工业催化论文范例6篇

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工业催化论文

工业催化论文范文1

关键词:中国石油;催化裂化;专利信息;专利检索;战略分析

中图分类号:G306 文献标识码:A 文章编号:1006-8937(2013)03-0080-02

流化催化裂化(Fluid Catalytic Cracking,简称FCC)是炼油厂重油轻质化生产汽油的核心工艺,是原油二次加工中最重要的加工过程。催化裂化催化剂作为催化装置的核心技术之一,其反应性能特点决定了催化装置产品分布和整体经济效益;催化裂化催化剂主要是Y型沸石分子筛微球催化剂。

中国石油石油化工研究院兰州化工研究中心(以下简称兰州中心)多年来一直致力于Y型沸石分子筛微球催化剂的研究开发工作,开发了全合成、半合成、全白土三大类型的沸石催化裂化催化剂。目前其催化裂化催化剂在中国国内市场占有率达到39%,在中国石油内部市场占有率达到了80%以上。在催化剂研发过程中,兰州中心注重专利信息的利用,提升创新的水平,在产生创新成果后,知识产权管理部门和研发单位积极组织将关键技术及时申请专利,形成知识产权保护。

1 面临多方挑战加强专利信息工作

目前,催化裂化技术面临挑战:世界范围内原料不断劣质化和重质化,市场对轻质油品需求却不断增加;传统催化裂化以多产汽油为主,目前欧美发展趋势为多产柴油馏分;燃料生产对炼油化工一体化低成本低碳烯烃生产的需求;市场需求波动大,产品必须不断调整,满足在不同产品方案之间灵活切换;清洁生产与节能减排压力大。开发FCC催化剂和工艺技术是快速提升中国石油重质油加工水平和国内外市场竞争力的重要途径;在FCC催化剂整体性能达到国际先进水平后,开发低成本生产技术是走向国际先进市场的关键之一;加强清洁生产技术以及清洁燃料产品开发,降低催化剂制造过程的污染物排放。开发满足各种性能要求的催化裂化催化剂关键在于:深入研究重油分子催化裂化转化模式,在拥有核心专利技术的基础上,指导催化新材料和系列重油催化剂的开发,围绕FCC反应过程增产丙烯、降低汽油烯烃、增加汽油辛烷值、提高重油转化、增强抗重金属污染等技术形成系列催化裂化催化剂,让核心技术根据市场需求、用户特点不断改进,扩展发展空间,形成专利网,更好地保护系列催化剂,最大化提高总液收和汽油辛烷值,适当增加低碳烯烃产率,实现效益最大化。

越来越多的期刊文献、论文的发表,以及竞争对手大量的专利申请,在信息共享的同时,也对技术开发、研究、保护、实施造成了一定的障碍。要使技术创新拥有专利必备的“三性”条件,必须检索全面、分析到位、保护方式选择得当,对企业知识产权管理水平提出更高的要求。

同时,由于石油化工领域中,国内几大石油公司、研究院所、大学研究领域重叠,信息传播速度的加快和其便捷性有助于技术的相互借鉴,知识产权保护意识增强,研究水平得以迅速提高,相同或类似的创新时有发生,侵权预警越来越重要。

技术达到国际先进水平后,走向国际先进市场是企业发展必然的选择,需要决策海外申请专利的时机,选择技术输出国家,规避其有效专利。

兰州中心拥有一批催化裂化技术人员,也拥有一批专业的企业专利信息工作者,根据上述需求,企业开展了包含专利文献在内的检索及分析工作。

2 专利检索是专利信息利用的首要基础

在催化裂化催化剂的检索中,企业专利信息工作者和技术人员首先非常注重期刊、学位论文和会议论文数据库等非专利文献的检索,企业拥有清华同方、维普、万方数据库,并且充分利用国家科技图书馆、SCI finder进行期刊、学位论文和会议论文的检索。专利信息工作者和技术人员将非专利文献的检索纳入到专利申请前“三性检索”范围之中。

企业充分利用石油化工专利信息平台、国家知识产权局检索系统、欧洲专利局、美国专利数据库、日本专利数据库等免费专利数据库;另外企业还购置了Thomson innovation收费专利数据库。在检索过程中,注重检索式的制定,将国际专利分类(IPC分类)和关键词相结合,从检索结果的查全率和查准率对检索式进行调整和优化。检索目的不同,检索式的制定会存在差别。明晰行业发展状况,制定领域战略时,其检索式的制定相对比较的宽泛,在中国专利数据库中,其检索式为:摘要/权利要求=(催化裂化 or FCC)and IPC=(b01j or C10G)。

兰州中心注重专利信息的利用与优化,在中国石油与国家知识产权局合作共建的“中国石油石化专利信息平台”上,兰州中心凭借资源、人才优势还自行开展了专利数据深加工的工作,对已有的中国石油化工专利导航系统进行了改进,目前已在石油化工类别有选择地做了29个类别的三级导航,大幅度提高了查准率,进一步突出了功能化服务,提高了数据库的利用率。在三级导航中其中一个导航是“催化裂化催化剂”,将检索式固化在系统中,无需检索人输入检索词,实现“一站式服务”,直接点击便可得到检索结果。

在进行专利申请的三性评判、新产品的上市、技术或产品出口前检索等工作中,兰州中心注重技术的实际创新点,从催化剂的组成、制备方法的角度进行检索。

催化裂化催化剂的最重要组成为Y型分子筛,兰州中心对其也开展了大量的研究,其开发的含有原位晶化型NaY型分子筛的催化裂化催化剂(全白土催化剂)在业内享有声誉。在检索式的制定过程中,我们注重其原料和工艺条件的特点,选择了粘土、高岭土、原位晶化、水热晶化、分子筛、沸石作为关键词,以C10G、C01B为分类号,在数据库中进行检索。在中国专利数据库中拟订的检索式为:(摘要/权利要求=(粘土or高岭土)and(原位晶化or水热晶化or水热合成) and(分子筛 or 沸石) and (Y or NaY)) and (IPC=C10G or C01B))。该检索结果主要提供给管理层或技术人员了解技术进展、初步的技术领域专利保护和分析使用。

技术人员在进行技术研究和申请专利前的分析时,要对检索式做进一步的限定,如催化剂中含有其他必须的组分或制备中必须加入必要的原料等。

总之,针对不同的检索目的和技术制定不同的检索式,保证检索结果的准确并避免漏检情况的出现。

在检索国外专利数据库时,对检索词的修正有时要参见中国专利文献的命中情况,查漏补缺。

3 积极开展专利信息的分析与利用

3.1 战略分析

技术人员和专利检索人员在不断检索、总结过程中,建立了催化裂化催化剂数据库。将检索的大量相关专利进行归纳总结,包括专利名称、专利申请号、说明书摘要、说明书全文、专利申请人、专利申请日、同族专利等信息,建成了相应的数据库并定期更新数据。

对于检索出的大量相关专利从其技术内容上逐一筛选,结合情况分析所确立的经营目标,通过对检索出的专利的说明书摘要的分析,挑选出对所确立的经营目标的相关技术领域有密切关系和重大影响的专利,并提取其全部专利说明书,作为专利战略所要研究分析的关键专利,供下一步进行深入详尽的研究。同时,也要对这些挑选出的关键专利进行数据采集,并对这些数据和在上一检索步骤中所采集的数据进行分析对比,从中可以定性和定量的得出关键技术与相关技术发展状况和未来趋势、市场分布、各竞争者间势力范围的划分等多方面的结论。

关注重点公司、尤其是竞争对手的专利信息,对其进行重点研究和分析,以抗重金属钒催化裂化催化剂为例,该催化剂的特点是高沸石含量或小晶粒,大比表积,一般说来全白土型和半合成型催化剂的性能较为优越。在这种背景下,技术人员对恩格哈德、Grace公司的催化裂化催化剂进行重点的关注,发现其核心技术后,利用专利的引证、同族专利的信息更加充分的了解核心技术。

3.2 项目研究

{1}开题前检索。首先应该进行的国内外期刊文献检索,特别是对综述性文献的检索,了解本领域技术发展现状,各种工艺路线的特点,选择拟定要进行的研究所采用的基本技术方案,确定之后,以此为方向对国内外专利文献进行检索,了解更深层次的技术研究状况。

{2}研发进行中的检索。有助于研究者获取最新的技术知识,有助于缩短研究时间,避免重复研究;从中启发开拓研究者的创新思路,有利于掌握竞争对手的技术发展状况,及时采取相应的对策,专利文献对技术的阐述更为详细,数据更为可靠。检索的重点在于竞争对手专利的跟踪和中国的专利检索,国外的可以直接借鉴、国内的避免雷同,监视法律状态,谨防侵权。

{3}申请专利前的检索。主要检索国内外期刊文献检索、国内外专利文献。国外的期刊文献最好是对美国化学文摘(CA)检索,国内最好检索《中国学术期刊》、《中国期刊网》,有条件的可以检索重庆维普数据库、清华同方数据库、万方数据库,国外专利主要检索:美国专利数据库、欧洲专利数据库、日本专利数据库,也可以委托国家知识产权局进行国内外专利检索。其目的要对发明创造的技术内容进行检索,以使其满足“新颖性”、“创造性”要求,以专利形式加以保护。

3.3 技术或产品出口前检索

仅检索出口国家就本项目是否有他方申请专利、授权状况、是否维持有效,排除侵权。

4 专利信息利用的效果

兰州中心充分利用专利信息开展技术创新工作,并注重自主创新的过程中的知识产权保护。经过多年的研发,目前,企业涉及Y分子筛催化裂化催化剂专利申请累计近140项,授权60余项项,其中国外申请8项,授权3项。“十一五”期间申请专利40余项,2011年申请专利达到18项。

目前石油化工研究院包括Y分子筛催化剂在内的催化裂化催化剂专利申请量已达160余项,成功开发了六大系列24个牌号的催化裂化催化剂产品,产品在全国60余家炼厂进行了工业应用,应用效果良好,为企业创造了巨大的经济效益。以高辛烷值催化裂化催化剂为例,该系列催化剂在国内数家装置应用,仅以辛烷值增加1项计算,在不增加投资的情况下,一年可以为3家炼厂新增效益4亿元以上。兰州化工研究中心自主创新催化裂化催化剂产品比例占兰州石化催化剂厂的90%以上,目前已经在苏丹喀士穆炼厂,阿尔及利亚炼厂等国外炼厂进行了工业应用,效果良好;该厂于2011年通过了美国雪佛龙、壳牌、埃克森美孚等三家国际公司的供货商资质认证。同年,中国石油与雪佛龙公司(Chevron)美国盐湖城炼油厂成功签订了2000t催化剂订单,首批试用86t,这标志着兰州化工研究中心研发的催化裂化催化剂正式进入北美市场。

催化裂化催化剂由于其良好的性能和广泛原料的适应性,跻身先进催化剂行列,并获得了国家科技进步二等奖两项、金桥奖、中国专利优秀奖2项(其中1项专利获得2010年第12届中国专利金奖提名)。优秀的团队中也产生了拥有“甘肃省科技功臣”、“何梁何利基金科学与技术创新奖”、“第十一届中国青年科技奖”等多项荣誉的优秀个人。

参考文献:

工业催化论文范文2

关键词:丙酸正丁酯;硫酸镓;催化;合成

中图分类号:O623.624文献标识码:A文章编号:1672-979X(2007)10-0009-02

Synthesis of n-Butyl Propionate Catalyzed by Gallium Sulfate

CHEN Dan-yun, CAI Yong-wei

(College of Chemistry and Chemical Engineering, Henan University, Kaifeng 475001, China)

Abstract:Objective To study the catalytic activity of gallium sulfate in the synthesis of n-butyl propionate. Methods The effects of amount of gallium sulfate, molar ratio of alcohol to acid, reaction time and repeated times of catalyst on the yield of n-butyl propionate were investigated. Results Gallium sulfate had high catalytic activity and could be recovered easily, operated simply, post-treated conveniently and used repeatedly. Under the best conditions, the yield of n-butyl propionate could reach 86.03%. Conclusion Gallium sulfate is an excellent catalyst for the synthesis of n-butyl propionate.

Key words:n-butyl propionate; gallium sulfate; catalysis; synthesis

丙酸丁酯为水白色液体,有类似苹果的香味,主要用作食品及日化产品的香精、香料,还可用作硝基纤维素和树脂的溶剂,清漆、香蕉水的缓干剂[1]。工业上普遍采用浓硫酸为催化剂,丙酸和正丁醇为原料的传统合成法。该法存在设备腐蚀严重、副反应多、后处理工艺复杂、废液排放量大等缺点,因而,近年开发环境友好的酯化催化剂成为该领域的研究热点。文献报道,固载杂多酸盐[2]、固体超强酸 [1,3]、离子交换树脂[4]和季铵盐[5]等均有较好的催化效果。笔者首次用硫酸镓为酯化催化剂合成了丙酸正丁酯。结果表明,该催化剂具有用量少、催化活性高、反应时间短、后处理工艺简单、重复使用性优良等优点,有望成为具有工业化价值的酯化催化剂。

1实验部分

1.1仪器与试剂

CL-2型恒温磁力加热搅拌器(郑州长城科工贸有限公司);SHB-Ⅲ型循环水式多用真空泵(郑州长城科工贸有限公司);WZS-1型阿贝折光仪(上海光学仪器厂);Avatar360FT-IR型红外光谱仪(美国Nicolet公司)。

硫酸镓为工业品;丙酸、正丁醇均为分析纯。

1.2酯的合成

在装有温度计、分水器、回流冷凝管的三口烧瓶中加入0.2 mol丙酸、一定量的正丁醇和催化剂,开动电磁搅拌进行加热回流反应,至出现冷凝液时开始计时。反应结束后,冷却、静置,滤除催化剂并保留待重复使用;反应液经饱和食盐水洗及蒸馏水洗,干燥后移至蒸馏烧瓶减压蒸馏,收集沸程(63~66)℃/0.097 MPa真空度下的馏分为产品(温度计未校正),称重并计算收率。

1.3产品分析

所得产品为具有浓烈香甜气味的无色透明液体,折光率nD20=1.421 2,与文献[1]相符(文献值nD20=1.421 0)。红外谱图与文献[6]相符,可确认其结构。

2结果与讨论

2.1催化剂用量对收率的影响

采用醇酸物质的量比1.4,反应时间30 min,改变催化剂用量,结果见表1。

由表1可见,少量催化剂即可表现出很高的催化活性,用量为0.4 g时,丙酸正丁酯的收率最高。若再增加催化剂用量,收率有所下降,原因是副反应随催化剂用量增多而加剧。

2.2醇酸物质的量比对收率的影响

采用催化剂0.4 g,反应时间30 min,改变正丁醇用量,结果见表2。

由表2可见,本反应利用反应物之一的正丁醇带水,适当增加醇用量,能及时将反应生成的水除去,有利于酯化反应向生成酯的方向进行而提高收率。但醇用量过高会降低反应体系中催化剂的浓度,使反应速率下降,收率随之减少。故醇酸物质的量比以1.4为宜。

2.3反应时间对收率的影响

采用醇酸物质的量比1.4,催化剂0.4 g,改变反应时间,结果见表3。

由表3可见,反应60 min基本已达化学平衡。由于该催化剂的高活性,故此前保持较高的反应速率。继续延长反应时间收率增加缓慢,故适宜的反应时间为60 min。

2.4催化剂重复使用对收率的影响

考察上述适宜条件下分离所得未经活化处理的催化剂的重复使用性,取醇酸物质的量比1.4,反应60 min,结果见表4。

由表4可见,该催化剂不经任何活化处理便可重复使用,随重复使用次数增加,收率仅缓慢下降,第5次使用仍保持较高的活性。

3 结论

硫酸镓是高效、经济、环境友好的酯化催化剂。表现为催化活性高,用量少,反应的选择性好,收率高,后处理简单,重复使用性好及废液排放量少。用于合成丙酸正丁酯的最佳工艺条件为:丙酸0.2 mol,醇酸物质的量比1.4,催化剂0.4 g,反应时间60 min,收率达86.03%。

参考文献

[1]杨水金,童文龙,李福宝. SO4-2/TiO2-La2O3催化合成丙酸丁酯[J]. 精细石油化工进展,2004,5(3):12-14.

[2]邓旭忠,周家华,张,等. 活性炭固载磷钨酸催化合成丙酸丁酯[J]. 香料香精化妆品,2001,(3):7-9.

[3]杨蕾,蒋益林,王鹏. 丙酸正丁酯绿色合成工艺中固体酸催化剂研制[J]. 哈尔滨工业大学学报,2003,35(3):351-353.

[4]王小雄,高黎明. 丙酸丁酯合成工艺研究[J]. 化学世界,1999,40(6):307-310.

[5]周书喜,凌冈. 季铵盐催化合成丙酸丁酯[J]. 精细石油化工进展,2001,2(7):8-9.

工业催化论文范文3

摘要:论述了二氧化氯催化氧化处理染料模拟废水的处理效果,研究了影响催化氧化的几个主要因素。试验结果表明,在自制催化剂作用下,ClO2催化氧化处理三种染料模拟废水的CODCr平均去除率达88.6%。通过催化氧化实验确定了ClO2催化氧化处理三种染料模拟废水的最佳工艺条件为:氧化剂用量为0.2 mg/mL,pH=3~7,催化剂4.0 g,反应时间45 min。催化剂可以重复使用5~6次以上。

关键词:二氧化氯 染料模拟废水 催化氧化

催化氧化法是近年来发展起来的水处理高级氧化技术之一,它是在化学氧化法的基础上改进、发展起来的,并逐渐成为研究的一个热点。利用催化氧化法处理印染、染料废水的报道很多[1~9]。常用的氧化剂有O3、H2O2、NaClO3及ClO2等,其中,二氧化氯是一种新型高效氧化剂,在水处理氧化消毒及造纸、纸浆工业的漂白等行业使用较为广泛,对染料废水也具有很好的脱色效果[3]。本文以二氧化氯作氧化剂,自制催化剂,催化氧化处理几种染料模拟废水,取得了满意的效果。

1 实验部分

1.1 实验药品与材料

硝酸铜、硝酸镍、硝酸锌、硝酸锰、硝酸钾(AR);氢氧化钠与浓盐酸(AR);粒状活性炭(北京光华活性炭厂),γ-Al2O3(AR)。

本实验采用配制的染料模拟废水,活性艳蓝(模拟废水Ⅰ),其CODCr为598 mg/L;阳离子艳红X-5GN(模拟废水Ⅱ),其CODCr为645 mg/L;分散兰2BLN(模拟废水Ⅲ),其CODCr为682 mg/L。

采用化学法[3]制取一定浓度的二氧化氯水溶液。

1.2 催化剂的制备

(1)活性炭为载体催化剂:活性炭用浓度为6%的硝酸盐溶液浸渍24 h,抽滤出浸余液,水洗后晾干,然后在85 ℃下干燥2 h并置于120 ℃烘箱6 h后,放于260~300 ℃马弗炉中恒温12 h,得7种催化剂分别为1#Mn/AC、2#Ni/AC、3#Zn/AC、4#Cu/AC、5#Cu-Ni/AC、6#Cu-Ni-K/AC、7#AC。

(2)γ-Al2O3为载体催化剂:浸渍过程与活性炭载体催化剂相同,将负载后的载体在85 ℃下干燥12 h,在450 ℃下灼烧4 h,得2种催化剂为:8#Zn-Ni/γ-Al2O3、9#Ni/γ-Al2O3。

1.3 实验步骤

(1) 二氧化氯化学氧化实验:不加催化剂,直接用二氧化氯氧化处理染料模拟废水,重点考察反应时间、溶液的pH及氧化剂用量对氧化处理效果的影响。

(2)催化剂的筛选实验:将自制的九种催化剂与二氧化氯组成催化氧化体系,对染料模拟废水进行催化氧化处理实验,筛选最佳的催化剂。

(3) 催化氧化实验:重点考察催化剂投加剂量、氧化剂投加量、溶液的pH、反应时间对模拟废水的催化氧化处理,确定最佳工艺条件。

2 结果与讨论

2.1 二氧化氯化学氧化实验结果与讨论

取三种模拟废水,投加不同剂量的二氧化氯溶液,调节反应的pH,在室温下振荡反应一段时间,测定反应后溶液的CODCr值,计算CODCr去除率。确定了最佳的工业条件为:二氧化氯投量2.0%(1.0%的水溶液)、反应时间60 min、反应的pH为3~5。在此工艺条件下重复实验5次,结果见表1。

表1 化学氧化模拟废水实验结果

模拟废水88.6%,催化氧化效果明显。

(2)通过对自制催化剂的优选实验,确定了ClO2催化氧化法处理模拟废水最佳催化剂为2# Ni/AC,在此催化剂作用下,ClO2对三种染料模拟废水均有较好的氧化效果,CODCr平均去除率为88.6%。

(3)通过催化氧化实验确定了ClO2催化氧化处理三种染料模拟废水的最佳工艺条件为:氧化剂用量为0.2 mg/mL,pH=3~7,催化剂4.0 g,反应时间45 min。催化剂可以重复使用5~6次以上。

参考文献

1 何 强,龙腾锐.印染废水治理技术评价.给水排水,1995,(5):47~50

2 游贤德.过氧化氢法生产二氧化氯.黎明化工,1997,(4):4~5

3 李硕文,陈 扬,宋英伟,等.催化氧化法去除染液COD的试验研究.西北纺织工学院学报,1995,9(4):327~330,346

4 张仲燕,施利毅,邢建南,等.去除难降解有机废水COD用高效多相催化剂的研究.上海大学学报(自科版),2000,6(1):87

5 张彭义,余 刚,蒋展鹏,等.Ni/Fe/Cu氧化物的催化臭氧化作用研究.环境科学,1998,19(4):29~32

6 潘 峰,吴家瑶.催化氧化法处理印染废水试验.污染防治技术,1999,12(2):109~110

7 Michael Burke.Rate of reaction of chlorine dioxide and hydrogen peroxide.The chemical engineering Journal,1995,(60):101~104

工业催化论文范文4

关键词 杂多酸;12-钨磷酸;乙酸乙酯;催化

中图分类号:O614.61 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2014)07-0064-01

杂多酸(盐)由不同种含氧酸盐缩合形成,是多金属氧酸盐(POMs)的主要组成部分之一[1],由于其表面富集的氧原子,可以作为良好的配位模板,同时,可以用作氧化还原和强酸性质的双功能催化剂,在催化化学方面具有广阔的应用前景[2,3]。羧酸脂是一类在工业和商业上用途广泛的化合物,最具代表性的乙酸乙酯是良好的有机溶剂、食品添加剂和有机合成原料,在精细化工方面有广泛应用。传统酯化法是以浓硫酸作催化剂由乙酸和乙醇直接合成,尽管生产工艺成熟,但有设备腐蚀严重、副反应多、反应物的后处理工艺复杂及污染环境等缺点。笔者以12-钨磷酸为催化剂代替浓硫酸完成酯化过程,在催化中体现出了活性高、稳定性好、使用安全简便、对环境污染小和不腐蚀设备等优点。

1 实验部分

1.1 仪器和试剂

WQF-310型傅立叶变换红外光谱仪(KBr压片,北京第二光学仪器厂);阿贝折光仪;试剂均为市售分析纯。

1.2 H3[PW12O40]的制备

称取钨酸钠25 g,磷酸氢二钠5 g溶解于150 mL约60℃热水中,溶液浑浊,边加热搅拌边逐滴加入约25 mL浓盐酸,滴加时间为30 min,溶液变为澄清,加完后继续加热10 min。

将冷却至室温的溶液转移至分液漏斗,先向分液漏斗中加入35 mL乙醚和10mL 6mol/L盐酸,经过两次萃取操作后,取下层油状物于蒸发皿中进行水浴蒸醚,最终得到12-钨磷酸白色固体12.5 g,产率52.6%[4]。

参照文献[5]制得乙酸乙酯,制备过程中分别采用浓硫酸和H3[PW12O40]作为催化剂。

2 结果与讨论

2.1 H3[PW12O40]的IR分析

12-钨磷酸的特征峰出现在IR的指纹区700-1100cm-1,一般认为各键的伸缩振动频率[1]为:P-Oa:1079cm-1;W=Ob:983cm-1;W-Ob-W:890-850cm-1,W-Oc-W:800-760cm-1。笔者制得H3[PW12O40]伸缩振动峰出现在1079 cm-1,983 cm-1,888 cm-1,813 cm-1,与文献值接近。

2.2 催化剂用量对产率的影响

冰醋酸6 mL,乙醇9.5 mL(摩尔比1:2),回流30 min,增加12-钨磷酸的用量,产率也随之增加,当12-钨磷酸用量增加到1.0 g后,继续增加12-钨磷酸用量对产率的提高不明显:当12-钨磷酸用量为0.2 g、0.4 g、0.6 g、0.8 g、1.0 g和1.2 g时,产率分别为44.8%、51.4%、57.7%、62.2%、64.4%和64.9%,为考虑经济成本,选择催化剂最佳用量为1.0 g。

2.3 回流时间对产率的影响

冰醋酸6 mL,乙醇9.5 mL(摩尔比1:2),12-钨磷酸1.0 g,随着回流时间的增加,乙酸乙酯的产率呈现先增加后减少的趋势:当回流时间为10 min、20 min、30 min、40 min和50 min时,产率分别为28.1%、44.2%、64.4%、67.8%和58.9%。可能是由于回流时间增加有利于反应物和催化剂尽可能完全的接触,使反应更加充分,使产率增加;但反应时间过长会导致产生的副产物乙醚增加,降低了乙酸乙酯的产率。因此,应选择40 min为最佳回流时间。

2.4 反应物摩尔比对产率的影响

选择催化剂12-钨磷酸为1.0 g,回流40 min,随着反应物乙醇的增加,即反应物摩尔比(乙酸:乙醇)的增加,产率增加:当摩尔比为1:1.2、1:1.4、1:1.6、1:1.8、1:2.0和1:2.2,产率分别为39.7%、47.5%、56.2%、65.8%、67.8%和67.3%。这是因为,随着反应物的增加,反应平衡有助于向生成物方向进行。当乙酸与乙醇摩尔比达到1:2时产率最高,因此最佳反应物摩尔比为1:2。

2.5 不同催化剂对产率的影响

选择冰醋酸6 mL,乙醇9.5 mL(摩尔比1:2),催化剂1.0 g,回流40 min,依次使用浓盐酸,浓硫酸,12-钨磷酸作为催化剂,在相同条件下比较三者的催化产率分别为:38.5%、46.8%和67.8%,可见12-钨磷酸的催化性远胜于其他传统催化剂,所以选择12-钨磷酸作为催化剂最为适合。

2.6 最佳反应条件下产物的测定

选择最佳反应条件:冰醋酸6 mL,乙醇9.5 mL(摩尔比1:2),12-钨磷酸1.0 g,回流40 min进行实验,最终得到无色透明液体,产物5.88 g,产率67.8%,沸点为76℃~78℃,折光率为nD20=1.3724,与文献值(1.3719)相符。

3 结论

1)采用醚萃取酸化法制备12-钨磷酸,并作为催化剂,通过酯化反应得到乙酸乙酯。

2)通过平行实验,得出乙酸乙酯酯化反应的最佳反应条件为:12-钨磷酸1.0 g,回流时间40 min,反应物摩尔比1:2。

3)通过多种催化剂对该酯化反应的催化效果分析,得出最佳催化剂为杂多酸12-钨磷酸,体现出杂多酸具有催化活性高,选择性好的优点。

参考文献

[1]王恩波,胡长文,许林.多酸化学导论[M].化学工业出版社,1997.

[2]胡玉华,单胜艳.杂多酸催化剂在有机合成中的应用[J].化工进展,2006,25(5):520-523.

[3]王亚兰,王继业,韩占刚.12-钼磷酸的制备及催化合成MTBE[J].河北师范学学学报,2011,35(2).

工业催化论文范文5

关键词:流化催化裂化 研发思路 技术进展

一、前言

据统计,随着经济高速发展,一些与环境保护有关的问题随之而来,其中汽车尾气等工业污染已经相当严重,我国目前约八成的汽油来自流化催化裂化(FCC),但仍然存在硫含量较大的问题,故对脱硫技术的研究很有必要。根据化学性质活泼与否,汽油之中的硫化物大体划分为:非活性硫化物和活性硫化物。对于活性硫化物(包含硫、硫化氢、硫醇等元素)会致使燃烧系统的直接腐蚀;而对于非活性硫化物(包括二硫化物、硫醚和嚓吩类硫化物等),其化学性质相当稳定,在燃烧过程所生成的物质具有相当强的腐蚀性,它是形成酸雨的首要因素,从而对环境造成了很大污染,所以脱硫必不可少。

二、降低流化催化裂化汽油硫含量

近几年来,我国利用流化催化裂化技术在石油炼油方面取得了重大突破。炼厂如今有三种控制SOX排放的方法:即原料油加氢脱硫,烟道气洗涤和催化剂脱硫技术。而催化法脱硫原理的核心是:FCC反-再系统中/原位0进行SOX转移脱除。对于流化催化裂化汽油中硫含量过高的问题,研究人员对这些问题展开了综合论述,分别为加氢脱硫和非加氢脱硫两个方面。文章多为正确使用新型催化剂在加氢脱硫技术中,在此方面的研究成果卓为显著,并且系统评价了在非加氢脱硫技术中渗透汽化膜法脱硫的现状和发展趋势。

通过长期的研究,我们发现,钙和镁氧化物,载镁的氧化硅-氧化镁的混合物具有吸附SOX的能力。而对于活性,氧化铝,锰或磷的氧化铝都可以用来作为SOX的吸附剂。

三、我国催化裂化技术发展现状及前景

对于采用分子筛裂化催化剂来说,长停留时间以及稀相的设计会产生过多的氢转移反应和热裂化反应。所以新型的设计采用短接触时间的提升管反应器并在提升管出口处使催化剂和油气快速分离。

我国流化催化裂化技术(FCC)在改质重质瓦斯油和渣油方面也起到了相当大的作用,这是一种挽救我国炼油业效益的核心方法。据不完全统计,直至1999年1月1日,全世界原油加工能力为4015.48 Mt/a,其中催化裂化装置的加工能力为668.37 Mt/a,约占一次加工能力的16.6%,居二次加工能力的首位。

在我国的石油资源中,分量较重的是原油,而分量较轻的是轻质油品,所以我国必须对炼油工业进行深加工以便适应市场要求。近十几年来,催化裂化掺炼渣油量在不断上升,已居世界领先地位。催化剂的制备技术已取得了长足的进步,国产催化剂在渣油裂化能力和抗金属污染等方面均已达到或超过国外的水平。在减少焦炭、取出多余热量、催化剂再生、能量回收等方面的技术有了较大发展。

四、重油催化裂化

参考重油催化裂化反应-再生系统的操作与设计经验,研究人员开发出了一系列工艺技术,用来进行重油催化裂化的丙烯生产。由于我国原油中轻质油含量普遍偏低,中国石化石油化工科学研究院,开发了以重油为原料多产丙烯的催化裂解技术。重油催化裂化是指以VGO掺兑渣油,或常压渣油甚至是减压渣油作为原料。

研究表明,对于不含沥青质的抽提油,其胶质含量与催化裂化反应的焦炭产率之间呈直线关系;渣油中镍、钒等金属的含量高,直接影响到催化剂的活性、选择性和稳定性。

由于馏分油和重质油性质存在显著差别,至今所取得的大多数技术进步主要是针对重油催化裂化,对催化裂化产品质量要求的逐步提高以及对环保法规的逐渐完善,大力促进了催化裂化技术的发展。同时,我们还应该大力发展FCC汽油深度脱硫的节能技术、高效技术、绿色技术,这一技术对于社会与环境都有着十分重要的意义。

五、非加氢脱硫技术的研究进展

非加氢脱硫技术相比于HDS技术不用消耗氢或耗氢很少,且有可能达到较高的脱硫率和较低的辛烷值损失。目前,有很多非加氢脱硫方法,有些技术逐步发展成熟并得到了很好运用。流化催化裂化装置的名称是根据催化剂的使用方法而得名的。催化剂是以流化状态通过整个装置。

催化裂化技术的发展密切依赖于催化剂的发展。有了微球催化剂,才出现了流化床催化裂化装置;分子筛催化剂的出现,才发展了提升管催化裂化。选用适宜的催化剂对于催化裂化过程的产品产率、产品质量以及经济效益具有重大影响。

近年来,渗透汽化膜法得到迅速发展,相比传统分离过程而言,渗透汽化膜法具有相变量小、效率高、能耗低、设备简单、工艺放大效应小等优点,并且在汽油深度脱硫技术上具有很大的优势,此技术逐步引起国内外学者的广泛关注。

六、总结

如前文所述,在日后的炼油行业之中,仍然将以催化裂化作为石油加工的重点。为了制造出更加环保,更加经济的产品,催化技术一直在不断改善和发展。我国由于面临原料重质化和进口含硫甚至高硫原油的态势,炼厂正在采取相应措施使重油催化裂化加工工艺来适应这些变化,这对炼油技术发展提出了新的课题。

国内研究的脱硫助剂存在着脱硫效果、机械强度较差等不足。因此研发高活性、高稳定性的多组分脱硫助剂,用来满足我国炼油行业的需要,这是研究的目标之一。

参考文献

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[2]闫平祥,孟祥海,高金森,徐春明,隋芝宇.流化催化裂化汽油改质和增产低碳烯烃的研究[J].化学反应工程与工艺,2006,(6)

[3]闫广豪,石宝珍,仇性启.流化催化裂化进料喷嘴研究进展[J].石油化工设备,2006,(5)

工业催化论文范文6

2008年,在国外留学多年、刚刚完成博士后研究工作的王政,抱着扎根西部的拳拳之心,毅然选择进入宁夏大学能源化工重点实验室工作。他常说:“生命是一种过程而不是一个目的,苦和甜来自外界,体味幸福则来自内心”。这里,没有豪华气派的高楼大厦,也没有先进昂贵的仪器设备,强烈的故土情怀和无私的奉献精神,让他更加坚定地在这里为事业起航。

围绕国家和宁夏区域经济发展和产业需求,王政以煤基替代能源中的高效催化剂的制备为主要研究领域,在科研经费有限和实验条件薄弱的困难条件下,白手起家,潜心钻研;经过近5年的艰苦探索和务实苦干,他在科研平台建设、人才培养、服务地方经济等方面都取得了喜人的进展,实现了从分子筛催化剂的设计合成到催化剂催化性能表征的系统研究工作。

陋室虽小天地宽,举步虽艰报心切

他常对研究生说:“我们的实验室简陋,但我们必须要有前沿的科研思想;我们在科研上才起步,就更要付出百倍的努力,跑起来,快跑起来。”自2008年起,王政带领多孔功能材料课题组,开展了分子筛催化剂的深入研究,主持完成了5项国家及省部级科研项目,取得了一系列创新性的科研成果。

探索解决甲苯甲醇择形烷基化反应中的“逆向效应”问题。在国家973研究前期研究专项经费的资助下,他针对以来源充分的煤基甲苯和甲醇,合成具有重要工业价值的对二甲苯技术作为主攻方向,利用晶体的外延附生原理,实现了在ZSM-5分子筛催化剂的外表面包裹生长一层致密的纯硅分子筛外壳,在不影响沸石孔道结构和大小的情况下实现分子筛外表面择形改性。 他所研制的核壳结构甲醇制对二甲苯分子筛催化剂表现出了优异的催化性能,在甲醇转化率100%的条件下,甲苯的转化率达到28.1%,对二甲苯的选择性达到74.3%。这项研究成果已经成功申报1项发明专利,为发展甲苯甲醇烷基化反应催化剂提供了新的研究思路和实验基础,具有很好的前沿性和创新性,并获得了同行专家的高度评价和学界关注。

制备高效甲醇制烯烃分子筛催化剂。MTO/MTP(Methanol to Olefin or Methanol to Propylene)是一条非石油路线制备低碳烯烃的工艺,具有重要意义。甲醇转化为烯烃的研究,主要是在中孔沸石ZSM-5催化剂上进行的,但由于ZSM-5的酸性较强、孔道尺寸过大,反应中常伴有生成烯烃、烷基化、齐聚、芳构化、裂解、歧化等多步反应的发生。因此,针对国产甲醇制烯烃催化剂的发展需求,在宁夏科技攻关和宁夏自然科学基金项目经费的资助下,王政带领团队系统开展了高效甲醇制烯烃催化剂的研究,利用附生原理在ZSM-5分子筛外表面控制生长一层磷酸铝分子筛,利用磷酸铝系列分子筛较大的孔径(约为0.7nm)和对大分子具有的裂化作用,既可以对ZSM-5的酸性和孔道进行调整,又可以利用表面层磷酸铝分子筛的弱酸性来裂化产物中的C5+组分,实现了提高乙烯和丙烯的选择性和收率。研制成功的甲醇制烯烃分子筛催化剂,在甲醇转化率100%条件下,低碳烯烃选择性达到83.5%,且产物中C2-C4烷烃以及C5+组分含量低于6%。这项研究成果获得了宁夏科技进步三等奖,并申请了2项中国发明专利,展现出王政在催化剂结构设计与制备方面优秀的创新能力和学术水平。第15届全国催化会议、第16届全国分子筛会议分别请王政在现场做了介绍报告,赢得了业内专家的一致肯定。

制备无缺陷ZSM-5分子筛膜的合成方法。反应和分离是化学工业的两大基本过程,将这两个过程集成为一体是一项极具挑战性的课题。将分子筛膜的催化和分离筛分功能相结合,制备分子筛催化膜反应器并研究其择性催化性能,是当前分子筛膜材料研究的前沿和热点,但是该方向的研究进展甚微,主要是由于ZSM-5分子筛膜固有的性质和合成技术上的不完善,导致合成出的分子筛膜总是存在裂缝、针孔和晶间孔隙等缺陷,使反应或分离混合物通过缺陷“短路”扩散至膜的渗透侧,降低甚至完全消除了ZSM-5分子筛膜的催化分离能力。因此,发展完善制备无缺陷ZSM-5分子筛膜的合成方法,一直是分子筛膜研究领域的研究重点。在国家自然科学基金以及国家归国留学人员科研启动经费的资助下,王政带领研究团队通过对分子筛晶粒的表面改性,成功实现了利用LB组装技术将纳米分子筛晶粒在多种载体上的高密度有效组装,并且通过二次生长合成了薄且致密取向的ZSM-5分子筛膜。这为无缺陷ZSM-5分子筛膜的合成提供了一种简单且重复性高的新方法。目前,这一方法已申请中国发明专利2项,并在第17届全国分子筛会议上作大会分会场口头报告。

心作良田树师表 德为至宝立典范

漫漫岁月,养育了王政教授心怀教育、报效故土的学者情怀。他经常早出晚归,牺牲了家庭团聚的快乐,舍弃了朋友相聚的乐趣,研究室的灯光陪伴他醉心科研,三尺讲台成就了他倾心教育的人生境界。

在潜心做好科研工作的同时,王政非常注重自己教学能力的提升。他认为,教学和科研是学校腾飞的两个翅膀,缺一不可。如果没有好的教学环境和教师队伍,学校就不可能培养出高素质的优秀人才。同样,如果没有好的科研环境和高素质的科研团队,学校也同样不可能有长足的发展。百年大计,教育为本,虽然地处西部,但在教学方面一定不能“边缘”。因此,王政教授在平时的工作中非常注重将教学、科研和个人学习相结合。为了能够更好地提高治学水平,他经常运用现代信息技术,搜集国内外最新的科研成果、发展动态加强教学内容更新,改变课本理论性强实践性弱的特点,使学生学到课本理论的同时又领略到基础科学理论的强大作用。