碳酸二甲酯合成工艺模拟的研究进展

综述了近年来碳酸二甲酯(DMC)的非光气法合成工艺和DMC产品的分离工艺的模拟研究报道。重点介绍了酯交换法反应精馏工艺和分离工艺的模拟结果,尿素醇解法催化精馏工艺的非平衡级模拟的结果。在DMC产物的变压精馏、萃取精馏和共沸精馏的主要分离工艺中,变压精馏和萃取精馏是分离甲醇-DMC共沸物效率较高的两种工艺。

不同载体负载Cu催化剂上甘油氢解制1,2-丙二醇催化性能的研究

采用等体积浸渍法合成了一系列不同载体负载的Cu基催化剂,并研究了其在甘油氢解反应中的催化性能。借助X射线衍射(XRD)、程序升温还原(H2-TPR)和氨气程序升温脱附(NH3-TPD)等手段对催化剂进行了表征,同时考察了反应温度、反应压力、反应时间和催化剂重复使用次数对其催化性能的影响。结果表明,载体对催化剂反应性能影响较大,且甘油氢解反应需要适当的酸性;当在催化剂8Cu/γ-Al2O3用量为反应原料质量的2.5%、反应温度513 K、反应压力6 MPa、反应时间6 h、反应原料为质量分数为10%的甘油水溶液的条件下,其催化效果最优,甘油转化率最高为88.4%,1,2-丙二醇的选择性可达到86.2%,且催化剂显示了良好的稳定性。

氟修饰的含Ni类水滑石在甲烷部分氧化制合成气中的应用研究

通过共沉淀法合成了含Ni/Mg/Al的类水滑石,并利用水滑石的"重构性能"将F-引入到水滑石层间。焙烧该类水滑石后得到Ni/Mg/Al/O-F催化剂,采用XRD、SEM、CO2-TPD、H2-TPR、N2吸附-脱附等手段对其结构进行了表征。结果表明,焙烧后的催化剂为方镁石结构,并具有丰富的介孔,Ni/Mg/Al/O-F较之不含F-的复合氧化物Ni/Mg/AlO具有更小的比表面积、颗粒粒径和结晶度,但是碱密度明显增大,并且在甲烷部分氧化(POM)反应中表现出更高的活性和稳定性,反应120 h后,活性没有下降。这是因为F-的引入提高了催化剂碱性和活性组分Ni的分散,从而改善了催化剂的抗积炭和烧结能力。

六方平板状氨基-甲基双官能化SBA-15的合成及对胆红素的吸附

以氨丙基甲基二乙氧基硅烷和正硅酸乙酯为硅源,无机盐KCl为助剂,采用一步法合成了氨基-甲基双官能化SBA-15(AMS).通过X射线衍射、红外光谱、N2吸附-脱附、核磁共振谱、扫描电镜及高分辨透射电子显微镜等手段对样品进行了表征,并对其进行了胆红素吸附研究.结果表明,无机盐不仅提高了AMS材料的介孔有序度,而且控制样品形貌从六方平板状向纤维状转变.相比于以微孔为主的活性炭,在胆红素吸附实验中,介孔材料纯SBA-15及AMS都表现出了较快的吸附速率和较大的吸附容量.六方平板状AMS比纤维状AMS和纯SBA-15具有更快的吸附速率和更大的吸附容量,这可能是六方平板状形貌易于胆红素的扩散以及双官能基团(甲基和氨基)增加了对胆红素吸附作用力的结果.

SBA-15介孔分子筛在烯烃/烷烃分离中的应用

采用一步法合成了SBA-15介孔分子筛,并利用气相色谱技术考察了它作为色谱固定相对气态烯烃/烷烃混合物和液态烯烃/烷烃混合物的分离性能。实验结果表明,SBA-15介孔分子筛作为色谱固定相能在较短的时间内实现对含有甲烷、乙烷、乙烯、丙烷和丙烯的气态烃类混合物的分离,也能分离正己烷/1-己烯、正庚烷/1-庚烯、正辛烷/1-辛烯3种液态烃类混合物。采用XRD、N_2吸附-脱附等手段对SBA-15介孔分子筛进行了表征,表征结果显示,合成的SBA-15介孔分子筛具有较大的比表面积和孔体积,孔分布较窄,结构中含有一定数量的微孔。由于其主介孔壁上存在微孔,构成吸附位,对烯烃分子表现出更高的选择性,且其织构性能优良,因此与常规色谱填料硅胶相比,SBA-15介孔分子筛更适合作为烯烃/烷烃分离的色谱固定相。

甲醛异丁烯热缩合合成3-甲基-3-丁烯-1-醇

以甲醇为溶剂,甲醛溶液和异丁烯为原料,通过Ene反应在无催化剂条件下合成了3-甲基-3-丁烯-1-醇(MBOH),系统考察了反应温度、反应压力、物料配比和反应时间对MBOH收率的影响。结果表明:一定温度是保证该反应进行的前提,当反应温度超过498 K后,MBOH的收率下降;反应压力对反应起促进作用,压力越大,MBOH的收率越高。在n(异丁烯)∶n(甲醛)=9∶1,反应温度为498 K,压力为11.0 MPa的最佳反应条件下,反应6 h后MBOH的收率可达59.24%。

Cu-H4SiW12O40/γ-Al2O3催化甘油氢解制备1,2-丙二醇

采用分步等体积浸渍法合成了Cu-H4SiW12O40/γ-Al2O3催化剂,并研究了其在甘油氢解反应中的催化性能。系统考察了H4SiW12O40的负载量、体积空速对反应的影响,以及催化剂的稳定性。并利用X射线衍射(XRD)、程序升温还原(H2-TPR)和氨气程序升温脱附(NH3-TPD)等手段对催化剂进行了表征。结果表明,较低的体积空速有利于提高甘油的转化率,但对1,2-丙二醇的选择性不利;催化剂上所负载H4SiW12O40的质量分数对甘油转化率影响较大,在H4SiW12O40的质量分数为5%时甘油的转化率达到最大值90.05%;负载型催化剂Cu-H4SiW12O40/γ-Al2O3具有双功能催化性质:同时具有酸中心和金属加氢中心。

固载化ZnCl_2催化合成3-甲基-3-丁烯-1-醇

采用碾磨-活化法制备了SiO2-ZnCl2(Silzic)催化剂,并将其用于异丁烯与甲醛Prins缩合合成3-甲基-3-丁烯-1-醇(MBOH)。系统研究了温度、物料比、时间和催化剂的组成及用量对该反应的影响。结果表明,在不同的条件下,甲醛都保持着99%以上的高转化率;然而,不同的条件对MBOH的选择性和收率的影响程度不同,其中,反应温度、催化剂的酸量是影响该反应的关键因素;物料比和反应时间对MBOH的选择性和收率的影响相对较小。实验得到最佳的反应条件为,反应温度210℃、二氧六环8 g、三聚甲醛1.5 g、n(异丁烯)/n(三聚甲醛)=7∶1、30 mg 1 mmol/g Silzic和反应时间2 h,在此条件下MBOH的选择性和收率可分别达到93.8%和93.4%。当催化剂循环使用五次时,MBOH的收率降为85.2%,表明该催化剂具有一定的重复使用性。

Bi-Pt催化剂在H-mordenite载体上的甘油选择性氧化

以Bi-Pt/H-mordenite为催化剂,对甘油(GLY,Glycerol)选择性氧化制备二羟基丙酮(DHA,Dihydroxyacetone)进行了研究。采用BET对催化剂进行表征,结果表明,催化剂的比表面积对催化剂的反应性能影响较小。甘油的裂解是主要的副反应,而H-mordenite可以抑制甘油的裂解,提高DHA的选择性。最佳反应条件为温度353 K,反应时间2～4 h,空气流量20 mL/min,甘油(水-乙醇1:1混合溶液的质量分数为10%),催化剂为1%Bi-5%Pt/H-mordenite时,甘油的转化率为70.6%,DHA的选择性为61.0%。

生命周期评价在我国乙烯行业环境评估中的应用

采用IMPACT 2002+方法对我国的乙烯行业进行了生命周期评价(LCA)研究,分析了包括原油生产、原煤生产、原料生产、乙烯生产和电力生产5个环节在内的13种污染物排放对乙烯行业的环境影响.结果表明,乙烯工业对不可再生能源原油的消耗,对温室效应、呼吸效应和水体酸化等的环境影响潜值最为严重.减少乙烯生产环节和原料生产环节(炼油过程)的SO2、NOx、CO2等气体的排放,以及原油开采过程的CH4逸放,是改善环境影响的关键因素.同时,以石脑油为原料裂解乙烯工艺比以轻烃为原料制乙烯工艺对环境的影响要小.而煤制烯烃工艺对环境影响较大,仍具有一定改进空间.总体来看,经过近十年发展,我国乙烯行业对资源利用效率和缓解尾气排放两方面都有显著的提升.