2017年, 第25卷, 第5期　刊出日期：2017-05-15

  

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综述与展望
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  苯选择性加氢钌催化剂的研究及应用进展

  周伟, 王克明, 王红琴, 安霓虹

  工业催化. 2017, 25(5): 1-5. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2017.05.001

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  苯选择性加氢钌催化剂广泛用于合成环己醇/酮,进而制备己内酰胺、己二酸、尼龙、聚酰胺等高附加值的精细化工产品。与传统工艺路线相比,苯选择性加氢技术路线具有安全环保和节能高效的特点,其中,催化反应体系是该技术路线的关键要素。重点概述了近年来苯选择性加氢钌催化剂的研究进展、工业应用现状及市场前景。
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  甲苯氧酰化反应制备苯甲醇研究进展

  刘军晓, 邱鹏远, 杨运信

  工业催化. 2017, 25(5): 6-10. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2017.05.002

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  烯烃和芳香烃通过氧酰化反应直接制备羧酸酯具有简单、直接和高效的特点。甲苯通过氧酰化反应制备苯甲醇醋酸酯是该反应的重要应用之一,反应产物苯甲醇醋酸酯和苯甲醇醋酸酯水解生成的苯甲醇是重要的化工原料,工艺路线绿色环保。对甲苯氧酰化反应机理、催化剂组成和载体对催化剂活性的影响、工艺条件的优化以及催化剂失活及再生等方面的研究进展进行综述,现有的甲苯氧酰化催化剂活性较高并可通过再生循环使用,降低了催化剂应用成本。随着苯甲醇醋酸酯、苯甲醇以及苯甲醛等需求的增大和环保要求提高,甲苯氧酰化工艺工业应用前景广阔。
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  聚α-烯烃合成油及其加氢工艺的研究进展

  王孟南, 刘忠文, 张勇, 何观伟

  工业催化. 2017, 25(5): 11-15. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2017.05.003

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  聚α-烯烃合成油是所有合成润滑油基础油中性能最优异的一种,具有黏度指数高、低温性能和高温氧化安定性好、抗燃性好及挥发性低等优点,是未来应用广泛的合成基础油,市场需求持续增加。综述聚α-烯烃基础油及其加氢工艺、加氢精制催化剂的研究现状。传统聚α-烯烃合成油生产工艺有乙烯齐聚法和石蜡裂解法等,潞安煤制油工艺和天然气制油工艺等新工艺也开始兴起。加氢精制工艺对提高聚α-烯烃合成油的质量起着至关重要的作用,北京燕化聚华工贸有限公司两段加氢精制工艺和中国石油兰州润滑油厂聚α-烯烃合成油加氢精制处理工艺均极大改善了聚α-烯烃合成油的质量。聚α-烯烃合成油加氢精制效果很大程度取决于加氢精制催化剂性能,要求加氢精制催化剂具有较高的选择性和较好的稳定性。
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  以氨为氮源的C-N偶联反应研究进展

  杨琴

  工业催化. 2017, 25(5): 16-21. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2017.05.004

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  C-N偶联反应是合成芳香胺的重要手段,咪唑、脂肪胺和氨常用作该反应的氮源。氨是最简单的氮化合物,应用在该反应中不仅廉价而且更加绿色环保。然而,由于氨结构以及偶联后产物结构使其存在一定的挑战性。各种催化体系的出现实现了以氨为氮源的C-N偶联反应。综述钯和镍在均相、多相体系中催化氨为氮源的C-N偶联合成苯胺类化合物的反应。这类金属催化剂催化活性较高,但存在进一步偶联生成二级胺的问题,且催化剂成本偏高。铜作为廉价金属在C-N偶联反应中的应用一直受到关注,重点介绍各种常见的铜盐、铜纳米材料和负载型铜催化剂等在氨为氮源的C-N偶联反应中的应用。
催化剂制备与研究
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  氨水沉淀-胶溶-EISA法合成介孔氧化铝

  顾彬, 时宇, 荣欣, 孙承林, 于宁, 陈东, 翟思明

  工业催化. 2017, 25(5): 22-27. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2017.05.005

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  以廉价且无毒的无机铝盐为铝源,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,结合氨水沉淀-胶溶-溶剂挥发自组装(EISA)方法,合成介孔氧化铝。考察胶溶过程中n(HNO₃):n(Al³⁺)及n(CTAB):n(Al³⁺)对合成介孔氧化铝的孔径、孔容及比表面积等结构的影响。结果表明,加入HNO₃胶溶和CTAB模板剂均可以提高合成介孔氧化铝的孔道有序度。当n(HNO₃):n(Al³⁺)=0~0.5时,氧化铝的有序度随着n(HNO₃):n(Al³⁺)的增加而增加。而有序度随着n(CTAB):n(Al³⁺)先增后降,当n(CTAB):n(Al³⁺)=0.1时有序度最好。n(CTAB):n(Al³⁺)过高,导致孔径分布范围变宽。氧化铝的孔径、孔容和比表面积主要受n(CTAB):n(Al³⁺)的影响。
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  沉积-沉淀法制备Pd-Cu/凹凸棒土催化剂及其常温潮湿环境下CO催化氧化性能

  徐亚琳, 李潇, 吕婷婷, 张晋熙, 王永钊, 赵永祥

  工业催化. 2017, 25(5): 28-32. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2017.05.006

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  采用沉积-沉淀法制备Pd-Cu/凹凸棒土(PC/APT)催化剂,以CO氧化为探针反应,在连续流动微反装置上考察其常温潮湿环境下CO催化氧化性能。作为对比,同时采用常规浸渍法制备催化剂。通过N₂物理吸附-脱附、 XRD、FT-IR和TPR等对催化剂结构和性质进行表征。结果表明,与浸渍法制备的催化剂不同,采用沉积-沉淀法制备的PC/APT催化剂上Cu物种分别以Cu₂Cl(OH)₃和CuO形式存在,其中,Cu₂Cl(OH)₃物种与Pd物种间相互作用较强,催化剂还原性能显著提高,表现出良好的CO催化氧化活性。在空速6 000 h^-1、CO体积分数0.5%和水蒸汽体积分数3.3%条件下,采用沉积-沉淀法制备的PC/APT催化剂上CO转化率大于84%的时间不低于160 min。
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  过渡金属Ni对Pd/Al₂O₃催化剂甲烷催化燃烧性能的影响

  石秀娟, 梁文俊, 李坚, 何洪

  工业催化. 2017, 25(5): 33-38. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2017.05.007

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  考察过渡金属Ni对Pd/Al₂O₃催化剂甲烷催化燃烧活性的影响以及过渡金属负载量及循环条件对甲烷降解性能的影响,采用扫描电镜、N₂吸附-脱附以及H₂程序升温还原技术对催化剂进行表征。结果表明,过渡金属Ni的添加对催化剂在(375~475) ℃下的甲烷催化燃烧活性产生影响。催化剂经多次重复使用后,催化燃烧活性提高。分析原因为经过渡金属Ni改性后,可与载体形成NiAl₂O₄尖晶石,促进活性组分形成较小晶粒,并改善活性组分分散度,提高催化剂催化活性。
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  酸活化蒙脱土负载钴催化剂的F-T合成性能及ZrO₂的助剂效应

  王艳娇

  工业催化. 2017, 25(5): 39-44. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2017.05.008

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  考察ZrO₂助剂对酸活化蒙脱土(Acid-MMT)负载钴催化剂(Co/Acid-MMT)的F-T合成性能的影响。结果表明,ZrO₂的加入改变了Co的还原行为和产物分布,明显提高催化剂的分散度、还原度、CO转化率和C₅₊选择性。随着ZrO₂含量增加,Co和Acid-MMT载体的相互作用逐渐减弱,同时Co和ZrO₂物种的相互作用逐渐增强,CO转化率和C₅₊选择性逐渐降低。
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  拟薄水铝石对加氢异构化催化剂性能的影响

  张芳, 王勇利, 吕宏安, 何观伟

  工业催化. 2017, 25(5): 45-48. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2017.05.009

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  研究3种不同孔结构的拟薄水铝石粉体对加氢异构化催化剂物化性质和蜡加氢异构化反应性能的影响,采用XRD、BET、FT-IR和NH₃-TPD表征拟薄水铝石和由其制备的加氢异构化催化剂的物化性能,并在固定床反应器上评价催化剂的异构化性能。结果表明,3种拟薄水铝石的物相相同,以羟基峰强度和胶溶能力较强的拟薄水铝石制备的异构化催化剂比表面积和孔容最大、酸性最弱、蜡加氢异构化性能最佳,所得润滑油基础油凝点<-30 ℃,黏度指数>180,满足高品质润滑油基础油的要求。
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  静电纺丝法制备Y掺杂ZnO纳米材料及其光催化性能

  魏晋军, 马书懿

  工业催化. 2017, 25(5): 49-52. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2017.05.010

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  通过调节前驱液组分,使用电纺丝法和焙烧工艺,制备Y掺杂ZnO纳米颗粒,采用透射电子显微镜、X射线衍射、光致发光光谱、N₂吸附-脱附和XPS等进行表征。结果表明,Y掺杂ZnO材料具有明显的球形结构,与纯ZnO相比,纳米粒径更小,结构更疏松,具有较大的比表面积,晶体材料的禁带宽度相应变窄。光催化污染物降解实验表明,Y掺杂ZnO能够提高ZnO材料的光催化性能,Y掺杂物质的量分数为0.25%时,光催化降解性能最好,表明Y掺杂是一种有效提高ZnO材料光催化性能的改性手段。
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  Co改性活性炭吸附NO的实验研究

  李水静, 李坚, 何洪, 梁文俊

  工业催化. 2017, 25(5): 53-57. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2017.05.011

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  采用Co(NO₃)₂对活性炭进行改性,考察浸渍浓度和吸附温度等条件对活性炭吸附NO性能的影响,并对已吸附NO的0.3 mol·L^-1的Co(NO₃)₂改性活性炭进行再生。通过BET、SEM、吸附等温线和FT-IR表征样品的比表面积、颗粒形貌和表面官能团。结果表明,当浸渍溶液浓度为0.3 mol·L^-1时,吸附效果最佳,80 min时吸附效率达88.90%。活性炭的吸附效率随着温度升高而降低,用0.3 mol·L^-1 Co(NO₃)₂改性的活性炭在200 ℃时的吸附效率大于90%,并可持续50 min。SEM和FT-IR表征结果表明,在Co(NO₃)₂改性的活性炭表面和孔隙生成了Co₃O₄,促进NO催化氧化为NO₂并进行吸附。加热再生后的0.3 mol·L^-1Co(NO₃)₂改性活性炭对NO的吸附效率在60 min内仍高于88.90%,再生效果较好,可持续再生利用。
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  载体对不饱和醛/酮中C=O选择性加氢催化剂性能的影响

  崔静, 闫江梅, 王昭文, 杨乔森, 张之翔

  工业催化. 2017, 25(5): 58-60. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2017.05.012

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  研究载体活性炭对沉淀法制备的Pd/C催化剂催化活性的影响,在不饱和醛/酮加氢反应中通过考察载体粒度和试剂改性等条件对催化剂催化活性以及C=O选择性的影响。结果表明,将粒度(100~200)目的活性炭在80 ℃的10%HNO₃溶液中浸泡120 min,洗涤干燥后得到活性炭载体制备的Pd/C催化剂具有较高的活性和C=O选择性,不饱和醛转化率达95.2%,不饱和醇选择性达96.3%。
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  助剂对莫西沙星侧链合成用钯炭催化剂性能的影响

  朱柏烨, 耿克伟, 牟博, 李岳锋

  工业催化. 2017, 25(5): 61-63. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2017.06.013

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  采用浸渍法制备不同助剂的钯炭催化剂,考察不同金属硝酸盐、酸根离子和甲酸镍用量对莫西沙星侧链合成用钯炭催化剂的影响。结果表明,助剂镍能够提高催化剂催化活性,助剂甲酸镍用量为钯物质的量的15%时,产物收率达96%。不同酸根离子对催化剂催化活性产生一定影响。
有机化工与催化
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  乙炔氢氯化反应低固汞催化剂热稳定性研究及寿命评估

  李健, 蓝国钧, 支林轩, 刘化章, 李瑛

  工业催化. 2017, 25(5): 64-67. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2017.05.014

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  炭负载氯化汞催化剂具有优异的乙炔氢氯化反应催化性能,低汞催化剂核心问题之一是解决催化剂的稳定性。对低固汞催化剂的热稳定性评估方法进行了系统研究,并关联了低汞催化剂的损失率和催速反应条件下的催化剂失活速率之间的关系,完善了低汞催化剂热稳定性评估方法,并对本课题组开发的低固汞催化剂进行了长周期寿命评价。
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  VAH气相醛加氢催化剂在辛醇装置的工业应用

  王海, 沈桂明, 邹华斌

  工业催化. 2017, 25(5): 68-69. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2017.05.015

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  天津渤化永利化工股份有限公司140 kt·a^-1辛醇装置采用中国石油石油化工研究院开发的VAH气相醛加氢催化剂,工业应用结果表明,装置开车一次成功,产品达到国标优级品,催化剂表现出优异的加氢性能。
精细化工与催化
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  丁烯法合成醋酸仲丁酯催化剂及生产工艺探讨

  吕晓东, 王义成, 冷东斌, 张伟, 郑英杰

  工业催化. 2017, 25(5): 70-75. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2017.05.016

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  筛选适合丁烯法合成醋酸仲丁酯反应的树脂催化剂,确定适合醋酸仲丁酯反应的工艺条件,介绍工业装置中不同工艺的差别和A、B、C三套工业装置的实际运行情况,指出醋酸仲丁酯行业的发展方向。结果表明,采用丹东明珠特种树脂有限公司生产的大孔磺酸型树脂A为催化剂,较佳的工艺条件为:空速1.0 h^-1,压力1.5 MPa,酸烯物质的量比2:1~3:1,反应温度(70~90) ℃。工业装置运行数据表明,在反应器数量相同、催化剂装填量和丁烯组成基本相似情况下,使用两种不同树脂催化剂,反应初期的反应温度降低,丁烯总转化率提高。使用两种不同树脂催化剂有利于降低装置能耗和提高单位产品产量。
环境保护与催化
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  MBR-CANON工艺快速启动实验研究

  韩志勇, 殷文翔, 刘新德

  工业催化. 2017, 25(5): 76-80. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2017.05.017

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  在常温条件下,接种普通活性污泥至MBR反应器后间歇运行。以改变曝气时间和曝气量作为主要调控方法,对全程自养脱氮(CANON)工艺的快速启动进行室内实验研究。结果表明,在较低溶解氧条件下,第7天出现亚硝酸盐氮的累积,顺利启动部分亚硝化。随后再降低溶解氧浓度,第54天后,总氮去除负荷达到0.102 kg·m^-3·d^-1,成功启动了CANON工艺。反应器对总氮和氨氮去除率分别为58.87%和88.91%,总氮去除负荷达0.21 kg·m^-3·d^-1。 表明CANON工艺在MBR反应器中可顺利完成快速启动并可完成高效自养脱氮。