聚甲氧基二甲醚合成反应动力学研究进展

聚甲氧基二甲醚（PODE_n）作为一种潜在的柴油调和组分,能够有效减少柴油燃烧不充分所带来的污染排放。但是,由于反应器放大设计和操作存在技术瓶颈,现阶段国内外尚无达到规模化生产的运行装置。本文以反应器的模型化设计为最终目标,介绍了不同PODE_n合成工艺的反应动力学研究现状,总结了合成工艺中亟待解决的问题。分析表明,水对反应速率存在影响并且改变PODE_n的产品分布,而以甲缩醛为端基源的反应在无水参与下副产物少,不仅降低产品的分离难度,还可极大简化动力学模型。同时,简述了合成反应链增长机制的研究进展,指出在未来研究中探明PODE_n合成反应机理对普适动力学模型的建立至关重要,从而应用于工艺优化和反应器放大设计。     

聚甲氧基二甲醚合成工艺及产业化述评

聚甲氧基二甲醚（DMM_n）作为一种新型绿色环保柴油添加剂,因其具有较高的十六烷值和含氧量,能有效减轻燃烧后的污染物排放,同时完善以煤基甲醇为源头的煤化工产业结构,这使得其合成工艺及产业化进程受到国内外学者的广泛关注。本文对国内外DMM_n合成工艺、国内工业化布局以及未来发展前景进行综述。在现有工艺基础上,归纳总结了由甲醇出发经不同中间产物合成DMM_n的各类合成路线的特点。通过分析制约DMM_n工业化进程的关键因素,特别是结合当前全球性新冠肺炎疫情导致的石油价格断崖式下跌,给煤化工产业带来巨大的冲击,认为反应精馏工艺将成为未来DMM_n产品推广和工业应用最具有竞争潜力的工艺技术路线。     

Ce1-xNixOy氧载体在化学链甲烷重整耦合CO2还原中的应用

化学链甲烷重整耦合CO₂还原技术既能生产合成气还可以还原CO₂生成CO。采用共沉淀法制备不同Ce/Ni摩尔比的系列Ce_1-xNi_xO_{y（x = 0,0.2,0.4,0.6,0.8,1）氧载体。通过XRD、BET、XPS及CH4-TPR等表征对氧载体的理化性质进行了研究。系统考察了Ce1-xNixOy氧载体在化学链甲烷重整耦合CO2还原反应中的反应性能。与单一金属氧化物NiO和CeO2相比,Ce1-xNixOy复合氧载体在该反应中具有更高的活性和热稳定性。在甲烷部分氧化阶段,Ce0.2Ni0.8Oy和Ce0.4Ni0.6Oy氧载体具有较高的CH4转化率。经历了20次redox循环实验,Ce0.2Ni0.8Oy氧载体的CO2转化率几乎保持不变,表明Ce0.2Ni0.8Oy氧载体具有较高的热稳定性。}     

MnO x -ZSM-5脱硝催化剂制备的溶剂效应研究

MnO _x -ZSM-5脱硝催化剂具有较好的低温氨选择性催化还原反应（NH₃-SCR）活性,因其原料成本低、脱硝效率高等优点成为研究热点。详细叙述了采用蒸干溶剂法、通过调变制备过程中溶剂组成（乙醇和水或其混合溶液）制备系列MnO _x -ZSM-5催化剂,并首次研究了“溶剂效应”对催化剂脱硝性能产生影响的原因。利用X射线衍射（XRD）、光电子能谱仪（XPS）、程序升温氨吸附法（NH₃-TPD）、N₂物理吸附、氢气程序升温还原（H₂-TPR）以及扫描电子显微镜（SEM）等表征手段分析了催化剂物化性质、锰存在状态与催化性能之间的相互关系。结果发现,随着溶剂中水分占比的提高,MnO _x -ZSM-5脱硝催化剂的比表面积降低,具有高催化活性的Mn⁴⁺物种比例迅速下降,这些原因均导致催化剂的脱硝活性逐步降低。说明溶剂组成会影响催化剂的脱硝性能,因此在制备MnO _x -ZSM-5脱硝催化剂时选取合适的溶剂是至关重要的,这为如何制备高活性的MnO _x -ZSM-5脱硝催化剂提供了重要信息。     

低温脱硝催化剂研究进展

在传统选择性催化还原技术（SCR）催化剂的基础上,分别以钒-钛系催化剂、固溶体催化剂和新型MnO _x 催化剂为重点介绍了近些年低温SCR催化剂的研究进展,综述了不同活性组分的复合型催化剂的制备方法、元素掺杂、反应机理和抗性等,并通过分析不同复合型催化剂的表征总结了催化剂的性能状况以及低温脱硝效率,着重阐述了新型MnO _x 催化剂所具有的优异脱硝特性,认为通过改性提高新型MnO _x 的抗水抗硫性将会成为该领域未来的发展方向和研究热点,最后介绍了不同负载体对新型MnO _x 催化剂的催化效率的影响规律,发现二氧化钛负载体具有良好的抗水性,三氧化二铝负载体能显著增强催化活性,二氧化铈负载体的热稳定性较好。     

离子液体在生物柴油合成中的应用研究进展

离子液体具有较强的催化能力、较强的溶解能力、较低的蒸气压等特性,其在生物柴油合成中的应用近年来受到人们的持续关注。本文介绍了离子液体不仅可作为酶催化合成生物柴油的绿色溶剂,作为酯交换反应合成生物柴油的催化剂,还可作为催化剂载体,并可以实现离子液体在生物合成应用中的循环利用。提出了今后应加强对离子液体中固定化脂肪酶催化合成生物柴油的传质过程和催化作用机制及离子液体的循环利用进行研究。     

位移钝体稳燃的旋流预混燃烧污染物生成特性

石化炉、加热炉等设备中燃烧过程的污染物控制具有重要意义。旋流预混燃烧过程具有低NO _x 排放的潜力,引发了学术界和工业界的广泛关注。结合钝体燃烧和旋流燃烧各自的优势,本文设计了带有位移钝体的旋流预混燃烧器。首先研究了不同钝体结构下的污染物的生成情况,确定了最优的钝体结构,在此基础上进一步研究了在不同旋流数下污染物生成、火焰形态和温度场分布情况。研究发现,钝体角度为30°、体积较小的倒锥形钝体具有较低的NO _x 和CO生成量。NO _x 生成量随着旋流数从0增加到0.83呈先减小后增加的趋势,并且当旋流数为0.25时,NO _x 生成量最低。在同一热功率下,火焰高度随着旋流数的增加而减小。在同一旋流数下,火焰宽度随热功率增大呈增大趋势。NO _x 生成量变化规律与其火焰温度分布规律一致,即NO _x 生成量最低的工况下火焰温度也比较低。由此推测旋流引发的温度变化是NO _x 生成量变化的主要影响因素之一。本文的研究结论对旋流预混燃烧器的设计提供了理论基础。     

被动NOx吸附剂在柴油车冷启动排放控制中的研究进展

机动车尾气是氮氧化物（NO_x）重要来源之一,常见柴油车尾气NO_x处理技术对冷启动阶段NO_x减排效果较差,被动NO_x吸附剂（PNA）应运而生。PNA可低温吸附存储NO_x、高温脱附释放NO_x,释放的NO_x经过下游NO_x处理单元[选择性催化还原（SCR）或NO_x储存还原（NSR）]被彻底净化。本文综述了近年来PNA材料在低温冷启动过程中净化NO_x的研究进展,对不同类型PNA材料进行结构及性能比对,其中Pd/分子筛表现出良好的低温NO_x吸附-脱附性能、抗硫性以及水热稳定性,成为PNA优选。深入讨论了Pd/分子筛存储NO_x机制以及影响因素。此外,分析了PNA在低温吸附-脱附NO_x中面临的问题并展望其前景,指出提高具有优异抗水性能的NO_x吸附位点数量及Pd物种分散程度是开发高性能PNA的重要前提。     

F-T合成蜡油加氢裂解反应过程研究进展

通过F-T合成生产液体燃料是转化利用煤、天然气和生物质并解决石油短缺问题的一种有效途径,采用轻度加氢裂解F-T合成过程中产生的高沸点蜡油可以生产清洁优质的柴油和喷气燃料。本文对近年F-T合成蜡油加氢裂解的研究进展进行了综述,简要介绍了F-T合成蜡油加氢裂解的反应机理,讨论了集总动力学和单事件动力学在F-T合成蜡油加氢裂解中的应用情况,对F-T合成蜡加氢裂解催化剂体系以及反应影响因素进行了分析。反应精馏工艺可以提高F-T合成蜡加氢裂解高转化率时柴油的选择性,除了开发更高效的催化剂以外,F-T合成蜡油加氢裂解反应精馏的研究与应用将具有重大前景。     

PdxSy材料的制备及其在催化领域的研究进展

在催化领域,Pd_xS_y多年来一直被认为是金属钯中毒形成的不良产物而不受重视。但是近年来,Pd_xS_y材料被发现在催化加氢、催化氧化、电催化以及可见光催化制氢方面表现出独特的催化性能。本文比较了Pd_xS_y材料的传统制备方法和绿色创新合成技术,综述了Pd_xS_y材料作为催化剂在催化加氢、催化氧化、电催化以及可见光催化制氢方面的研究工作。比较发现,Pd_xS_y材料的传统制备方法存在毒害大、三废多、周期长等缺点,这些缺点在很大程度上限制了该材料的发展前景,需要在制备方法上进行更深入的创新研究。同时,Pd_xS_y材料在多个催化领域,尤其是在可见光催化制氢方面的优异性能,使其在催化材料领域备受关注。     

聚甲氧基二甲醚的研究进展及前景

聚甲氧基二甲醚是一种理想的新型绿色含氧柴油调和组分,实现该类物质的工业化生产及实际推广应用不仅可充分利用我国过剩甲醇产能部分替代石油,同时能有效缓解雾霾污染,具有重要的经济价值和环保价值。本文综述了国内外关于聚甲氧基二甲醚的研究历程及当前研究进展情况,其中重点介绍了合成聚甲氧基二甲醚的产业发展背景及意义以及该类产品物化特性及优势、定性及定量检测分析方法、合成方法、合成工艺路线及所采用的反应器装置等研究进展,同时介绍了聚甲氧基二甲醚的技术产业化现状,总结了各种方法的特点,分析了聚甲氧基二甲醚的应用拓展及前景,指出聚甲氧基二甲醚在作为柴油调和组分、溶剂和柴油低温流动性改进剂等方面具有很好的应用前景。     

煤基燃料油品特性与煤制油产业发展分析

基于最新汽油、柴油和航煤质量标准,结合我国市场对成品油需求走向,本文探讨了煤直接液化油、煤间接液化油、加氢煤焦油、煤油共炼产品、甲醇制汽油（MTG汽油）和聚甲氧基二甲醚（DMM_n）等煤基油品的馏分结构与性质,分析了它们对煤制油产业发展的影响。文章指出国家绿色可持续发展需要低硫、低烯烃、低芳烃和高抗爆性能的交通运输燃料,需要降低柴汽比,增产航空煤油。煤基油品的硫氮等有害物质含量低、清洁性很好。除了MTG汽油外,煤基油品的柴汽比过高,需要与石油产品协同发展以满足我国未来的成品油市场需求。费托合成工艺能够直接生产优质柴油和航空喷气燃料油组分,是煤制油产业发展的主要技术路线;煤直接液化工艺所产汽煤柴油馏分性质均不理想,需要持续改进提高;煤油共炼工艺在成品油质量方面弥补了煤直接液化工艺的不足,可作为一条新的煤制油途径。煤焦油加氢可以生产出质量指标达到或接近国Ⅵ标准的车用柴油调和组分,是一条高效利用煤炭加工过程副产品的煤制油技术路线。MTG汽油和DMM_n是优质汽油和柴油组分,能改善炼油企业成品油的柴汽比结构和交通运输燃料产品质量,应加大低成本工艺技术研发、扩大产能。     

废轮胎的燃料特性及用于燃煤锅炉再燃脱硝

再燃脱硝技术是燃烧过程中控制燃煤锅炉氮氧化物排放的有效方法。首先分析讨论了常用再燃脱硝的燃料,即天然气和煤粉的局限性,然后详细地讨论了废轮胎作为再燃燃料的可行性和优点,并介绍了作者有关废轮胎再燃脱硝的研究结果。当废轮胎与电厂褐煤灰组成混合燃料用于再燃脱硝时,其脱硝效率可达到86%,当废轮胎与Fe₂O₃组成混合燃料用于再燃脱硝时,其脱硝效率可达到88%。废轮胎用于再燃脱硝,一方面有利于它的能源资源化处理,另一方面能够非常有效地减少燃煤NO_x的排放,具有重要的工程应用价值。     

聚甲氧基甲缩醛的合成及其应用研究进展

来自非石油基的聚甲氧基甲缩醛因具有十六烷值高、与柴油互溶性好、氧含量高等优点,与柴油混配后作为柴油燃料可以提高柴油机热效率,大幅降低污染物排放,是很有发展前景的绿色环保柴油添加组分。本文在介绍聚甲氧基甲缩醛的物理化学性质,及其作为柴油添加剂的性能指标基础上,对其合成技术和反应动力学研究进展进行了总结,对比了不同技术的优缺点,指出离子液体薄膜催化技术是聚甲氧基甲缩醛当前较为适合的产业化路线;并对聚甲氧基甲缩醛柴油的燃烧排放特性,以及其作为新配方燃油组分和新型环保溶剂油等的应用研究进展进行了归纳,最后指出了确定聚甲氧基甲缩醛的合适聚合度值及其添加量,加强车用测试并及时建立相关标准是聚甲氧基甲缩醛作为柴油添加剂后续应用研究工作的要点。     

超低温（< 150℃）SCR脱硝技术研究进展

以氨为还原剂的选择性催化还原（SCR）技术是工业脱硝的主流技术。我国已形成在180~420℃（包含低温和中高温）范围内具有良好应用效果的SCR技术及其催化剂体系,但超低温段（< 150℃）仍有待突破。超低温SCR脱硝通常位于“除尘-脱硫”工艺之后,具有烟气组成简单、能耗少、改造成本低等优点,吸引了研究人员的广泛关注。在简要分析不同行业烟气排放特征及治理现状的基础上,总结了150℃以下具有良好SCR活性的催化剂体系（锰基、钒基、铬基和活性炭基）,重点对催化剂的抗水、硫、碱金属和硝铵中毒性能进行了探讨,并介绍了该领域最近的一些中试/侧线试验研究进展情况,最后对这一技术的未来发展方向进行了展望。     

Recent progress on elimination of NOx from flue gas via SCR technology under ultra-low temperatures (< 150℃)

Selective catalytic reduction of NO with NH₃ (NH₃-SCR) is a well-established technology for eliminating NO_x from stationary source. Over the past decades, great progress has been achieved in China in developing practical SCR catalysts that can work well in power plant and other fields like coking industry at low and medium temperature range (180 — 420℃). However, the extension of SCR technology to ultra-low temperatures (e.g., < 150℃), which can meet the requirement of flue gas treatment from diverse non-electricity fields like cement kiln and industrial boiler, is still a big challenge. Ultra-low temperature SCR denitrification is usually located after the “dust removal-desulfurization” process. It has the advantages of simple flue gas composition, low energy consumption, and low transformation cost, which has attracted wide attention from researchers. In this mini-review, we first give a brief introduction on the current status of flue gas control from different industrial fields. Then, the catalyst systems (MnO_x, VO_x, CrO_x, activated carbon) that can provide good deNO_x performance under 150℃ are summarized, and the resistance property to H₂O, SO₂, alkali metals and ammonium nitrate species is emphasized. As well, the recent progress over pilot experiments for industrial application is introduced. Lastly, the prospect of ultra-low temperature SCR denitrification is discussed.