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2014年, 第22卷, 第10期 刊出日期:2014-10-15
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综述与展望
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加氢裂化催化剂研究进展
周厚峰;张慧汝;田梦;孙锦昌;张谦温
工业催化. 2014, 22(10): 729-735.
DOI:
10.3969/j.issn.1008-1143.2014.10.001
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加氢裂化技术具有使原料油轻质化和直接生产清洁燃料及优质化工原料功能的工艺技术,是炼油工业中的绿色环保技术。随着全球石油趋向重质化、劣质化、环保法规日益严格、石油产品需求结构发生改变和中间馏分油需求的增加,促使对加氢裂化技术开发的深入。加氢裂化催化剂是加氢裂化技术的核心。我国现已拥有化工原料型、中间馏分油、尾油型和无定形催化剂的生产技术,UOP公司在加氢裂化段主要开发了灵活型、多产石脑油型以及多产中间馏分油型3大类催化剂;Chevron公司是最早开发加氢裂化技术的公司,开发了非贵金属无定形、非贵金属分子筛和贵金属分子筛3大类加氢裂化催化剂;Albemarle公司开发了KF-860加氢裂化预处理催化剂;Criterion公司开发了新型氧化铝载体,重点调节活性金属与载体之间的作用力,开发了新一代加氢预精制催化剂DN-3630。在新一代催化剂研发中,注重对微孔分子筛的开发和改性,使研制的催化剂具有很好的活性和稳定性等综合性能,由于微孔分子筛和介孔分子筛在酸性和孔结构上达到互补,随着介孔分子筛和微孔分子筛的相结合,微孔-介孔复合材料给加氢裂化催化剂的研发带来了新的发展机遇。
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草酸二甲酯气相法加氢制乙二醇催化剂研究进展
付金萍;赵洋;周强;王树华;吴周安;谢冠群;罗孟飞
工业催化. 2014, 22(10): 736-746.
DOI:
10.3969/j.issn.1008-1143.2014.10.002
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乙二醇是重要的化工原料,广泛应用于阻冻剂、燃料电池和聚酯工业等领域。传统制备乙二醇路线有基于石油路线的环氧乙烷水合法以及基于煤和天然气路线的C
1
合成法。C
1
路线合成乙二醇是CO氧化偶联生成草酸二甲酯,草酸二甲酯再催化加氢合成乙二醇。设计和制备高效草酸二甲酯加氢催化剂是实现煤制乙二醇工业化关键。草酸二甲酯加氢催化剂主要有Ru基均相催化剂和Cu基非均相催化剂,其中,无Cr的Cu基催化剂(Cu/SiO
2
) 是研究重点。影响Cu/SiO
2
催化性能的主要有载体、制备方法和助剂。载体类型不仅影响活性物种与载体之间的相互作用,而且影响活性物种分散度,具有高表面积和有序介孔结构的载体能够提高Cu物种分散度,从而显著提高催化剂活性。制备Cu/SiO
2
催化剂的方法有蒸氨法、浸渍法、沉积沉淀法、离子交换法和溶胶-凝胶法等。蒸氨法制备的Cu/SiO
2
形成铜氨络合离子,使Cu物种得到很好分散,还原后催化剂表面Cu+含量较高。Mo、Co、Ni和B等助剂的添加可以调变Cu物种的价态和分散度,提高催化剂性能。添加助剂时,要综合考虑助剂的引入对催化剂酸碱性质、活性物种分散度和载体孔径结构等的影响。研究认为,草酸二甲酯加氢机理是Cu
0
与Cu
+
的协同作用,Cu
0
是催化剂上的活性位点,活化H
2
;Cu
+
起亲电子的L酸作用,激化CO键提高草酸二甲酯中酯基的反应。催化剂失活的主要原因是产物乙醇酸甲酯在催化剂表面较难脱附以及反应过程中催化剂烧结。Cu/SiO
2
催化剂存在热稳定性差等缺陷,制备高稳定Cu基催化剂是今后发展方向。
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新型高效铬系催化剂的研究进展
王登飞;王立明;孙宏伟;郭峰;杜威
工业催化. 2014, 22(10): 747-750.
DOI:
10.3969/j.issn.1008-1143.2014.10.003
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铬系乙烯聚合催化剂是近年来烯烃聚合催化剂的研究热点。与其他类型催化剂相比,铬系催化剂生产的聚乙烯产品分子量分布宽、分子量高,且聚合物中含有少量的长支链。但由于铬系催化剂的高毒性、引发诱导期长和分子量控制难度大等缺点,通常利用钛和铝对其进行改性。对近年来国外新型高效铬系乙烯聚合催化的研究进展进行重点综述,讨论近年来乙烯聚合用高效铬系催化剂的品种和国内外研发现状。我国铬系催化剂的设计与合成起步较晚,进步较快,尽快在现有工业装置上实现催化剂的国产化具有重要意义。
催化剂制备与研究
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拟薄水铝石结构对γ-氧化铝水热稳定性的影响
李翠;刘化章;陈珍珍;李瑛
工业催化. 2014, 22(10): 751-755.
DOI:
10.3969/j.issn.1008-1143.2014.10.004
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氧化铝作为常用工业催化剂载体,其水热稳定性对催化剂寿命起至关重要作用。采用N2吸附、扫描电镜、X射线衍射、傅里叶红外光谱和NH
3
-TPD等对拟薄水铝石经800 ℃(升温速率10 ℃·min
-1
)焙烧4 h得到的氧化铝及水热处理后的氧化铝结构进行表征,研究拟薄水铝石结构对γ-Al
2
O
3
水热稳定性的影响。结果表明,拟薄水铝石前驱体结晶程度越好,焙烧所得γ-Al
2
O
3
的表面羟基越少,酸性越弱,水热稳定性越好。
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杂多酸/Fe3O4磁性催化剂的制备及其对次甲基蓝溶液的降解
包沙日勒敖都;王天舒;刘宗瑞;刘景海;段莉梅
工业催化. 2014, 22(10): 756-760.
DOI:
10.3969/j.issn.1008-1143.2014.10.005
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采用浸渍法将磷钨酸、磷钼酸和硅钨酸等杂多酸负载在Fe3O4磁性材料上,并将杂多酸/Fe3O4磁性材料作为光催化剂用于降解次甲基蓝溶液,考察了光源类型(紫外光与太阳光)、杂多酸种类及催化剂用量等对光催化降解效果的影响。结果表明,在250 W汞灯照射、次甲基蓝溶液浓度20 mg·L-1、降解体系pH=5.5、光催化剂用量30 mg和光催化120 min条件下,次甲基蓝降解率达85%,负载型杂多酸/Fe3O4磁性催化剂对次甲基蓝的降解效果明显优于相应单一的Fe3O4或杂多酸催化剂。
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Ni-Fe/C催化剂制备及其催化苯酐选择性加氢制苯酞
顾运江;王维;李振斌;魏作君;刘迎新
工业催化. 2014, 22(10): 761-764.
DOI:
10.3969/j.issn.1008-1143.2014.10.006
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以NaBH4对疏水活性炭进行处理,采用等体积浸渍法制备疏水活性炭负载掺杂助剂Fe的Ni基催化剂,用于苯酐液相选择性加氢制苯酞,考察Ni含量和活性炭处理对催化剂性能的影响。结果表明,疏水活性炭经NaBH4处理后制备的15%Ni-Fe/C催化剂对苯酐加氢表现出很好的催化性能,在180 ℃、4.0 MPa、苯酐5.0 g、催化剂用量以Ni占原料质量的1%计和甲苯50 mL条件下,苯酐转化率为100%,苯酞选择性为95.2%,催化剂重复使用5次,仍保持很好的活性和选择性。
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典型SCR脱硝催化剂钾中毒特征研究
车垚;陶莉;周艳明
工业催化. 2014, 22(10): 765-769.
DOI:
10.3969/j.issn.1008-1143.2014.10.007
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以钾为代表的碱金属元素是引发SCR催化剂中毒的主要来源,通过浸渍法制备钾中毒催化剂,比较钾盐种类和钾盐浓度对催化剂脱硝活性的影响。结果表明,随着钾盐浓度的增加,催化剂比表面积下降,并出现板结现象;在KNO3、K2SO4和KCl钾盐中,同浓度下KCl造成的催化剂失活最严重。钾中毒对催化剂孔径结构和V2O5在载体TiO2上的分散度影响不显著;催化剂吸附表面因中毒会有粒子积聚成团,从而增大催化剂表面粗糙度;同时,钾中毒导致催化剂表面酸性位点的毒害,与新鲜催化剂相比,中毒后催化剂表面总酸量下降约62%。
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不同载体负载的Mo基甲烷化催化剂
秦绍东;龙俊英;田大勇;汪国高;杨霞;孙守理;孙琦
工业催化. 2014, 22(10): 770-774.
DOI:
10.3969/j.issn.1008-1143.2014.10.008
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研究γ-Al
2
O
3
、CeO
2
和ZrO
2
负载的Mo基催化剂性质及其甲烷化性能。采用N2物理吸附、H
2
程序升温还原、X射线衍射和透射电镜对催化剂进行表征,使用固定床,在550 ℃、3 MPa、5 000 h
-1
、V(H
2
)∶V(CO)=1.0且含有H2S的合成气中对催化剂甲烷化性能进行测试。结果表明,3种载体中,Mo在ZrO
2
载体上分散度最高,甲烷化反应中Mo/ZrO
2
催化剂活性最高; CeO
2
负载的Mo相抗烧结能力最强,甲烷化反应中Mo/CeO
2
催化剂稳定性最好。
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甲醇制烯烃催化剂SAPO-34分子筛的制备和喷雾成型
张奇;王涯;陈胜利;高玉李;蒋永杰
工业催化. 2014, 22(10): 775-779.
DOI:
10.3969/j.issn.1008-1143.2014.10.009
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SAPO-34分子筛用于催化甲醇转化制烯烃,乙烯和丙烯选择性高,是很好的甲醇制烯烃催化剂。由于SAPO-34分子筛失活速率快,甲醇制烯烃反应器通常是连续循环再生的流化床反应器,SAPO-34分子筛必须喷雾成型并达到一定抗磨强度后才能使用。在50 L反应釜合成了SAPO-34分子筛,并在中试喷雾装置上,以SAPO-34为活性组分喷雾成型甲醇制烯烃催化剂。结果表明,喷雾成型甲醇制烯烃催化剂的抗磨损指数为1.58%·h-1,抗磨性能达到工业应用要求,与两种工业甲醇制烯烃催化剂对比,喷雾成型甲醇制烯烃催化剂寿命最长,达260 min,乙烯、丙烯选择性以及乙烯+丙烯总选择性在对应的各个反应时间点均最高,260 min分别达到49.09%、35.05%和84.98%。
综述与展望
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离子液体助催化合成醋酸乙烯
尹利娟;刘作华;杜军;陶长元
工业催化. 2014, 22(10): 780-784.
DOI:
10.3969/j.issn.1008-1143.2014.10.010
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以醋酸汞为催化剂,在乙炔空速(152~164) h-1、冰醋酸用量20 mL、常压和85 ℃条件下,均相催化反应4 h合成醋酸乙烯,产率仅约3.5%。实验得出最优化醋酸汞用量为10 mmol,在最优化条件下探索了离子液体1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([emim]OAc)作为助剂改善均相催化体系对醋酸乙烯产率和选择性的影响。[emim]OAc加入量为15 mmol时,醋酸乙烯产率提高至16.5%,选择性达80.7%。密度泛函数理论模拟计算得出离子液体的加入能促进乙炔分子的CC键和键角发生变化,证明其有助于活化乙炔分子。傅里叶红外光谱和差热热重分析经过洗涤的反应沉淀物,发现离子液体很容易被洗掉。
催化剂制备与研究
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耐硫甲烷化催化剂的研究
贾中宝;杨振;熊杰明;孙锦昌;张谦温
工业催化. 2014, 22(10): 785-790.
DOI:
10.3969/j.issn.1008-1143.2014.10.011
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null
石油化工与催化
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碳二前脱丙烷工艺前加氢催化剂的性能评价
车春霞;韩伟;唐瑜;梁玉龙;钱颖;谭都平
工业催化. 2014, 22(10): 791-793.
DOI:
10.3969/j.issn.1008-1143.2014.10.012
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国内采用碳二前加氢工艺的乙烯装置总产能达11.74 Mt·a
-1
,因此开展碳二前加氢催化剂的研究具有重要意义。采用分步浸渍法制备负载型Pd-Ag/α-Al
2
O
3
碳二前脱丙烷工艺前加氢催化剂,并与同类进口催化剂进行1 000 h对比评价。结果表明,Pd-Ag/α-Al
2
O
3
催化剂1 000 h乙炔转化率为91%,丙炔+丙二烯转化率为33%,乙烯选择性为55%,总体性能与进口催化剂相当。
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国产络合铁法液相氧化还原硫磺回收脱硫溶剂研究及工业应用
徐西娥;王军峰;张伍;叶茂昌
工业催化. 2014, 22(10): 794-797.
DOI:
10.3969/j.issn.1008-1143.2014.10.013
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通过实验室模拟性质和组成相似的炼油厂酸性气,在类似于LO-CAT硫磺回收装置工艺操作条件下,对国产络合铁法液相氧化还原催化剂进行了适应性研究。在陕西延长石油(集团)有限责任公司炼化公司延安炼油厂LO-CAT硫磺回收装置进行了工业试用,结果表明,国产络合铁法液相氧化还原催化剂完全可以替代国外专用脱硫溶剂,净化后尾气硫化氢平均含量3.2×10-6,硫回收率大于99.95%,每吨硫磺加工成本降低10%,各项技术经济指标均优于进口脱硫溶剂。
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FH-98A型与FHUDS-6型催化剂级配技术生产国V柴油的工业应用
李铖;樊玉光;金德浩;王军峰
工业催化. 2014, 22(10): 798-800.
DOI:
10.3969/j.issn.1008-1143.2014.10.014
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陕西延长石油(集团)有限责任公司炼化公司延安石油化工厂1.4 Mt·a-1柴油加氢装置在不全部更换催化剂情况下,采用FH-98A型与FHUDS-6型催化剂级配技术生产国Ⅴ柴油。工业应用结果表明,相同操作条件下,柴油产品硫含量由28 μg·g
-1
降至小于10 μg·g
-1
,氮含量由26 μg·g
-1
降至小于10 μg·g
-1
,脱硫和脱氮率由97.0%提高至99.0%,装置单位能耗基本持平,较设计值约降30%,柴油质量达国Ⅴ标准要求。
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YD-CADS汽油超深度催化吸附脱硫技术中试研究
王军峰;陈兵;罗万明;金德浩;刘宏伟;李铖;李志刚
工业催化. 2014, 22(10): 801-803.
DOI:
10.3969/j.issn.1008-1143.2014.10.015
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陕西延长石油(集团)有限责任公司炼化公司和中国科学院大连化学物理研究所共同开发的YD-CADS汽油固定床超深度催化吸附脱硫组合技术,以全馏分FCC汽油为原料生产超低硫清洁汽油,采用脱二烯烃和催化吸附脱硫串联固定床工艺,具有流程短、投资低、占地少和操作简单等优点。中试结果表明,处理硫含量约100 μg·g
-1
的FCC汽油时,汽油产品硫含量小于10 μg·g
-1
,烯烃饱和小于2%,研究法辛烷值损失小于0.8个单位,目的产品汽油收率大于99%,化学氢耗小于0.2%。
精细化工与催化
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熔融-固相酯化法合成季戊四醇四氯乙酸酯
郑晓凤;刘海舰;张然
工业催化. 2014, 22(10): 804-808.
DOI:
10.3969/j.issn.1008-1143.2014.10.016
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季戊四醇衍生物分子具有高度对称性,在科研和工业领域用途广泛。季戊四醇与氯乙酸缩合反应,由于季戊四醇的溶解局限性,难以实现溶液合成。在无溶剂条件下,以SO
4
2-
/TiO
2
-SnO
2
固体超强酸为催化剂,通过熔融-固相酯化法进行季戊四醇四氯乙酸酯的合成,考察催化剂用量、反应物物质的量比、反应时间和反应温度等对酯化反应的影响。结果表明,在催化剂用量为反应物总质量的4%、n(季戊四醇)∶n(氯乙酸)=1∶4.2、反应温度170 ℃和反应时间6 h条件下,季戊四醇四氯乙酸酯产率为98.7%。对产物进行了IR和1H NMR表征。
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