MIL-101固载磷钨酸催化氧气氧化脱硫性能

采用一步包覆法成功地将磷钨酸（HPW）固载到多金属有机骨架MIL-101中,将其作为催化剂,氧气（O₂）作为氧化剂,用于催化氧化模拟油品的脱硫实验。系统地研究了氧气流速、反应温度、硫含量对脱硫效率的影响,筛选出最佳反应条件,同时考察了空气作为氧化剂用于油品脱硫的可行性。结果表明,当初始硫含量为350 μg·g^-1,氧气流速为90 ml·min^-1,反应温度为75℃,催化剂用量占模拟油品质量的1%,反应时间60 min,二苯并噻吩（DBT）的转化率可达74%。此外,通过重复利用实验证明催化剂有良好的再生活性。     

MIL-101固载磷钨酸催化氧气氧化脱硫性能

采用一步包覆法成功地将磷钨酸(HPW)固载到多金属有机骨架MIL-101中,将其作为催化剂,氧气(O2)作为氧化剂,用于催化氧化模拟油品的脱硫实验。系统地研究了氧气流速、反应温度、硫含量对脱硫效率的影响,筛选出最佳反应条件,同时考察了空气作为氧化剂用于油品脱硫的可行性。结果表明,当初始硫含量为350μg·g~(-1),氧气流速为90ml·min~(-1),反应温度为75℃,催化剂用量占模拟油品质量的1%,反应时间60min,二苯并噻吩(DBT)的转化率可达74%。此外,通过重复利用实验证明催化剂有良好的再生活性。     

二氧化硅载过氧磷钨酸季铵盐催化剂的制备及脱硫性能研究

以正硅酸乙酯为硅源,利用溶胶-凝胶法制备了二氧化硅载过氧磷钨酸季铵盐催化剂,对催化剂进行了XRD分析。以双氧水为氧化剂,苯并噻吩(BT)和二苯并噻吩(DBT)为模型化合物,初步评价了催化剂的氧化脱硫反应性能,并考察了反应时间、催化剂用量以及反应温度等反应条件对BT和DBT的氧化脱除效果的影响。结果表明:常压下,反应温度70℃,反应时间60 min,催化剂用量(w)4%,过氧化氢和模拟油体积比1∶10的条件下,对苯并噻吩和二苯并噻吩的脱除效果最好,脱除率分别达到93.75%和97.13%。催化剂可回收多次使用,仍保持较高活性。     

NiW/Al2O3催化剂上二苯并噻吩的加氢脱硫宏观动力学

以二苯并噻吩(DBT)为含硫模型化合物,在实验室中压滴流床反应装置中研究了工业NiW/Al2O3催化剂RN-10上的加氢脱硫反应的动力学规律,详细考察了工艺条件:氢分压2.4～4.5 MPa、氢油比150～700(v/v)、液时空速(WHSV)15～60 h-1、反应温度300～380C对DBT转化率的影响.实验结果表明:提高反应温度可大大提高DBT的转化率,但反应温度达到330℃后,再提高反应温度,对DBT转化率的提升有限;在较高氢分压的条件下,DBT的转化率受氢分压的影响很小;当氢油比较小时,随着氢油比的提高,DBT转化率逐渐增加,但当氢油体积比大到一定程度(500)时,继续增大氢油比对脱硫率几乎没有影响.采用修正了的2级反应动力学模型对实验数据进行拟合,求得了二苯并噻吩加氢脱硫反应的表观活化能为75.95 kJ·mol-1.经检验,模型计算结果与实验结果能较好地吻合.     

硅钨基离子液体催化剂的合成及催化氧化脱硫研究

使用溴化1-苄基-3-甲基咪唑与硅钨酸沉淀反应制备了一种杂多酸盐催化剂,采用红外光谱对催化剂进行物性表征,采用萃取耦合氧化反应体系考察催化剂用量及不同体系对脱硫效果的影响。结果表明,最佳条件下二苯并噻吩(DBT)的脱除率为90.28%,且不同温度下DBT的脱除率均大于苯并噻吩(BT)。同时通过反应动力学研究得出该体系中的二苯并噻吩氧化反应为一级反应,表观活化能为21.262 kJ/mol。     

铈改性HZSM-5催化剂对MTG反应的影响

在HZSM-5中引入金属元素进行改性,可以改变催化剂的酸性和孔结构,进而提高催化剂的抗积炭能力和选择性。选用金属铈改性前后的HZSM-5分子筛催化剂,在内径为16 mm的不锈钢管式反应器中考察反应温度、系统压力等条件对甲醇制汽油(MTG)反应的影响,并结合X射线衍射、FT-IR、低温氮吸附-脱附等对HZSM-5催化剂进行表征,分析了汽油收率、产物分布和产物组成的变化规律。结果表明,经铈改性后HZSM-5催化剂仍能保持完整的MFI结构,L酸强度增加。在反应温度为375℃,系统压力为2.0 MPa,进料空速为1.0 h~(-1)的条件下,甲醇转化率为100%,汽油的收率可达34%以上,反应效果和活性周期明显优于改性前。     

Mn-Mo/SiO_2催化剂的制备及其催化柴油氧化脱硫

采用溶胶-凝胶法制备锰离子改性的Si O2负载的磷钼酸催化剂,并采用傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等对催化剂进行表征。考察了催化剂用量、过氧化氢用量、反应温度和反应时间等对模型油(苯并噻吩和二苯并噻吩)和直馏柴油氧化脱硫的影响。结果表明:锰离子改性后,催化剂仍然保持了磷钼酸的Keggin型结构,其活性中心的分散度和比表面积均增加;不同反应条件对模型油的氧化脱硫均有影响,且二苯并噻吩(DBT)较苯并噻吩(BT)更易脱除。正交试验结果显示,各因素对柴油脱硫率的影响由大到小依次为反应时间催化剂用量过氧化氢用量反应温度。在催化剂0.15 g,过氧化氢0.25 mL和反应温度70℃的条件下,反应时间4 h后,直馏柴油的脱硫率达90.3%,油品回收率不低于98%。     

分子氧氧化二甘醇合成二甘酸

以水为溶剂,氧气为氧化剂,经Bi修饰的Pt/C为催化剂液相催化氧化二甘醇合成二甘酸,用红外光谱及核磁共振氢谱等对产物进行了表征。探讨了反应温度、反应时间、底物与催化剂质量比、水与底物体积比、氧气流量等因素对实验的影响。最佳的实验条件为:反应温度80℃,反应时间8 h,底物和催化剂的质量比值为30,水和底物的体积比值为30,氧气流量为40 mL/min。在该反应条件下,二甘酸的平均收率为95.0%,催化剂重复使用6次活性未见显著降低。     

Ni-Fe/HZSM-5水蒸汽催化重整间甲酚制氢研究

采用共沉淀法制备Ni/HZSM-5、Ni-Fe/HZSM-5、Fe/HZSM-5催化剂,以XRD、BET、SEM为测试方法对其进行表征。在固定床反应器上,以间甲酚为生物油模型物进行水蒸汽催化重整制氢实验,考察了催化剂、反应温度、反应时间、水碳比对水蒸汽催化重整间甲酚制氢的影响。实验结果表明,反应温度650℃,反应时间120 min,水碳比8,使用Ni-Fe/HZSM-5催化剂时氢气产率达到最大,为54%。     

空气催化氧化二苯并噻吩的研究

以十氢萘、正辛烷、甲苯作为柴油中环烷烃、直链烷烃、芳香烃组分的代表为溶剂,分别研究了二苯并噻吩(DBT)在各溶剂中的氧化反应。以空气为氧化剂,过氧化苯甲酰(BPO)为引发剂,引发DBT溶液的溶剂分子发生自氧化反应,生成相应的有机过氧化物,用碘量滴定法测定有机过氧化物的生成;在催化剂Ti-MCM-41存在下,用原位生成的有机过氧化物将DBT氧化为二苯并噻吩砜。考察了Ti-MCM-41中钛硅摩尔比、引发剂用量、反应温度和不同溶剂对反应的影响:当n(Ti)/n(S i)=0.02,ρ(引发剂)=6 g/L,70℃,DBT转化率最高,在以十氢萘和正辛烷为溶剂时,二苯并噻吩的转化率均可达100%;在以甲苯为溶剂时,二苯并噻吩的转化率为83%。由于柴油中含有直链烷烃和环烷烃,所以采用该方法有望达到深度脱硫的目的。     

MCM-41分子筛负载金属酞菁在氧化脱硫反应中的催化性能

采用浸渍法将8种金属酞菁分别负载到MCM-41分子筛上制得负载型金属酞菁,通过红外光谱进行表征。以二苯并噻吩（DBT）为反应底物,空气为氧化剂,己内酰胺四丁基溴化铵离子液体为溶剂考察了这8种催化剂在氧化脱硫反应中的催化活性,筛选出较优催化剂,并对工艺条件进行优化。结果表明,合成的8种负载型金属酞菁催化剂中,MCM-41分子筛负载钴酞菁具有较好的催化性能,最优工艺条件为：剂油比1：1,催化剂用量0.004 g·（10 ml模型油）^-1,空气流速50 ml·min^-1,反应时间1 h,室温,DBT脱硫率最高可达97.56%。DBT的氧化产物为DBT砜。又考察了此催化氧化系统对不同硫化物的催化氧化效果,发现不同硫化物的脱硫率均在90%以上。该催化剂在重复利用4次后脱硫率无明显的降低。     

HZSM-5催化合成苄基甲苯的研究

利用HZSM-5为催化剂催化合成苄基甲苯,研究了反应温度、投料比、反应时间、催化剂用量、搅拌转速对反应的影响,通过气相色谱分析了转化率,通过核磁和红外光谱对反应产物进行了表征。实验结果表明,HZSM-5适合作为该反应的催化剂。当反应温度125℃,催化剂质量浓度0．06g／mL,搅拌转速800r／min,反应时间4h,原料比n早苯：n氧化苄=3：1时,主要产物为单苄基甲苯（MBT）,而甲笨：n氧化苄=3：2时,主要产物为双苄基甲苯（DBT）。实验证明,不但能通过调节投料比来调节单苄基甲苯和双苄基甲苯产物的比例,而且洗涤过程中消耗碱量极少,对环境几乎无污染,转化率达90％。另外,HZSM-5为非均相催化,该催化剂不但可回收处理,而且继续使用3次其催化效果均变化不大。     

Phosphotungstic acid containing ionic liquid immobilized on magnetic mesoporous silica rod catalyst for the oxidation of dibenzothiophene with H2O2

We have synthesized phosphotungstic acid (PA) containing ionic liquid 1-methyl-3-[(triethoxysilyl) propyl] imidazolium chloride (IL) immobilized on magnetic mesoporous silica rod to catalyze dibenzothiophene (DBT) for producing dibenzothiophene monoxide (DBTO) and dibenzothiophene dioxide (DBTO₂). The effects of reaction time and reaction temperature on the conversion of DBT were studied. It was demonstrated that the catalyst was extremely effective for the reaction and the catalyst could be easily separated from the reaction solution by applying an external magnetic field and recycled several times.     

HZSM-5分子筛催化合成新型七元环缩醛（酮）的研究

研究了HZSM-5分子筛催化1,4-丁二醇与环己酮、丁酮、丙酮、丙醛、丁醛、异丁醛、戊醛、异戊醛、正己醛、正辛醛、苯甲醛等10余种醛（酮）的缩合反应。考察了反应时间、醛（酮）与醇的配比、HZSM-5分子筛用量等因素对醛（酮）与醇缩合反应的影响。结果表明,当醛（酮）与1,4-丁二醇摩尔比为1：1．5,催化剂用量为2．5g／mol醛（酮）,反应2h,选择性在97％~E,转化率在90％以上,表明HZSM－5分子筛对醛（酮）与醇的缩合反应有较好的催化性能。     

轻汽油催化裂解生产丙烯催化剂的研究

采用HZSM-5和改性的HZSM-5催化剂,以抚顺石油二厂初馏点~75℃的催化裂化轻汽油馏分为原料,在实验室连续固定床反应装置上进行了催化裂化轻汽油的催化裂解反应,考察了反应条件对催化裂化轻汽油裂解及芳构化反应的影响和A l2O3作为催化剂的载体对HZSM-5催化剂上催化裂解产品分部的影响,并且考察了载镧HZSM-5催化剂上主要产品分布的影响。研究结果表明,在载镧量5%左右的催化剂上,丙烯产率比改性前下降5%、芳烃产率下降15%;当催化剂中载体组分为30%时,丙烯产率最高为38.26%,芳烃产率为26.26%,同不使用载体相比,芳烃产率下降了5.1%。     

A role of molybdenum and shape selectivity of catalysts in simultaneous reactions of hydrocracking and hydrodesulfurization

The hydrocracking and hydrodesulfurization (HDS) of n-heptane containing 0.2 mole% dibenzothiophene (DBT) were performed simultaneously using NiPtMo catalysts supported on HZSM-5, LaY and γ-Al₂O₃ in a high pressure fixed bed reactor. Molybdenum played an important role in both hydrocracking and hydrodesulfurization (HDS). We found that the sulfur compound, dibenzothiophene (DBT). in the reactant was adsorbed on a molybdenum site and converted to hydrogen sulfide so that the active sites of the catalysts for hydrocracking were less poisoned by DBT and the conversion of n-heptane over molybdenum impregnated catalyst was higher than that over molybdenum-free catalyst. The crystal structures of the molybdenum supported on the zeolite and γ-Al₂O₃ were mainly MoO_2.5 (OH)_0.5[021] and MoO₃[210] respectively as shown by XRD analysis. The structure of MoO_2.5(OH)_0.5 was easily reduced to MoS₂[003] during the reaction. After the reaction of 100 hours over the catalyst supported on γ-Al₂O₃ the crystal structure of MoO₃[210] partially changed to MoO₃[300] and the structure of MoS₂[003] was not observed. Because of the reactant shape selectivity of zeolite, the acid and the metal sites in the intracrystalline of the catalysts supported on zeolites were less poisoned by DBT. Therefore, both hydrocracking and HDS using n-heptane containing 0.2 mole% of DBT were successfully demonstrated over the prepared catalysts.     

NTP再生La改性多级孔HZSM-5及催化提质生物油的试验研究

以氧气为气源，利用低温等离子体（NTP）喷射系统，在不同温度下对结焦失活的La改性多级孔HZSM-5分子筛进行再生，采用TG、XRD、Py-IR及N₂吸附-脱附等测试技术对再生前后催化剂的理化性质进行表征，并利用再生催化剂进行在线催化提质生物油试验。结果表明，再生温度为250℃时，失活La改性多级孔HZSM-5分子筛再生效果最好，去除了97.4%的积炭，其表面结晶度、酸性、比表面积和孔容恢复程度最高。再生温度上升至300℃时，O₃分解较多，此时O₃分解已经成为积炭氧化分解的限制因素，排气中CO₂和CO浓度峰值减小，失活催化剂再生效果有所下降。再生温度为250℃时，再生催化剂催化性能恢复最好，制得的生物油高位热值最大（36.48 MJ/kg），烃类含量最高（40.51%），其理化性质与新鲜催化剂制得的生物油理化性质最接近。     

噻吩Friedel-Crafts酰基化反应的研究

在常压条件下,通过对5种催化剂（HZSM-5,HY,13X,ZnCl₂和C₂₅型沸石分子筛）进行催化反应测试,最终筛选出高活性的C₂₅型沸石分子筛作为噻吩Friedel-Crafts酰基化反应的催化剂,以醋酸酐为酰化试剂,对噻吩酰基化反应合成2 乙酰噻吩进行了研究。重点探讨了高温、原料配比、溶剂醋酸的加入量、不同浓度的硝酸改性的催化剂等因素对噻吩Friedel-Crafts酰基化反应过程的影响。确定了最适宜的反应条件,在80 ℃条件下,n(噻吩)∶n(醋酸酐)为1∶2时,反应5 h,噻吩的转化率高达97.23%。当加入醋酸溶剂时,催化剂的催化活性显著升高;当醋酸的加入量占原料总质量的8.72%时,反应5 h,噻吩的转化率提高1.3%;通过0.5 mol/L硝酸改性时,催化剂的活性最强。同时,采用固定床反应器研究了高温对气相噻吩酰基化反应的影响,得出反应温度为92 ℃时,噻吩的反应效果最好。最后,对反应产液进行精馏提纯,得到质量分数高于99.90%的产品2-乙酰噻吩。     

Mg/HZSM-5分子筛催化甲醇与1-丁烯偶合制丙烯

采用水热法合成纳米和微米尺寸的HZSM-5分子筛,并用浸渍法负载Mg对纳米HZSM-5分子筛进行改性,通过XRD、SEM、N_2等温吸附-脱附、NH_3-TPD和TGA对分子筛进行表征,并将其用于甲醇与1-丁烯偶合制丙烯反应,考察分子筛晶粒尺寸、Mg负载量、反应温度、空时和甲醇与1-丁烯物质的量比对催化剂反应性能的影响。结果表明,纳米HZSM-5分子筛具有比表面积大、孔道短和孔口多等特点,表现出较好的活性和稳定性及较强的容碳能力。利用Mg对纳米HZSM-5进行改性,提高了HZSM-5分子筛上原料的转化率和丙烯收率,在反应温度550℃、反应压力0.1 MPa、空时1.6 gcat·(h·mol_(CH_2))~(-1)和甲醇与1-丁烯物质的量比为3的条件下,1%Mg/HZSM-5分子筛催化剂上的丙烯收率最高,达41.8%,比未改性的纳米HZSM-5分子筛催化剂提高9.7个百分点。