高新华
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张建利
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陈宁
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马清祥
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范素兵
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赵天生
,
椿范立
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(15)61051-8|
低碳烯烃(C2=–C4=)是十分重要的基础化工原料,目前主要采用热裂解或催化裂解石脑油、蜡油等工艺路线生产。近年来,针对全球范围的石油危机及我国富煤贫油这一基本的国情,以煤、天然气(页岩气)和生物质等丰厚的碳资源,经合成气制取低碳烯烃的工艺路线备受关注。其中,合成气经由甲醇或二甲醚间接制取烯烃技术(MTO/MTP)已经工业化；与之相比,费托合成直接生产低碳烯烃(FTO)工艺流程短、投资和操作费用低,具有良好的工业发展前景。目前,费托合成催化剂活性组分的研究主要集中于Fe, Co, Ni和Ru等元素,其中Fe基催化剂具有较高低碳烯烃选择性、较低甲烷选择性和制造廉价等优势,更适合于FTO反应。最近,人们大多聚焦于对负载型铁基催化剂的研究,但传统非负载型铁催化剂由于其制备简单、价格低廉,仍然具有巨大的开发前景。近来,我们组报道了采用微波水热法制备的Zr助剂改性Fe-Zr催化剂应用于CO加氢研究,提高了催化剂的活性,与传统Mn改性铁基催化剂相比, CO2选择性明显降低。目前,已有研究小组对Zn助剂提高铁基催化剂烯烃选择性进行报道,但反应过程中的严重积碳问题却少有研究。我们在Fe-Zr催化剂的基础上,进一步研究了Zn助剂在提高铁基催化剂低碳烯烃选择性、改善产物分布和降低反应过程积碳方面的作用。
我们分别采用微波水热法和浸渍法对铁基催化剂进行了Zn改性,并将其用于费托合成制取低碳烯烃反应。运用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、N2物理吸附(BET)、H2程序升温还原(H2-TPR)和X射线光电子能谱(XPS)技术手段对催化剂的物理和化学性质进行了表征。结果表明,两种方法改性后的铁基催化剂具有高低碳烯烃选择性和稳定性,重质烃(C5+)含量降低,且保持低CO2选择性。此外,采用两种方法Zn改性的铁基催化剂展现出了不同的特性。 XRD结果表明,反应前两种方法制备的样品α-Fe2O3物相晶粒大小均为15–18 nm,反应后浸渍法制备的样品对应物相(ZnFe2O4)晶粒大小约为25 nm、而微波水热法制备的样品约为20 nm,说明微波水热法改性的催化剂有效分散了Fe活性组分； H2-TPR结果显示,两种Zn助剂加入方法对催化剂Fe组分的还原行为有不同程度影响,体现了活性组分间不同的相互作用； XPS结果表明, Zn助剂改变了催化剂Fe活性位的化学性质,在微波水热法制得催化剂的表面Zn含量更低、分散度更高,而Zn助剂的加入对Zr组分没有明显影响。所有催化剂经200 h在线活性测试后,采用传统浸渍法制备的催化剂表面有大量积碳生成；而采用微波水热改性铁基催化剂积碳量明显减少,表现出更高的催化活性与稳定性。
关键词:
Zn助剂
,
铁基催化剂
,
低碳烯烃
,
费托合成
,
微波水热法
翟旭芳
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社本纯
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解红娟
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谭猗生
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韩怡卓
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椿范立
催化学报
浆态床甲醇合成过程具有重要的工业应用价值,影响该过程工业化的根本原因是催化剂易失活. 以合成气为原料,医用液体石蜡为溶剂,在5 MPa,260 ℃和 1?100 ml/(g·h)的反应条件下于浆态床反应器中考察了铜基甲醇合成工业催化剂C301的稳定性,并采用程序升温还原、 X射线衍射、透射电镜、扫描电镜、扫描电镜能谱、元素分析和N2物理吸附等表征方法对不同失活程度的催化剂的物相组成和形貌进行了表征. 结果表明,在本实验条件下,失活催化剂无中毒现象,但随着反应时间的延长,催化剂晶粒长大,比表面积减小,积炭和热烧结现象较明显,但不伴随活性组分铜的流失.
关键词:
铜基催化剂
,
浆态床
,
催化剂失活
,
甲醇合成
,
稳定性
王东升
,
谭猗生
,
韩怡卓
,
椿范立
催化学报
研究了260 ℃, 5.0 Mpa和原料气空速 4 000 h-1 条件下,不同浓度的CO2对甲醇合成Cu基催化剂稳定性的影响. 结果表明,原料气中较高浓度的CO2可导致Cu基甲醇合成催化剂快速失活. 原料气中CO2浓度的增大可促进逆水煤气变换反应,导致反应体系中H2O的量增加,不能被及时导出反应体系的H2O使Cu基催化剂的晶体结构和表面特性发生了变化. 采用程序升温还原、 N2吸附、元素分析、透射电镜和X射线光电子能谱分别对较低浓度和较高浓度CO2反应条件下的催化剂进行了表征. 结果表明,原料气中较高浓度的CO2可导致催化剂颗粒变大,孔径减小,比表面积降低,催化剂中元素Zn和Al有明显的流失, Cu与ZnO之间的协同作用有所减弱,这些都是导致催化剂失活的重要原因. 原料气中较高浓度的CO2在一定程度上抑制了催化剂上积炭的生成.
关键词:
二氧化碳
,
浆态床反应器
,
二甲醚合成
,
甲醇合成
,
铜基催化剂
,
稳定性
谭明慧
,
郑经堂
,
李朋
,
椿范立
,
吴明铂
新型炭材料
doi:10.1016/S1872-5805(16)60018-5
以石油炼制副产品石油焦为原料,采用KOH活化法制备高比面积多孔炭,通过氨水水热处理对多孔炭进行表面渗氮改性.系统考察了KOH/石油焦比例(碱/炭比)对多孔炭孔结构及电化学性能的影响.结果表明多孔炭的比表面积、孔结构和电化学性能可以通过碱/炭比有效地调控.随着碱/炭比的增大,多孔炭的孔道逐渐增大,当碱炭比为3:1时最大比表面积达到2 964 m2·g.1.当碱/炭比为5:1时,多孔炭的比表面积和中孔率分别高达2 842 m2·g-1和67.0％,其在50 mA·g-1电流密度下的比电容达到350 F·g-1.氨水水热处理多孔炭,可以有效地在多孔炭表面引入氮原子,从而提高了多孔炭电极的电化学性能,尤其提高其在高电流密度下的比电容值.KOH活化以及氨水水热处理为制备高性能低成本石油焦基超级电容器电极材料提供了一种简单有效的方法.
关键词:
石油焦
,
多孔炭
,
超级电容器
,
氨水水热改性
,
氮掺杂
孙芃
腐蚀与防护
户内燃气立管不同程度地经历着腐蚀,对用户生活造成安全隐患,空置楼房中的户内立管特别易发生腐蚀.本工作通过案例探讨户内燃气管道的腐蚀原因及防腐蚀措施.
关键词:
户内燃气立管
,
腐蚀
,
防护
喻海良
,
刘相华
,
赵宪明
,
司良英
,
牛海山
,
草场芳昭
钢铁研究学报
利用显式动力学有限元方法和几何模型更新方法模拟了不同立辊孔型下多道次立平辊轧制过程，对轧后各道次的轧件头尾形状进行了分析。结果表明：采用平立辊轧制时，轧件影响深度比采用孔型立辊时小，且轧件尾部出现尖角，而采用孔型立辊时未出现；采用孔型辊时，孔型立辊底部导角大小对轧件头尾形状影响较小，且轧件伸长率比采用平立辊时大。同时，平立辊轧制过程头尾情况与用铅实验值吻合较好，说明了本次分析的正确性。
关键词:
立平辊轧制;轧件头尾形状;有限元;几何模型更新方法
喻海良
,
刘相华
,
赵宪明
,
司良英
,
牛海山
,
草场芳昭
钢铁研究学报
利用显式动力学有限元方法和几何模型更新方法模拟了不同立辊孔型下多道次立-平辊轧制过程,对轧后各道次的轧件头尾形状进行了分析.结果表明:采用平立辊轧制时,轧件影响深度比采用孔型立辊时小,且轧件尾部出现尖角,而采用孔型立辊时未出现;采用孔型辊时,孔型立辊底部导角大小对轧件头尾形状影响较小,且轧件伸长率比采用平立辊时大.同时,平立辊轧制过程头尾情况与用铅实验值吻合较好,说明了本次分析的正确性.
关键词:
立-平辊轧制
,
轧件头尾形状
,
有限元
,
几何模型更新方法
