花生壳直接液化制备液体油及催化裂解

该文制备了3种固体超强酸催化剂用于直接液化,分别是Cl~-/ZrO_2、Cl~-/Fe_2O_3和Cl~-/ZrO_2-Fe_2O_3,研究直接液化催化剂对液化产物性能的影响;制备4种分子筛催化剂用于催化裂解,分别是HZSM-5、Fe~(3+)/HZSM-5、Co~(2+)/HZSM-5和Ni~(2+)/HZSM-5,研究催化裂解催化剂对裂解产物性能的影响。实验测定了催化剂的比表面积,进行了X射线衍射分析。直接液化产物的测定显示,Cl~-/ZrO_2的催化效果最好,其轻油混合相的酸值和羟值分别为26.55和404.56 mg KOH/g,重油相的酸值和羟值分别为30.84和206.63 mg KOH/g。催化裂解产物的测定显示,Fe~(3+)/HZSM-5的催化效果最好,其轻油混合相的酸值和羟值分别为27.71 mg KOH/g和320.27 mg KOH/g,重油相的酸值和羟值分别为14.35和294.97 mg KOH/g。催化剂的表征表明,7种催化剂均属于介孔材料,直接液化催化剂中,Cl~-/ZrO_2的比表面积最大;催化裂解催化剂中,Fe~(3+)/HZSM-5的比表面积最大。金属离子是以掺杂的形式位于HZSM-5晶体中,并没有呈现出独立的衍射峰即没有形成独立的金属氧化物。     

生物质的热解及生物油提质的研究进展

热解是目前生物质能源化的主要方法,生物质热解技术已得到广泛研究。基于文献资料,总结了不同种类的简单生物质（蛋白质、糖类、木质素）和复杂生物质（藻类、秸秆、木屑和脂类）热解的主要产物,指出了部分产物在不同条件下的产率变化趋势。同时分析了聚合度对纤维素热解产物的影响,对比了纤维素和半纤维素的热解特点,介绍了木质素中的部分基团对其热解的影响,并分析了热解温度、加热速率以及停留时间对藻类、秸秆、木屑和复杂脂类热解产物的影响。最后介绍了2种生物油提质方法（催化加氢和催化裂解）的特点,对于催化裂解中催化剂提质效果进行了归纳总结。     

“木质素优先”策略下生物质还原催化分离技术研究进展

木质纤维素生物质是地球上最丰富的可再生碳资源，有潜力替代石油来生产清洁燃料和化工产品。当前木质素组分的高效利用很困难，木质素高值化是实现生物质全组分利用的关键。为实现生物质全组分的高值化利用，本文研究了基于“木质素优先”策略的分离机制，综述了木质纤维素还原催化分离的研究进展，探索了木质素脱除率、单酚产率和选择性及碳水化合物保留率等的影响因素，分析了生物质原料、溶剂、酸碱添加剂、催化剂和反应器对“木质素优先”策略的影响规律，提出了新型催化剂和反应器的设计思路，展望了木质素还原催化分离的研究方向。分析表明：单酚产率按照硬木→草本作物→软木顺序依次递减，醇水两相体系有利于木质素和半纤维素的提取与溶解以及纤维素结构的保留，酸的加入不仅提高木质素脱除率和单体收率还能促进半纤维素的水解，半/全流动反应器有效避免后续催化剂和碳水化合物的分离。     

极性溶剂中ZrO_2催化裂解聚乙烯反应

文章研究了ZrO2催化裂解废旧聚乙烯反应。探讨了影响聚乙烯催化裂解的因素,如反应时间、溶剂种类、催化剂用量等。主要考察了不同条件下制备的ZrO2催化剂催化性能的差异。采用共沉淀法制备催化剂。采用激光粒度分析,XRD等手段对催化剂进行了表征。结果表明:ZrO2在催化裂解废旧聚乙烯反应中具有催化活性,反应浓度、焙烧温度对ZrO2催化剂的催化活性有明显的影响。锆盐溶液浓度在0.05mol/L、焙烧温度400℃得到的ZrO2催化剂活性最高,其裂解率达46.16%。     

钯/泡沫镍对水体中4-氯酚的氢解脱氯研究

采用置换沉积法制备泡沫镍负载钯(Pd/Ni)催化剂,研究了其在H2作为供氢体时对水相中4-氯酚(4-CP)的催化氢解脱氯作用.考察了Pd负载量、H2流量和反应液pH值对4-CP转化率的影响.结果表明,在相对较低的Pd负载量和H2流量下即可实现4-CP的快速高效去除,且反应液pH值在3.04~10.97的范围对反应影响不显著.当Pd负载量为0.1%、H2流量为10mL/min、pH值为6.80时,反应1h,4-CP转化率达92.6%.Pd/Ni具有较高的稳定性,重复实验表明,该催化剂使用3次后,催化活性仅下降了2.0%.     

城市生活垃圾催化气化制取富氢气体的研究

采用下吸式固定床气化炉,以煅烧白云石为催化剂水蒸气气化城市生活垃圾(MSW)有机组分,在气化温度为750~950℃,S/M(水蒸气和垃圾物料进料质量比)为0.57~1.28时,探讨了催化剂种类、气化温度和S/M等因素对富氢气体成分、产氢率、潜在产氢率、低位热值和碳转化率等的影响。较高气化温度有利于富氢气体的生成,增加碳转化率和产气率,但会降低富氢气体的热值;在实验条件下,富氢气体中H2体积分数最高达53.29%,产氢率达到7.13~46.52mol/kg,潜在产氢率为55.48~90.11mol/kg;镍基催化剂催化效果优于煅烧白云石,能大幅增加H2含量,使焦油在850℃以上完全分解。     

纤维类废弃物的热化学催化液化试验研究

对纤维类废弃物热化学催化液化反应各反应物的用量比例、反应条件进行优化,并初步测定了最优条件下液化产物的组分.结果表明,纤维类废弃物在浓硫酸/苯酚(浓硫酸的质量分数为6%)的混合催化体系中,当温度为160℃,时间为70min时的液化效果最好.气相色谱-质谱联用仪和红外光谱仪的分析结果表明,液化产物中甲基和亚甲基等基团的振动加强,以及存在麦草纤维素的单体葡萄糖的衍生物,液化反应破坏了纤维类废弃物的晶格结构,从而打破了生物利用的禁锢,使其易被微生物降解.利用液化产物进行混合菌株发酵培养,其真蛋白含量可达到30.74%;其酒精含量可达到19.0%(V/V).     

Cu/MOF双功能催化剂催化乙酰丙酸制取γ-戊内酯的研究

传统化石能源的日益消耗引发了严重的能源危机和环境污染等问题,亟需开发和利用可再生能源。生物质因其资源丰富、成本低廉和清洁的特点,引起了人们的广泛关注。采用简单、高效的溶剂热方法构筑了一种金属有机框架封装金属Cu的新型复合材料,Cu/MOF-808,该催化剂中Cu原子锚定在Zr基金属有机框架MOF-808次级结构单元的缺陷位。Cu/MOF-808催化剂在较温和的反应条件下(140℃),以异丙醇为氢源,通过催化转移加氢路径,将生物质平台分子乙酰丙酸选择性加氢转化为γ-戊内酯,产率达到91.5%。溶剂影响因素结果表明,Cu/MOF-808催化剂在异丙醇中表现出最好的活性和选择性,远高于甲醇、乙醇和仲丁醇体系,主要得益于异丙醇优异的供氢能力。此外,Cu/MOF-808催化剂具有良好的稳定性和可重复利用性,在5次循环后仍能保持较高的催化活性和目标产物选择性。机理研究揭示了MOF锚定的高分散Cu金属位点和MOF中Zr簇的Lewis酸性位点的高效协同作用,促进了乙酰丙酸高效催化转化。     

废轮胎的热解及其产物分析

研究了废轮胎热解产生的三相 (气、液、固 )产率与裂解温度的关系 ,气相组成与温度的关系 ,以及氢氧化钠作为催化剂加入热解体系对三相产率和气体组成的影响 .实验表明 ,轮胎橡胶的热稳定性分为 :～ 200℃,200℃～300℃及300℃以上3个区域 .在200℃以上时 ,随着温度升高 ,固体产率减少 ,气体产率增加 ,液体产物的产率在 500℃左右出现一个峰值 .加入 4%NaOH作催化剂以后 ,在相同的温度下固态碳黑和液态油的产率均有所提高 ,而相应混合气的产率降低 .实验确定了所用混合胶粉主要为合成橡胶 .不同温度下热解所产生的液体产物的红外谱图及裂解色谱图表明 ,300℃时主要是助剂分解,400℃左右主要是聚异戊二烯(天然胶)开始裂解,600℃以上残留物开始裂解.     

亲水改性磺酸型碳材料催化纤维素水解研究

该研究以微晶纤维素作为纤维素的模型物,开展了对亲水改性的磺酸型碳材料在水热条件下催化纤维素水解产生还原糖的研究,考察了亲水改性对催化水解作用的影响,并分析了在改性碳材料催化条件下,反应时间、催化剂用量、反应温度等因素对纤维素水解过程的影响。研究结果表明碳材料的亲水改性能提高催化剂表层的亲水性能,从而提升其催化水解纤维素的性能。在170℃条件下,催化剂投加量为0.2 g,反应时间为10 h时是纤维素水解和还原糖积累的最佳条件。     

原位生成Fe基催化剂催化木质素快速热解生成单环芳香烃的研究

探讨了铁矿石原位生成的Fe基催化剂对硫酸盐木质素催化热解的情况。研究使用透射电子显微镜对反应前后的催化剂进行表征,以探究催化剂形态变化;通过分段热解反应器联合飞行时间质谱评估催化剂的性能。结果表明,反应前催化剂呈颗粒状,而反应后催化剂几乎烧结。与未还原铁矿石和商业Fe₂O₃相比,还原铁矿石显著促进了单环芳香烃的产生。在最优反应温度550℃下,单环芳香烃的相对含量高达到81%,其中苯、甲苯、二甲苯和三甲基苯的相对含量分别为46%、34%、13%和7%。基于脱羟基和脱甲氧基的反应原理,提出了硫酸盐木质素催化热解的可能途径。使用的低成本铁矿石催化剂有望应用于硫酸盐木质素热解,以生产有价值的生物基芳香烃。     

Ni/钙铝石催化剂对焦油模拟物甲苯的催化研究

以高温烧结法制备的钙铝石为载体,利用溶液浸渍法制备出Ni/钙铝石催化剂。以甲苯为生物质焦油模拟物,在N2气氛下研究Ni/钙铝石催化剂对甲苯催化裂解的性能。采用XRD、SEM、BET等分析手段对催化剂进行表征,然后在实验室自制固定床反应装置中考察了反应温度、镍负载量对催化产气成分、产氢量及甲苯转化率的影响。结果表明:随着反应温度的增加,甲苯转化率升高,产气量增加;较高温度下,增加镍负载量有利于提高产氢量。     

反应温度对Mo/Al2O3催化碱木质素生物油加氢脱氧影响研究

碱木质素作为重要的工业木质素来源,通过水热液化技术可以保留其中芳环结构,用于制备生物燃料中芳烃组分。在反应过程中,温度对生物油产率和组分影响较大。重点研究了在Mo/Al₂O₃催化碱木质素水热液化制备生物油过程中,反应温度对油产率和芳烃产率影响。研究结果表明,随着温度升高,生物油产率先增加后减少,在280℃时获得最高生物油产率。生物油的O/C比随温度升高持续下降,最低可达0.22,同时H/C比则持续增加,最高可达1.14。此外,高位热值也持续增加,最大值可达30.41 MJ/kg,温度的升高促进了生物油燃料特性的提升。然而,温度的升高对生物油中芳烃的富集不利,温度越高,生物油中芳烃的相对含量越低,而酚类化合物的含量越高。在260℃和添加质量分数15%的Mo/Al₂O₃催化剂条件下,芳烃的相对含量达到最大值34.1%,此时芳烃产物中对甲苯的选择性高达97.7%,芳烃产物富集效果最好。     

滴流床反应器中苯酚催化湿式氧化集总反应动力学研究

在自行研制的滴流床反应器中,以苯酚配水溶液作为研究对象,采用负载型CuO/γ-Al2O3作为催化剂,于连续流工况下实验研究了苯酚催化湿式氧化(CWO)过程,建立了滴流床反应器拟均相一维活塞流模型,并结合集总动力学反应模型对实验数据进行拟合.该模型计算值均能较好的预测实验结果;模型引入了集总动力学概念,较深入地解释了催化湿式氧化反应过程.由模型计算所得的动力学参数表明,在所使用的催化剂上苯酚较易氧化为中间产物,但苯酚和中间产物的深度氧化不易进行.     

污水厂污泥在亚/超临界丙酮中的液化行为

利用直接热化学液化技术,在1000mL的反应釜中,考察了液化温度、污泥/溶剂配比(R1)、催化剂以及溶剂填充率(R2)对污水厂污泥在亚/超临界丙酮中的液化行为的影响.结果表明,约300℃条件下,污泥液化较为彻底,过低或过高的温度液化效果反而较差.当温度超过340 ℃时,丙酮溶剂参与反应能力增强,促进油产率的增加,至380℃时油产率保持稳定.在其他液化条件相同的情况下,发现污泥在R1为10/200、R2为20%、添加5%剂量的NaOH作为催化剂,获得较好的液化效果.红外光谱(FTIR)和气相色谱/质谱分析(GC-MS)分析表明,生物油的主要成分是含氮杂环、羧酸、酯、酮等化合物,主要的官能团包括胺基、羟基、烷基和羰基等.     

磺酸负载型碳材料催化水解秸秆木质纤维素的研究

本研究以稻草秸秆木质纤维素为反应原料,开展了磺酸负载型碳材料在水热条件下催化木质纤维素水解产生还原糖的研究,考察了磺酸负载量对催化水解木质纤维素作用的影响,并分析了在改性碳材料催化条件下,反应温度,反应时间,催化剂用量,纤维球磨预处理等因素对木质纤维素水解过程的影响。研究结果表明磺酸负载型碳材料,促进其催化水解木质纤维素的性能。在170℃条件下,催化剂投加量为0.2g,反应时间为9h时为木质纤维素水解和还原糖积累的最优条件。同时在纤维素水解前进行48h的球磨预处理能有效提高木质纤维素的水解和利用效率。     

铂族金属催化剂及回收工艺

铂族金属由于具有特殊的原子结构，在化学反应中有优良的活性，特殊的选择性，并有多种多样的催化功能，被称催化剂之王。它是加氢反应、脱氢反应、重整反应、氧化反应、异构化反应、歧化反应、裂解反应以及脱氨基反应的优良催化剂。其用途遍及化工、石油、环保等领域。在国内，使用最广，耗量最多的为石油，化工行业，本文针对石化行业催化剂的种类特性及回收工艺作一介绍，供再生系统同行们参考。     

造纸污泥中木质素的提取及其改性研究

针对木质素的特性,从造纸污泥中用酸析法提取,提取产物进行磺化改性,探讨了反应温度、时间、pH值等因素对磺化产物的影响。研究表明,磺化反应的适宜条件为木质素∶亚硫酸钠=4∶3、pH=10.5,80～90℃下加热4h,FeCl3可作为木质素磺化反应的催化剂。改性产品经测定,表面活性有明显提高,各项指标基本符合国家标准。     

废弃印刷线路板熔融盐气化特性研究

在熔融盐气化炉中进行废弃印刷线路板气化实验,考察了空气当量比对气体产率、气体热值、碳转化率以及气化效率的影响,并对N2气氛下线路板在熔融盐反应器中裂解液体产物通过气质联用仪进行了分析.结果表明,气体产率和碳转化率随着空气当量比增加而增加,空气当量比增加到40%时,气体产率和碳转化率分别达到840 mL·g-1和96%;气体产物热值随着空气当量比增加而减少,气化效率随着空气当量比的增加先增加然后减少,在20%空气当量比气化效率达到最大值94%.液体产物的主要成分为苯酚、2-甲基苯酚、萘等,表明线路板在熔融盐气化炉内的反应过程中,苯环结构上的长链烷烃脂肪烃支链得到脱除,苯基C6H5-O的断裂得到加强,同时发生芳构化反应.     

Raney Ni催化4-溴联苯加氢降解研究

以4-溴联苯为模型化合物,研究在H2作氢源、RaneyNi作催化剂条件下4-溴联苯的加氢脱溴反应,并调查了溶剂、碱及温度对加氢脱溴的影响,以及不同催化剂的催化效果.结果表明:相比贵金属催化剂(Ru/C、Pt/C、Pd/C),RaneyNi价廉且有较高的催化活性,具有实际应用价值;有机溶剂中添加适量的水可显著促进加氢脱溴反应,在乙醇/水(V/V)=85/15的溶液中,仅30min4-溴联苯就可100%脱溴;而在纯乙醇中,反应60min,尚有10%的4-溴联苯没有降解.另外,碱(NaOH)的加入可明显提高催化剂的活性,n(NaOH)∶n(HBr)=1.1∶1时,仅需30min4-溴联苯就完全被RaneyNi催化加氢降解;而n(NaOH)∶n(HBr)=2∶1时,反应60min,只有约93%的4-溴联苯发生了加氢降解,因此,碱的加入量以超过其化学反应剂量10%为宜.在温和条件(30～45℃、常压约101kPa)下,RaneyNi可催化4-溴联苯完全脱溴产生联苯,同时,联苯作为重要的化工产品可回收再利用.由此可见,多相催化加氢脱溴有望发展成为控制和消减多溴二苯醚等持久性卤代有机污染物的绿色降解技术.