合成气制异丁醇的催化剂开题报告

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Pt沸石催化剂上正丁烷异构制异丁烷研究的开题报告

Pt沸石催化剂上正丁烷异构制异丁烷研究的开题报告

Pt沸石催化剂上正丁烷异构制异丁烷研究的开题报告1.研究背景与意义随着石油资源的日益减少和对环境保护的需求日益增加,石化产业对高效催化制备燃料和化工原料的技术需求也越来越迫切。

在石化产业中,正丁烷异构制异丁烷是一项重要的工业化反应,可用于生产高辛烷值汽油和重要的化工原料。

Pt沸石催化剂由于其高催化活性和选择性,近年来已成为正丁烷异构制异丁烷反应的焦点研究对象。

因此,深入研究Pt沸石催化剂上正丁烷异构制异丁烷反应机理和催化性能,对于提高异构化反应的效率和催化剂的性能具有重要的意义。

2.研究内容本研究旨在通过各种表征手段,如X射线粉末衍射(XRD)、氮吸附-脱附等温线、扫描电子显微镜(SEM)等对Pt沸石催化剂进行表征,探究催化剂结构、物理化学性质及其与反应活性之间的关系。

同时,优化反应条件,如反应温度、反应时间、空速等,对正丁烷异构化反应的影响进行探究,并结合反应物和产物的气相色谱分析结果,研究反应机理,分析反应过程和产物分布。

3.研究方法Pt沸石催化剂的制备采用离子交换法,在适当的硝酸铵浓度和沸石质量比下制备出定量的Pt沸石催化剂。

采用XRD、TEM和N2吸附-脱附等表征技术对Pt沸石催化剂进行表征。

异构化反应实验采用进样直接进入熔融氨气相色谱仪(GC-FID)进行,反应前和反应后取气相色谱分析样品,并对反应产物进行定性鉴定和定量分析。

反应条件包括正丁烷的初始浓度、反应温度、空速、反应时间等参数。

4.预期成果本研究旨在探究Pt沸石催化剂上正丁烷异构制异丁烷反应的催化性能和反应机理,找到催化剂结构、物理化学性质与反应性能之间的相关性,为石化产业中高效催化制备燃料和化工原料的技术提供理论支持和实验参考。

同时,本研究的结果也有望为开展其他催化反应提供参考和启示。

甲醇变换工段开题报告

甲醇变换工段开题报告

甲醇变换工段开题报告甲醇变换工段开题报告1. 引言甲醇变换工段是化工生产中重要的环节之一,其主要目的是将甲醇转化为合成气,再通过合成气制取化学品或燃料。

本开题报告将对甲醇变换工段进行深入研究,探讨其工艺流程、关键技术以及可能存在的问题和改进方向。

2. 工艺流程甲醇变换工段的典型工艺流程包括蒸汽重整、变换反应和气体净化等步骤。

首先,甲醇与过量的蒸汽在蒸汽重整器中进行催化反应,生成合成气。

然后,合成气进入变换反应器,在催化剂的作用下发生甲醇变换反应,生成一氧化碳和氢气。

最后,通过气体净化装置去除杂质,得到高纯度的合成气。

3. 关键技术3.1 催化剂选择催化剂的选择对甲醇变换工段的效率和产物选择性起着重要作用。

常用的催化剂包括铜锌铝氧体、铁铬氧体和镍基催化剂等。

不同催化剂具有不同的活性和选择性,需要根据实际情况进行选择和优化。

3.2 反应条件控制反应温度、压力和甲醇进料量等反应条件对甲醇变换反应的效果有着直接影响。

适当的反应温度和压力可以提高反应速率和选择性,而过高的温度和压力则可能导致副反应的发生。

甲醇进料量的控制也需要根据实际情况进行调整,以达到最佳的反应效果。

3.3 热集成热集成是提高甲醇变换工段能量利用效率的重要技术手段。

通过合理设计换热系统,将反应产生的热量回收利用,可以降低能耗和生产成本。

常用的热集成方法包括热交换器网络设计和热泵技术等。

4. 存在问题与改进方向4.1 催化剂失活在甲醇变换工段中,催化剂容易受到污染和失活的影响,降低了其活性和选择性。

为了解决这一问题,可以采取定期更换催化剂或采用再生技术,提高催化剂的使用寿命。

4.2 产物分离与回收甲醇变换反应生成的合成气中含有大量的一氧化碳和氢气,需要进行分离和回收。

传统的分离方法包括吸附、膜分离和液相吸收等,但存在能耗高和操作复杂的问题。

未来可以探索新的分离技术,提高产物回收率和纯度。

4.3 环境影响甲醇变换工段会产生大量的废气和废水,其中含有有害物质和温室气体。

叔丁醇技术方案

叔丁醇技术方案

叔丁醇技术方案1. 引言叔丁醇,也称为异丁醇(Isobutanol),是一种重要的有机化学品。

它的化学式为C4H10O,具有毒性较低、挥发性高、可溶于水和多种有机溶剂的特点。

叔丁醇的应用领域广泛,包括溶剂、燃料添加剂、合成化学品等。

本文将介绍叔丁醇的生产技术方案。

2. 叔丁醇生产技术方案叔丁醇的生产技术方案主要包括两种方法:通过合成气(CO+H2)和通过化石燃料。

2.1 通过合成气生产叔丁醇该方法是利用合成气经过催化反应生成叔丁醇的过程。

具体步骤如下:1.气体净化:将原料合成气进行净化处理,去除杂质和硫化物。

2.合成气裂解:在适当的温度和压力下,将合成气经过裂解反应生成一氧化碳和氢气。

3.催化反应:在催化剂的作用下,一氧化碳和氢气进行加氢缩合反应生成醇类化合物,其中包括叔丁醇。

4.分离纯化:通过分离技术将反应产物中的叔丁醇与其他物质进行分离纯化,得到高纯度的叔丁醇。

该方法的优点是反应选择性高,合成效率较高,但也受到催化剂选择和反应条件控制的影响。

2.2 通过化石燃料生产叔丁醇该方法是利用化石燃料作为原料,通过催化裂化和相关反应生成叔丁醇的过程。

具体步骤如下:1.原料处理:将化石燃料进行预处理,去除杂质,得到高纯度的原料。

2.催化裂化:在适当的温度和压力下,将原料进行催化裂化反应,得到含氧化合物和其他化合物的混合物。

3.分离回收:通过分离技术将裂化反应产生的混合物中的叔丁醇与其他物质进行分离回收。

4.精制纯化:对回收的叔丁醇进行进一步的精制纯化,得到高质量的叔丁醇。

该方法的优点是原料丰富,成本较低,但也存在催化剂选择和分离纯化困难的问题。

3. 叔丁醇的应用叔丁醇作为一种重要的有机化学品,在多个领域具有广泛的应用。

以下是叔丁醇的主要应用领域:1.溶剂:叔丁醇可作为溶剂用于油漆、涂料、胶水等的制造过程中。

其优点是溶解力强,挥发性低,对环境影响较小。

2.燃料添加剂:叔丁醇可以作为燃料添加剂,提高燃料的辛烷值,改善燃烧性能,降低尾气排放。

合成气制低碳混合醇催化剂研究新进展

合成气制低碳混合醇催化剂研究新进展

f )法 国石 油 研 究所 开发 的 C — o催 化 剂 体 2 uC
系 (F IP工 艺 ) :
1 改性 的甲醇合成催化 剂 ( u Z / I C — nA )
此催 化 剂 由 甲醇 合 成催 化 剂 加入 适 量 的碱 金 属或 碱 土 金 属化 合 物 改 性 而得 此 类 催 化 剂 虽 然
作 者 简 介 :王
俐 (9 1 ) 16 一 ,女 ,北 京 市 人 ,高 级 工 程 师 ,长 期
从事化工情报调研工作 。





2 - 6
C MI LI U T Y HE CA ND S R
21 年 0 1
第 2 9卷
波 兰 学 者在 高 压 固定 床 反 应 器 中对合 成气 制 高 级 醇 的 C O Z O A , 化 剂 进 行 了研 究 。他 u—n— 1 催 O
吸 引力
通 常 .MA S反 应 在具 有 加氢 作 用 的催 化 剂 上 进行 ,使 C O键 断裂 和 C — O插 入 。 醇 的合成 涉 及
到 C 插 入 到烷 基 金 属 键 .给 出通 过 加 氢 形 成 醇 O 分 子 的 酰 基 中 间 体 中 间 体 主 要 取 决 于 催 化 剂
从 合 成气 制 低 碳 混 合 醇 的主 要 非 贵 金 属催 化 剂 有 改 性 的 甲 醇 合 成 催 化 剂 、 改 性 的 Fsh r i e— c
( 在组 成 、结构 和 反应 条件 方 面 ) 的类型 。活 泼 金
属 、制 备 配 方 和工 艺 条 件决 定 中 问体 合 成及 其 进
以 上 4 种 催 化 剂 体 系 各 有 其 特 色 。IP 与 F Sg l 艺有 较 高 的 C+选 择 性 和 良好 的化 学 利 ym0工

合成气制异丁醇的催化剂开题报告

合成气制异丁醇的催化剂开题报告

合成气制异丁醇的催化剂研究摘要由合成气制低碳混合醇是煤炭资源洁净利用的重要途径之一。

低碳混合醇不仅是优质的动力燃料,而且可以作为清洁汽油添加剂取代MTBE。

由煤制合成气的工艺已经成熟,开展低碳混合醇的研究对合理利用煤炭资源,开发洁净能源以及减少环境污染都有十分重要的意义。

本文从近年来研究方向进行总结,将合成气制混合醇催化剂分为四类,分别为改性甲醇催化剂、改性费托(FT)催化剂、钼基催化剂和锆基催化剂这几类。

其改性金属包括碱金属,过渡金属,稀土金属以及贵金属。

并根据最新的进展情况提出本课题合成气制异丁醇的研究方案,从工业甲醇合成催化剂出发,对其进行改性。

同时提出催化剂表征方法,以更加深入的对催化剂进行研究。

关键字:合成气催化剂异丁醇AbstractThe synthesis of higher alcohols from CO hydrogenation is one of the important routes for effectively utilizing coal resource.The higher alcohols are excellent fuels,and they can also be used as clean gasoline additives to replace MTBE.Since it is mature to produce syngas from coal,it is significant to study the synthesis of higher alcohols for developing clean fuels and reducing environment pollutions.In this paper ,we summarizes the kinds of catalyst researched recent in the synthesis of mixed alcohol from the syngas.and it can be divided into four categories, namely, modified methanol catalysts, modified Fischer-Tropsch (FT) catalyst, molybdenum-based catalysts, and zirconium-based catalysts .To synthesis the isobutanol from syngas,we propose a feasible program ,that is starting from the modified industrial methanol synthesis catalyst according to the latest progress made in this project. Catalyst characterization methods also proposed to conduct more in-depth study on the study.Keyword: syngas Catalyst isobutanol目录1引言 (4)1.1课题背景 (4)1.2文献综述 (4)1.2.1改性甲醇催化剂 (5)1.2.2改性F-T合成催化剂 (7)1.2.3钼基催化剂 (8)1.2.4 ZrO2基催化剂 (10)2实验方案 (13)2.1 实验目的 (13)2.2研究方法及步骤 (13)2.2.1实验方法: (13)2.2.2实验步骤: (13)2.3实验方案 (13)2.4试剂及仪器 (14)2.4.1试剂 (14)2.4.2仪器 (14)2.5实验反应装置和流程说明 (14)2.6产物分析方法及计算 (15)2.7催化剂表征手段: (15)3实验安排 (17)4参考文献 (18)1引言1.1课题背景合成气是主要含有H2、CO,可以通过煤炭、天然气页岩气或者秸秆等生物资源制取,原料来源较广,根据制取方法的不同可含有不同比例的CO2、CH4、N2等。

合成气制取异丁烷催化剂的制备及性能

合成气制取异丁烷催化剂的制备及性能
•32 •
广东化工
2019年第21期 第46卷总第407期
合成气制取异丁烷催化剂的制备及性能
汪万强
(湖北文理学院食品化工学院,湖北襄阳441053)
[摘 要]考察了 SiCh,ZSM-5,卩和SAPO-34为载体负载Pd基催化剂对合成气制备异丁烷催化性能的影响,结果表明:Pd/卩催化剂表现出
Keywords: Isobutene; ZSM-5; SAPO-34; Pd/p: catalysts
随着石油资源的日益枯竭及价格的不断增长,将煤、天然气
和生物质经由合成气转化为液体燃料越来越引起人们的关注,其
主要产品包括甲醇、二甲醯(DME)、液化石油气(LPG)和合成油
⑴叭LPG作为一种环境友好型的液体燃料,拥有广阔的应用前景 QB。其中,异丁烷作为LPG的主要成分,被作为燃料使用,但 化工方面使用价值待开发【⑷。异丁烷是一种能够用来合成甲基叔
CO+2H2=CH3OH
-91.03 kJ/moI
(1)
2CH3OH=CH3OCH3+H2O
-22.67 kJ/mol
(2)
CH3OCH3=Hydrocarbons+H2O
(3)
H2O+COCO
2nCO+(n+l )H2=CnH2n+2+nCC)2 -210 kJ/mol
于提高CO转化率,而合适的分子筛孔径可以提高对LPG的选择
性【叭
LPG中的主要成分为异丁烷,通过调变催化剂的组成可以提
高异丁烷的选择性。本文以SiO2, ZSM-5,卩和SAPO-34为载体 负载Pd后,考察合成气一步法制备异丁烷的催化性能,筛选出活 性较高的催化剂,同时考察了不同温度、压力对异丁烷的选择性, 并通过XRD、BET、SEM和NH3-TPD等进行表征,分析其对催 化性能的影响因素。

甲醇催化剂的制备与表征的开题报告

甲醇催化剂的制备与表征的开题报告

甲醇催化剂的制备与表征的开题报告
一、选题背景与意义
甲醇作为一种重要的工业原料,在化工、制药、合成材料、能源等领域有着广泛的应用。

而甲醇的制备主要有两种方法,一种是化石燃料甲烷氧化制气后加水转化成
发生合成反应生产甲醇(称为天然气制甲醇),另一种是用木材、农作物秸秆、稻草
等生物质直接制造甲醇(称为生物质制甲醇)。

催化剂是促进化学反应进行的关键,对于甲醇催化剂的制备和表征是提高甲醇制备效率和降低成本的一种重要手段。

因此,研究甲醇催化剂的制备与表征具有重要的
理论和应用价值。

二、研究内容
本研究主要研究甲醇催化剂的制备和表征,其中包括以下内容:
1.催化剂的制备:
本研究将选用一种新型催化剂——氧化物晶体催化剂制备甲醇催化剂。

该催化剂具有高活性、高稳定性和低成本等优点,将在甲醇的制备过程中有着广泛的应用前景。

2.催化剂的表征:
为了研究催化剂在甲醇合成反应中的性能表现,本研究将采用多种表征手段对催化剂进行表征,包括X射线衍射、透射电子显微镜等表征手段,以评价催化剂的晶体
结构、表面形貌和化学成分等。

3.甲醇催化反应:
通过气相色谱-质谱联用技术等手段,研究催化剂在甲醇合成反应中的催化效果,考察催化剂的活性和选择性等性能指标。

三、预期结果和意义
本研究通过对甲醇催化剂的制备和表征,可以探究催化剂晶体结构与性能之间的关系,并深入研究催化剂在甲醇合成反应中的催化机理,从而为提高催化剂的活性和
选择性等性能指标提供理论依据和实践指导。

同时,本研究对于改善我国能源结构和
提高资源利用率,具有重要的意义。

一种合成气制异丁醇催化剂的组成、制备方法及应用[发明专利]

一种合成气制异丁醇催化剂的组成、制备方法及应用[发明专利]

专利名称:一种合成气制异丁醇催化剂的组成、制备方法及应用
专利类型:发明专利
发明人:苏海全,屈皓,贺思慧,苏越
申请号:CN202011100721.1
申请日:20201015
公开号:CN112206788A
公开日:
20210112
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:一种用于合成气直接制异丁醇的催化剂,其成分为四硫代钼酸铯。

四硫代钼酸铯的制备方法为:将四硫代钼酸铵和氢氧化铯分别溶于水后,向氢氧化铯溶液中滴加四硫代钼酸铵溶液,所得沉淀经抽滤、真空干燥后即得四硫代钼酸铯。

所得四硫代钼酸铯经造粒后既可用于合成气制异丁醇。

本发明涉及的催化剂制备方法简单,总醇选择性高、总醇中异丁醇含量高、适合于H/CO比较低的合成气,具有良好的应用前景。

申请人:内蒙古大学
地址:010021 内蒙古自治区呼和浩特市赛罕区大学西街235号内蒙古大学
国籍:CN
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Pt--SnAl2O3催化剂上异丁烷脱氢制异丁烯反应器模拟研究的开题报告

Pt--SnAl2O3催化剂上异丁烷脱氢制异丁烯反应器模拟研究的开题报告

Pt--SnAl2O3催化剂上异丁烷脱氢制异丁烯反应器
模拟研究的开题报告
题目:Pt--SnAl2O3催化剂上异丁烷脱氢制异丁烯反应器模拟研究
研究背景和意义:
随着社会的发展和人们生活水平的提高,石化工业逐渐成为国民经
济发展的重要支柱产业。

烯烃类化学品作为重要的中间体,在化工行业
中具有广泛的应用。

因此,研究烯烃产物制备的新型催化剂及反应工艺
具有重要意义。

目前,大多数异丁烯的工业制备采用高温烷基化法或烷基异构化法。

然而,这些方法存在催化剂易中毒、反应条件苛刻等问题。

而异丁烷脱
氢制异丁烯反应具有用原料广泛、高选择性、低能耗等优点,因此近年
来备受关注。

在该反应中,催化剂的选择对反应性能影响很大,因此研
究高效催化剂具有重要意义。

针对这一问题,本研究将选取Pt--SnAl2O3催化剂,进行异丁烷脱
氢制异丁烯反应器模拟研究,以探讨其反应机理。

研究内容:
1. Pt--SnAl2O3催化剂制备和表征
2. 异丁烷脱氢制异丁烯反应机理和动力学模型的建立
3. 建立异丁烷脱氢制异丁烯反应器模型
4. 系统考察反应器温度、压力等反应条件对反应性能的影响
5. 对反应机理进行研究和解析
预期成果:
1. 成功制备高性能Pt--SnAl2O3催化剂
2. 建立异丁烷脱氢制异丁烯反应机理和动力学模型
3. 建立异丁烷脱氢制异丁烯反应器模型
4. 分析反应机理并探索反应条件对性能的影响。

中科院科技成果——合成气定向合成异丁醇

中科院科技成果——合成气定向合成异丁醇

中科院科技成果——合成气定向合成异丁醇
项目简介
煤基合成气定向合成异丁醇是一条符合我国资源特色的、唯一一条以异丁醇为目标产物的异丁醇生产路线。

山西煤炭化学研究所对煤基合成气定向转化制备异丁醇的工艺过程、异丁醇的生成机理、催化剂体系、催化反应活性相等进行了系统研究,通过对工艺参数的优化,获得了异丁醇合成的最佳工艺参数。

研究了异丁醇合成的催化剂,确定了适合异丁醇合成的催化剂体系为ZnCr基、Cu基催化剂。

ZnCr基催化剂在400℃、10Mpa、8000-10000h-1的条件下,完成1000小时稳定性运转,醇中异丁醇选择性达到16.8wt.%,甲醇+异丁醇选择性94.3wt.%。

Cu基催化剂在6.0MPa、3000h-1、340℃的反应条件下,醇中异丁醇的选择性达到33.0wt.%。

应用前景
异丁醇是基本有机化工原料,同时又是一种清洁的燃料添加剂,可以降低油品燃烧过程中PM2.5的产生。

目前,异丁醇来源于丙烯羰基法合成丁醇时的副产,是石油基产品。

煤基异丁醇制备技术,不仅可以缓解异丁醇依赖进口的局面,还可以利用产物中的异丁醇/甲醇直接合成MTBE,制取高纯度异丁烯,具有良好的市场前景。

本项目所采用的煤基合成气合成异丁醇技术目前尚未有工业化报道。

该技术具有碳资源利用合理、能效高、投资节省等优点,特别适合在煤炭资源丰富的新疆开发利用,为新疆煤化工的转型提供了一条切实可行的路线。

与现行的煤炭转化技术相比,具有较好的技术经
济性,易于推广应用。

主要设备及投资
主要设备包括:异丁醇合成反应器、冷却器、尾气循环装置等;
投资:500万元用于该技术实验室的改进、升级,并完成1L工业单管试验。

合成气合成异丁醇的研究进展

合成气合成异丁醇的研究进展
Ab s t r a c t : A s a b a s i c o r g a n i c c h e mi c a l r a w ma t e r i a l , i s o b u t y l lc a o h o l i s wi d e l y u s e d i n i n d u s t i r a l p r o d u c t i o n .W h i l e i s o b u t y l
成化学催化理论的发展 J 。
工原料 , 目 前, 煤气 化技术工 艺 已经十分成熟 , 开展对低碳 混 合醇的研究对合理 利用煤 炭资 源以及 减少环 境污染 都有 其
关键词 : 异丁醇 ; 催化剂 ; 动力学 ; 热力学 ; 反应机理 中图分类号 : T Q 2 1 4 文献标 识码 : A 文章编号 : 1 0 0 8- 0 2 1 X( 2 0 1 4 ) 0 4— 0 0 5 2—0 4
The Re s e a r c h Pr o g r e s s o f S y nt he t i c Ga s S y nt h e t i z e I s o b ut a n o l
/ G i n Q u a n—s h e n g, Q u T a o , Z H E N G C h a n g— z h e n g ,Z HU W e i
( X i h n P o l y t e c h n i c U n i v e r s i t y , X i h n 7 1 0 0 4 8 , C h i n a )

5 2・
山 东 化 工 S H A N D O N G C H E MI C A L I N D U S T R Y
2 0 1 4年第 4 3卷

丁醇的催化剂设计与优化研究

丁醇的催化剂设计与优化研究

丁醇的催化剂设计与优化研究催化剂是化学反应中起着至关重要作用的物质,在有机合成、药物制造和化工等领域都扮演着重要角色。

丁醇是一种有机化合物,具有广泛的应用前景,因此对于丁醇的催化剂设计与优化研究具有重要意义。

本文将介绍丁醇的催化剂设计与优化的相关研究内容,以期进一步探索和发展丁醇的催化剂,提高其催化活性和选择性。

首先,催化剂的设计是催化反应成功进行的前提。

在丁醇的催化剂设计方面,研究人员着重考察了催化剂的组成、结构、形貌和表面特性等因素对反应的影响。

通过理论计算、实验探测和表征手段,研究人员发现过渡金属纳米颗粒、金属酸等不同类型的催化剂在丁醇催化反应中具有良好的催化活性和选择性。

此外,调控催化剂的孔结构、表面活性位点的密度以及催化剂与丁醇之间的相互作用也是催化剂设计中需要考虑的重要因素。

其次,优化催化剂的性能是提高催化活性和选择性的关键。

在丁醇的催化剂优化中,研究人员通过引入助剂、改变反应条件和探索新的催化剂体系等手段,不断提高催化剂的性能。

例如,引入助剂可以改善催化剂的稳定性、增加反应速率和提高产物的选择性。

调节反应条件,如温度、压力和反应时间等,也能够对催化反应的进行优化。

此外,研究人员还着眼于探索新的催化剂体系,如离子液体催化剂、金属有机骨架材料等,以期发展出更高效的催化体系。

催化剂的稳定性是影响催化剂活性和循环使用寿命的重要因素。

在丁醇的催化剂研究中,研究人员通过合成多相催化剂、改变催化剂的晶体结构和优化催化反应条件等手段,提高催化剂的稳定性。

此外,催化剂的再生也是催化剂设计与优化中关注的一个方面。

通过合理设计催化剂的制备步骤,选择适当的再生处理方法,可以有效地延长催化剂的使用寿命,降低催化剂成本。

最后, 在电化学催化方面,丁醇也有着广泛的应用前景。

研究人员通过调控催化剂的电子结构和表面活性位点,设计出具有良好电化学催化性能的催化剂,用于丁醇的电催化合成。

这为丁醇的可控合成提供了新的途径,并在能源转换和储存等领域具有重要意义。

Pt-Sn催化正丁烷制异丁烯的研究的开题报告

Pt-Sn催化正丁烷制异丁烯的研究的开题报告

Pt-Sn催化正丁烷制异丁烯的研究的开题报告
题目: Pt-Sn催化正丁烷制异丁烯的研究
背景:
随着石油资源的逐渐枯竭,对于石油加工技术的研究也日益受到重视。

异构化技术是一种能够提高石油资源利用率的技术,其中Pt-Sn催化剂是异构化技术中最常用的催化剂之一。

正丁烷是一种广泛存在于石油
产品中的烷烃,通过Pt-Sn催化剂的催化作用可以高效地转化为异丁烯,用于制备粘合剂、橡胶、塑料等。

因此,研究Pt-Sn催化正丁烷制异丁烯的方法和机理具有重要的现实意义和科学价值。

研究内容:
本研究将以Pt-Sn催化剂为核心,研究正丁烷制异丁烯的催化机理、工艺条件及其对产品收率和选择性的影响。

主要研究内容如下:
1. Pt-Sn催化剂的制备及其物理性质测试
2. 考察反应温度、反应压力、空速等工艺条件对反应的影响
3. 研究Pt-Sn催化剂对正丁烷异构化反应的催化作用及其机理
4. 分析异构化产物的组成和结构特征
5. 探讨如何优化反应工艺和催化剂性能,提高异构化反应的产率和
选择性
预期研究结果:
本研究将可以系统地研究Pt-Sn催化正丁烷制异丁烯的反应机理,
并探索影响反应产率和选择性的主要因素。

同时,研究结果可以为生产
实践提供技术支持,为更好地开发和利用石油资源做出贡献。

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合成气制异丁醇的催化剂研究摘要由合成气制低碳混合醇是煤炭资源洁净利用的重要途径之一。

低碳混合醇不仅是优质的动力燃料,而且可以作为清洁汽油添加剂取代MTBE。

由煤制合成气的工艺已经成熟,开展低碳混合醇的研究对合理利用煤炭资源,开发洁净能源以及减少环境污染都有十分重要的意义。

本文从近年来研究方向进行总结,将合成气制混合醇催化剂分为四类,分别为改性甲醇催化剂、改性费托(FT)催化剂、钼基催化剂和锆基催化剂这几类。

其改性金属包括碱金属,过渡金属,稀土金属以及贵金属。

并根据最新的进展情况提出本课题合成气制异丁醇的研究方案,从工业甲醇合成催化剂出发,对其进行改性。

同时提出催化剂表征方法,以更加深入的对催化剂进行研究。

关键字:合成气催化剂异丁醇AbstractThe synthesis of higher alcohols from CO hydrogenation is one of the important routes for effectively utilizing coal resource.The higher alcohols are excellent fuels,and they can also be used as clean gasoline additives to replace MTBE.Since it is mature to produce syngas from coal,it is significant to study the synthesis of higher alcohols for developing clean fuels and reducing environment pollutions.In this paper ,we summarizes the kinds of catalyst researched recent in the synthesis of mixed alcohol from the syngas.and it can be divided into four categories, namely, modified methanol catalysts, modified Fischer-Tropsch (FT) catalyst, molybdenum-based catalysts, and zirconium-based catalysts .To synthesis the isobutanol from syngas,we propose a feasible program ,that is starting from the modified industrial methanol synthesis catalyst according to the latest progress made in this project. Catalyst characterization methods also proposed to conduct more in-depth study on the study.Keyword: syngas Catalyst isobutanol目录1引言 (4)1.1课题背景 (4)1.2文献综述 (4)1.2.1改性甲醇催化剂 (5)1.2.2改性F-T合成催化剂 (7)1.2.3钼基催化剂 (8)1.2.4 ZrO2基催化剂 (10)2实验方案 (13)2.1 实验目的 (13)2.2研究方法及步骤 (13)2.2.1实验方法: (13)2.2.2实验步骤: (13)2.3实验方案 (13)2.4试剂及仪器 (14)2.4.1试剂 (14)2.4.2仪器 (14)2.5实验反应装置和流程说明 (14)2.6产物分析方法及计算 (15)2.7催化剂表征手段: (15)3实验安排 (17)4参考文献 (18)1引言1.1课题背景合成气是主要含有H2、CO,可以通过煤炭、天然气页岩气或者秸秆等生物资源制取,原料来源较广,根据制取方法的不同可含有不同比例的CO2、CH4、N2等。

由合成气制优质能源如甲醇、汽油、柴油、优质蜡、醇、烯及其它化学品。

而由合成气制取低碳(C1-C6)混合醇早在20世纪初就引起了人们的关注。

自70年代的两次能源危机以及各国对环境保护的逐渐重视,混合醇的制取越来越受到人们的重视,合成气转化在C1化工中占有越来越重要的地位。

在混合醇的众多产物中,异丁醇不仅可以作为优质动力能源,而且可以以其高辛烷值、防爆抗震性能优越等指标用以取代对人类健康存在威胁的MTBE,同时还可制备附加值较高的精细化学品。

近年来,由于世界经济的发展,能源需求不断提高,国际油价不断上涨,如1998年大概平均为13美元/桶,2000年大约为29美元,桶,2006年4月国际油价已突破70美元/桶,而专家认为煤液化的燃料油成本约为25美元/桶,因此目前发展合成气制低碳醇产业展示出良好的市场竞争力。

另外,发展煤炭液化是我国保证煤炭工业可持续发展,缓解环境恶化,优化能源结构,解决石油短缺,保证能源供应安全的最有效途径之一。

另据世界能源组织估计,全球能源消费到2030 年时将从2006 年472×1015 Btu(1 Btu = 1055J)增长到678×1015 Btu,而且这些能源多数来自化石燃料,特别是煤和石油。

据统计,世界石油消费将从2006 年的每天85.0 百万桶原油增加到2030 年每天106.6 百万桶[1]。

由此可见,开展合成气制异丁醇的研究对于制备洁净能源以及环境保护有着重要的现实和理论义。

1.2文献综述国内外有关个合成气制取混合醇的研究已经有相当一段时间,关于这方面的文献综述也比较多[2-7]。

. 由合成气制异丁醇的催化剂主要集中在对以下几类催化剂的:改性甲醇催化剂、改性费托(FT)催化剂、钼基催化剂和锆基催化剂这几类。

其改性金属包括碱金属,过渡金属,稀土金属以及贵金属。

但是,以上各类催化剂均存在总醇选择性不够高、高碳醇选择性低及稳定性差等问题. 如何进一步发展新催化剂, 使其具有更高的总醇选择性, 尤其异丁醇选择性和稳定性是混合醇合成的研究重点。

除对催化剂组分的改性外,还可对催化剂的制备方法以及反应器的进行改进。

1.2.1改性甲醇催化剂改性甲醇合成催化剂包括高压和低压两类, 分别由意大利Snam公司和德国Lugi公司开发, 用来主要合成甲醇和异丁醇。

改性高温甲醇合成催化剂该体系主要以碱金属改性高温甲醇合成催化剂Zn/Cr氧化物制得,反应条件较为苛刻:温度400-460℃,压力12-16 MPa,产物主要为甲醇、乙醇、正丙醇和异丁醇,其中甲醇和异丁醇占主导。

William S. Epling[8-15]通过碱金属及贵金属改性,对Zn/Cr高温甲醇合成催化剂展开了较为系统的研究,研究了Zn/Cr比、碱金属的种类(K、Cs)及添加量、Pd助剂等对催化剂性能的影响。

研究发现,ZnO是该体系的活性组分,尖晶石结构的Zn/Cr催化剂上ZnO在催化剂的表面富集,尖晶石结构提供了大的比表面积;对于Zn/Cr催化剂体系,Cs比K有更好的促进作用;Pd的加入有利于提高总醇的时空产率及产物中异丁醇/甲醇的比例。

以 5.0%Cs,5.9%Pd改性的Zn/Cr(1:1)作催化剂,在440℃,1500 psig,H2/CO=1的条件下,异丁醇的时空产率达142 g/Kg•h,CH3OH/i-C4H9OH的摩尔比可达1.0。

在国内,山西煤化所牛玉琴课题组[17-19]也研究了研究了Zn/Cr比、工艺条件改性剂等对反应结果的影响。

同时对超临界相与气相合成低碳醇进行了对比,在7.5MPa,1700h-1,400℃反应条件下,气相反应产物中C2+OH/CH3OH约为0.5,而超临界为1.7,反应产物中乙醇和丙醇的比例增加,。

其他研究者则进行了复合床合成异丁醇的优化研究工作。

Alessandra Beretta 等[20]进行了Cs改性的Cu/ZnO/Cr2O3和Cs改性ZnO/Cr2O3复合床合成异丁醇的研究,在8.0 MPa, 405℃, H2/CO=1, GHSV 7900L(STP) h-1 kgcat-1, 原料无CO2的条件下,相较于催化剂单独存在时异丁醇的产率有了很大的提高,二甲基支链醇则有选择性的生成,甲醇/二甲基含氧有机物比值接近于1。

Maria M. Burcham[21]在此研究的基础上将第二段床层的催化剂改成CS改性的Cu/ZnO/Cr2O3,优化后异丁醇的时空产率由之前实验最大产率的138.8g/kg.h. cat增加到202 g/kgcat.h。

国内也有相关研究者做过这方面的研究[22]。

改性低温甲醇合成催化剂该体系由碱金属改性Cu基低温甲醇合成催化剂制得,相较于高温甲醇合成催化剂,反应条件较为温和:温度270-300℃,压力6-8 MPa,产物以甲醇和异丁醇为主。

对于低温甲醇合成Cu/ZnO/Al2O3催化剂,Cu/ZnO是双功能催化剂,Cu是主要的活性中心,起活化解离吸附H2的作用,ZnO促进了Cu的分散,同时起到抗硫中毒,延长催化剂寿命等作用,Al2O3是结构助剂,起分散活性组分防止活性组分烧结等作用。

对于低温甲醇合成催化剂,碱金属的种类和添加量对于催化性能都有明显影响。

Numan[23]等的研究表明对于Cu/ZnO催化剂,Cs的担载量为0.4 mo1%时,产物中醇收率最大,而Smith[24]等发现含0.5 wt%的K2CO3的Cu/ZnO和Cu/ZnO/ Al2O3催化剂效果较好。

与高温甲醇合成催化剂改进的工艺相比,产物中的甲醇含量较高,醇产物的平均碳数减少,生成烃类和醚类副产物较多。

在高压固定床反应器中,对于CuO-ZnO- Al2O3催化剂,用不同的改性剂(K、Fe、Mo 和Th等)改性后后,用于合成甲醇和高级醇有着更高的催化活性和选择性。

Gupta, J.J. Spivey[25]等开发了用于合成气制高级醇的电子沉积型Cu-ZnO 和Mn-Cu-ZnO纳米线/管催化剂,并对其CO加氢制高级醇的性能进行了考察。

该催化剂是用纳米多孔的聚碳酸膜作为模板,以便前体金属在电解质水溶液中电子沉积,形成纳米线和纳米管的形式。

在不同的静电条件下,使用不同量的Zn(NO3)2、Cu(NO3)2、Mn(NO3)2和NH4NO3进行电子沉积。

在270 ℃、1~2 MPa、n(H2)/n(CO)=2/1和空速10000~33000scc /(h gcat)下,研究CO 和H2反应生成醇,C3-C4醇选择性最大10.2%。

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