合成液体燃料的活性炭负载钴基催化剂的反应性能

在固定床等温积分反应器中,考察了活性炭负载钴基催化剂(Co/AC)的费托(F-T)合成反应性能,采用BET、H2-TPR和SEM等方法对Co/AC催化剂进行了表征。表征结果显示,Co/AC催化剂孔道属于微孔和中孔的混合结构,可用纯H2还原,还原温度选取350~400℃。实验结果表明,升高反应温度和反应压力、减小气态空速、增加原料气中H2与CO的摩尔比(H2/CO比),有利于提高CO的转化率;升高反应压力、降低反应温度、减小气态空速及原料气H2/CO比有利于高碳烃和高碳醇的生成。Co/AC催化剂用于F-T合成较优的工艺条件为:反应温度230℃,反应压力4.0M Pa,原料气H2/CO比2.00,气态空速2 000h-1。在该反应条件下,CO转化率为20.1%,CH4、低碳烃(C2~4)、高碳烃(C+5)、低碳醇(C1~5OH)及高碳醇(C+6OH)的选择性分别为19.1%,24.1%,36.5%,15.8%,4.5%。     

甲醇气相羰基化非铑非卤素新催化体系研究Ⅴ.载体对催化剂气相羰基化性能的影响

以活性炭、三氧化二铝、二氧化硅作载体制备了一系列负载的钼催化剂 ,并对甲醇常压下直接气相羰基化进行了研究 ,实验发现载体对催化剂的羰化性能非常敏感。活性炭是最佳的催化剂载体 ;Mo/γ Al2 O3 催化剂虽甲醇转化率高 ,但羰化产物选择性低 ;而Mo/SiO2 催化剂不仅甲醇转化率低、而且羰化选择性几乎为零。实验对催化剂的CO、NH3化学吸附与羰基化性能的关系进行了分析 ,结果表明 :催化剂的酸性对甲醇的转化十分重要 ,催化剂对CO的化学吸附是决定羰化反应选择性的关键。此外 ,本文提出了甲醇裂解成甲基正离子与一氧化碳作用的直接气相羰基化的催化机理     

用醇相气相羰化非铑非卤素新催化体系研究Ⅴ．载体对催化剂气相基化性能的影响

以活性炭、三氧化二铝、二氧化硅作载体制备了一系列负载的钼催化剂,并对甲醇常压下直接气相羰基化进行了研究,实验发现载体对催化剂的羰化性能非常敏感。活性炭是最佳的催化剂载体;Mo/γ-AI2O3催化剂虽甲醇转化率高,但羰化产物选择性低;而Mo/SiO2催化剂不仅甲醇转化率低、而且羰化选择性几乎为零。实验对催化剂的CO、NH3化学吸附与羰基化性能的关系进行了分析,结果表明：催化剂的酸性对甲醇的转化十分重要,催化剂对CO的化学吸附是决定羰化反应选择性的关键。此外,本文提出了甲醇裂解成甲基正离子与一氧化碳作用的直接气相羰基化的催化机理。     

ZrO_2改性Co/活性炭催化剂对浆态床Fischer-Tropsch合成反应的催化性能

考察了ZrO2改性Co/活性炭(Zr-Co/AC)催化剂在浆态床反应器中的Fischer-Tropsch合成反应性能及反应条件对催化剂活性和选择性的影响。实验结果表明,适量添加ZrO2助剂可明显提高Co/AC催化剂对Fischer-Tropsch合成反应的催化活性,降低甲烷的选择性并提高C5+烃的选择性。当Zr-Co/AC催化剂(Co质量分数为15%)中Zr的质量分数由0增加到6%时,CO的转化率从36.4%增加到67.9%,甲烷选择性从15.4%降低到10.1%,而C5+烃的选择性从71.4%增加到79.3%。当Zr-Co/AC催化剂中Co质量分数为15%、Zr质量分数为2%时,适宜的反应条件为:温度493～503K、压力2.5～3.5MPa、气态空速500～2000h-1、催化剂在浆态液中的体积分数为2.50%。在此条件下催化剂的活性和C5+烃的选择性较高。     

整体式催化剂上CO在富氢气氛下的选择性氧化

以蜂窝状堇青石为载体,负载Co-Pt/γ-Al2O3催化剂,对富氢气氛下CO的选择性氧化反应进行了考察.结果表明,当CO体积分数低于ψ∞=0.02和V(O2)/V(CO)=1时,在120℃可获得接近100%的CO转化率,而O2选择性达到51%.与颗粒状催化剂相比,整体式催化剂同样呈现出优良的催化性能,但催化剂床层的温差更大.     

反应条件对Co/SBA-15催化剂Fischer-Tropsch合成性能的影响

采用初湿浸渍法制备了 Co/SBA—15催化剂,采用 N_2物理吸附、X 射线衍射和透射电子显微镜等方法对载体和催化剂进行了表征;在小锈钢固定床反应器中,对 Co/SBA—15催化剂的 Fischer—Tropsch 合成性能进行r评价,考察了反应温度、反应压力及合成气空速对 CO 转化率和产物选择性的影响,得到了 CO 转化率与反应温度、反应压力和合成气空速间的定量关系,并给出了数学表达式。实验结果表明,CO 转化率与反应温度呈指数关系、与反应压力呈线性关系、与合成气空速呈反比关系,过高或过低的反应温度、低反应压力和大合成气空速都不利于长链烃的生成。同时考察了反应时间对 Co/SBA-15催化剂 Fischer-Trop-sch 合成性能的影响。随反应时间的延长,CO 转化率降低,产物选择性变化不大,在考察反应温度、反应压力及合成气空速的影响时,可以忽略反应时间的影响。     

Co负载量对Co/SBA-15催化剂在Fischer-Trosch合成反应中性能的影响

采用初湿浸渍法制备了不同Co负载量的Co/SBA-15催化剂。通过N2吸附-脱附、透射电子显微镜、X射线衍射和程序升温还原等方法对催化剂进行了表征。在固定床反应器中评价了催化剂的Fischer-Tropsch合成反应性能。实验结果表明,负载Co后,载体的介孔结构保持完好。负载的Co填充或堵塞了载体的部分孔道,催化剂的BET比表面积和总孔体积下降,平均孔径增大。Co负载量(质量分数)为20%时,Co物种的粒子尺寸最小、分散度最高。Co负载量在40%以内时,随Co负载量的增加,与载体之间强相互作用的Co物种增多,催化剂的还原难度增大。Co负载量为40%时,CO的转化率最大;Co负载量为20%时,C5+烃的收率最大。最佳的Co负载量为20%。     

碳纳米管的改性及对Co/CNTs催化剂费托-合成反应性能的影响

对碳纳米管(CNTs)通过化学处理等方法改性进行了研究。结果表明,改性处理可有效提高CNTs的比表面积和其表面的含氧基团数量,其中硝酸共沸回流处理的效果最好,随着硝酸浓度增加可提高处理效果。使用硝酸改性后的CNTs通过等体积浸渍法制备的Co/CNTs费-托反应催化剂,显著提高了CO转化率,CH4选择性略有增加,C5+选择性略有降低,这与催化剂表面Co分散度提高且其颗粒直径较小有关。     

Co-Ru/γ-Al_2O_3催化剂的F-T合成性能

以NH_4NO_3水溶液预处理的γ-Al_2O_3为载体,采用浸渍法制备了Co/γ-Al_2O_3催化剂,考察了添加少量贵金属Ru对Co/γ-Al_2O_3催化剂F-T合成性能的影响。实验结果表明,添加Ru可作为氢溢流源促进Co物种的还原,另外,Ru与Co相互作用形成易还原的Co-Ru物种,导致催化剂表面Co物种的还原温度降低,Co物种容易还原,反应过程中可利用的表面金属Co原子数增加;Ru可增加Co/γ-Al_2O_3催化剂表面桥式CO吸附的强度,使CO便于离解;添加少量Ru能明显提高Co/γ-Al_2O_3催化剂的活性和重质烃C_5~+的选择性。在原料气n(H_2):n(CO)=2.0、反应温度493K、压力1.5 MPa、气态空速500 h~(-1)下,15.0%Co-0.4% Ru/γ-Al_2O_3催化剂上CO的转化率和C_5~+的选择性分别为85.39%和84.28%。     

等离子体协同Co/ZSM-5催化CO2加氢制低碳烃

采用浸渍法制备了负载型Co基催化剂,并在介质阻挡放电低温等离子体反应器中研究了其对CO₂加氢转化生成低碳烃反应的催化性能,考察了载体、Co负载量,以及催化助剂对催化剂性能的影响,探讨了催化剂活性相、等离子体与催化剂的协同作用机理,分析了在等离子体体系中CO₂加氢制低碳烃可能的反应路径。结果表明,在介质阻挡放电反应器中,等离子体与Co基催化剂具有显著协同作用,在常压、低温下,CO₂加氢可生成一定量的C₂~C₄低碳烃。以Co质量分数为15%的Co/ZSM-5为催化剂时,CO₂转化率达45.0%;C₂~C₄选择性为13.7%。催化助剂Ni的加入可以进一步提高CO2的转化率和C2~C4的选择性。当Ni-Co/ZSM-5催化剂中m(Co)/m(Ni)为4∶1时,C₂~C₄转化率达52.3%,C₂~C₄选择性达17.9%。     

异辛酸钴合成工艺的研究

考察了硫酸钴体系沉淀法合成异辛酸钴工艺中皂化率、物料比、反应温度和时间等因素对合成的影响,确定了合成的最佳工艺条件,建立了水相中钴的回收利用新工艺。将整个工艺应用于全流程小试试验中,可保证钴的单程转化率达９８０％以上,产品的单程收率达９６０％,总转化率达到９９９９％,总收率平均达到９９０％。     

用邻二甲苯液相氧化制备邻甲苯甲酸

介绍了采用空气作氧化剂、环烷酸钴作催化剂,由邻二甲苯液相氧化制备邻甲苯甲酸的方法。在中型半连续鼓泡床反应器上,评价了反应温度、反应压力、空气流量以及反应时间对邻甲苯甲酸单程收率的影响。结果表明,制备邻甲苯甲酸的最佳反应温度125℃,反应压力0.25mpa,空气表观流速0.011m/s,反应时间3h。在此条件下,邻甲苯甲酸单程收率为43.2%。     

对偶氮变色酸苯基萤光酮分光光度法测钴的研究

对偶氮变色酸苯基萤光酮是新合成的有机显色剂,用于分光光度法测钴。研究了在表面活性剂溴代十六烷基吡啶（质量分数为0．1％）存在下,钴与对偶氮变色酸苯基萤光酮的显色反应。结果表明,在缓冲溶液pH为9．2的碱性条件下形成深蓝色的三元络合物,其最大吸收峰在614nm,表观摩尔吸光系数为1．5×10^5L／（mol·cm）,钴浓度在0—6mg／25L范围内符合比尔定律。     

吡啶-2-羧酸钴制备、表征及羰化催化性能研究

研究了吡啶 2 羧酸钴的合成方法 ,并用IR、TG DSC及元素分析进行了结构表征。催化羰化实验结果表明 ,吡啶羧酸钴对甲醇氧化羰化合成碳酸二甲酯具有良好的催化活性。在催化剂浓度为 0 0 1 2mol·dm- 3,1 2 0℃ ,2 0MPa ,CO与O2 进气分压比 2∶1 ,反应时间 8h的条件下 ,甲醇转化率为 8 38% ,碳酸二甲酯选择性大于 99%。     

钾助剂对Co/SiO2费-托合成催化剂性质及反应性能的影响

 考察了钾（K）助剂 (质量分数0.17%～4.98%) 对Co/SiO₂ 催化剂结构及其费-托合成（F-T）反应性能的影响。结果表明, K助剂趋向于存在催化剂的外表面,K助剂的添加显著降低了催化剂的比表面积。 在H₂气氛下对催化剂还原处理,添加K助剂不会降低催化剂的还原能力,反而会促进Co₃O₄的还原。在CO+H₂气氛中,K助剂会促进金属Co的氧化,使催化剂活性降低。少量的K助剂使催化剂的催化活性有所下降,但使产物中的C₁~C₄含量降低,烯/烷比增加。     

Co/TUD-1催化1,2-二苯乙烯环氧化反应

以乙酰丙酮钴(Ⅱ)为前体,采用原子层沉积法合成了Co/TUD-1催化剂,考察了该催化剂在以O2为氧化剂的1,2-二苯乙烯环氧化反应中的性能;并对催化剂进行了XRD、N2吸附-脱附、漫反射光谱和H2-TPR表征。表征结果显示,当Co负载量(w)小于等于4.0%时,TUD-1分子筛中Co主要以高度分散的CoOx形式存在;当Co负载量大于4.0%时,分子筛的孔道内外均有大量Co3O4形成。高度分散在分子筛中的CoOx是1,2-二苯乙烯环氧化的高活性组分。与采用浸渍法和水热法制备的催化剂相比,原子层沉积法制备的Co/TUD-1催化剂具有更高的活性。以负载量为4.0%的Co/TUD-1为催化剂,在100℃下反应6 h时,1,2-二苯乙烯转化率为49.3%,环氧化物选择性为96.8%。     

碳纳米管助剂对费托合成用氧化铝担载纳米钴基催化剂的影响

以碳纳米管(CNTs)为助剂制备了碳纳米管促进的氧化铝担载钴费托合成催化剂,采用程序升温,N2物理吸附、X射线衍射以及氢氧滴定等表征技术对催化剂进行了表征,并考察了碳纳米管添加对一氧化碳加氢催化性能的影响。表征结果表明,催化剂引入碳纳米管助剂调变了活性组分钴和载体之间的相互作用并改善了钴物种的还原性能,但对钴基催化剂活性组分平均粒径和分散度没有显著影响。费托合成反应结果表明,随着碳纳米管助剂的添加,催化剂活性降低,C5+选择性却大大提高。     

CO加氢Co催化剂研究进展

介绍了Ｃｏ基催化剂在低碳混合醇合成、烯烃合成和长链烃合成中的应用研究进展。