烃损失质量分数2.2%,选择性良好,表明RIC-200型催化剂具有良好的再生性能。

洗衣粉催化氧化甲苯合成苯甲酸及其创新教育

使用廉价的市售洗衣粉为相转移催化剂,用高锰酸钾氧化甲苯合成苯甲酸,操作简单易行,反应时间大大缩短,回流反应15min在80～90℃条件下,产率为52%。新的合成方法本身是实验教学中进行创新教育的结晶,同时也可利用洗衣粉的相转移作用进行STS教育。

二甲苯异构化催化剂中试生产工艺研究

简述了二甲苯异构化催化剂的制备原理,并对其生产工艺进行了优化及改进,据此建立了一套中试装置并进行了生产,结果表明该生产工艺对二甲苯异构化催化剂的工业放大生产是切实可行的,对生产的产品进行了微反评价,表明产品质量和产量稳定、运行正常,可以推广放大与实际企业生产。

掺铈的铜锰钴复合氧化物催化剂对甲苯催化燃烧的性能研究

研究了铜锰钴复合氧化物上掺铈对甲苯完全氧化反应性能的影响。结果表明掺铈的铜锰钴复合氧化物催化剂的催化效果比铜锰、钴锰和钴铜双组分催化剂的催化效果好。以气相色谱为检测手段 ,用常压气体流动评价装置考察了这四类催化剂对甲苯的温度和空速特性 ,并对Cu -Mn -Co -Ce -O型催化剂进行了X射线衍射波谱 (XRD)表征和BET测量 。

对甲苯磺酸铜催化合成邻苯二甲酸二丁酯

以对甲苯磺酸铜作为合成邻苯二甲酸二丁酯的催化剂,考察醇酸物质的量比、催化剂用量和反应时间对酯化率的影响。实验结果表明,其较优条件为邻苯二甲酸酐0.05mol,醇酸物质的量比=2.0∶1,催化剂用量为原料邻苯二甲酸酐物质的量的1.5%,回流温度下反应2.5h,在此条件下酯化率可达98.5%。反应后对甲苯磺酸铜经过简单的相分离就可重复使用,无需再生,兼有均相和多相催化剂的优点。

工业化二甲苯异构PX催化剂性能简介——异构PX催化剂铂生命周期果实

通过二甲苯异构催化剂工艺的介绍,寻找出催化剂工业化应用基本流程,从异构化催化剂的工艺原理、异构化生产工艺、异构化生产评价指标介绍了国内异构化催化剂生产工艺,对比了国内在用催化剂的性能,提出了异构化催化剂应用和研究方向的建议。

对甲苯磺酸/SiO_2催化合成乙酸正丁酯的研究

用对甲苯磺酸 /SiO2 催化乙酸与正丁醇酯化反应合成了乙酸正丁酯 ,对反应条件进行了研究 ,实验结果表明对甲苯磺酸 /SiO2 催化剂对乙酸和正丁醇的酯化反应有良好的催化活性 ,反应的最佳条件为 :乙酸与正丁醇的摩尔比为 1.0∶2 .0 ,催化剂的用量为反应物料总质量的 2 .5 %,带水剂环已烷为 10ml,反应时间为 2 .0h ,此时的酯化率可达 98.1%.而在同样的条件下 ,不加催化剂时的酯化率仅为 2 3.7%.

基于Fluent的甲苯催化反应器模拟与优化

为了提高甲苯催化反应器内的流场均匀度,对反应器内添加了米字形布风板,利用Fluent18.0对催化反应器内的气体流动状态进行了数值模拟。通过对未添加布风板时的速度场与添加布风板后的速度场的探究与比较发现:米字板具有较好的导流效果,当米字板板厚为20mm,放置于渐扩管后28.5mm时,对气流的优化作用为最佳。以上研究结果具有较好的工业应用前景。