一、固体催化剂的研究方法第一章催化剂的宏观物性测定(中)(论文文献综述)
张新庄[1](2021)在《Mo/HZSM-5微球的流化磨损及其甲烷无氧芳构化流化床工艺优化》文中研究说明作为天然气、煤层气、油田伴生气、页岩气和天然气水合物等一次能源的主要成分,甲烷的高效、清洁化利用备受关注。在无氧条件下,甲烷经催化可直接转化为高附加值的液态/固态芳烃以及煤化工和石油化工稀缺的氢气,其工艺流程短且原子经济性好。经过近三十年的持续探索,甲烷无氧芳构化(methane dehydro-aromatization,MDA)技术已在催化剂、反应工艺及设备等方面取得一定成果,并对反应热力学、动力学和催化机理有了较为深刻的认识,且在小型试验系统上实现了长周期稳定运转,但目前仍未有中试及工业化实践。受热力学限制,MDA需在较高温度下进行以获取有生产意义的产物收率,同时为了提高产量、降低成本和减小反应器尺寸,需要采取动力学上不利于MDA的系统加压措施,或在常压下增大进料空速。以上工艺措施会导致显着的催化剂磨损问题,如同炼油工业的FCC工艺一样,其可能会给未来的放大试验、中试甚至工业生产带来一定负面影响,如堵塞管线、污染产品和降低催化性能。而在我们较早相关试验的气相出口管道中也收集到了一定量的催化剂磨损细粉。现有活性较佳的催化剂是以Mo为主要负载金属的氢化ZSM-5沸石分子筛,实际使用中需要将其成型为百微米级的规则颗粒,并采用传热效果较佳的流化床或附带催化剂连续再生的循环流化床工艺。而催化剂在反应过程中会因竞争性的积碳反应以及空间位阻造成的深度脱氢反应而快速失活,且反应器类型及尺寸变化可能会对催化性能和适宜工艺参数产生影响。为进一步推动MDA技术向中试和工业化方向迈进,在课题组前期研究基础上,围绕催化剂跑损和芳构化性能不稳定的现实问题,本文主要开展了以下四个方面的相关研究:(一)Mo/HZSM-5催化剂的流化磨损催化剂跑损源于其在工艺条件下的磨损。为了解催化剂在高温、长时间快速移动和MDA反应下的真实磨损情况,本文第二章2.3节中以循环流化床为模拟对象,在已有50 mm流化床基础上自制流化磨损评价装置,并在第三章中研究了系统温度、运行时间和工艺因素(活化、芳构化和再生)对无粘结剂喷雾成型Mo/HZSM-5微球流化磨损的影响,结果发现:热应力、机械应力和化学应力共同造成催化剂表面磨蚀和/或体相破碎;系统温度越高、运行时间越长,则催化剂磨损越严重;200℃以下主要为表面磨蚀,200~600℃时磨损近似稳定,600℃以上为多级破碎主导;工艺因素产生的积炭增大了催化剂粒径和耐磨性,且处理深度增加(活化→芳构化→再生)会产生相对负向作用;H2再生能减小积炭催化剂粒径,但无法使其恢复至初始状态;推测工艺处理Mo/HZSM-5上存在3种类型积炭:Mo2C和/或MoOxCy、石墨前驱态和/或碳颗粒和低聚稠环芳烃。(二)Mo/HZSM-5催化剂的粒径-芳构化性能关系若不考虑活性组分和载体结构的变化,则催化剂磨损的最直观表现是粒径(分布)改变。为了解Mo/HZSM-5粒径对其芳构化性能的影响,本文第四章中系统研究了不同粒径规整Mo/HZSM-5微球和无定形破碎Mo/HZSM-5颗粒的MDA性能,结果发现:固定床中不存在规律性的粒径效应,且处于粒径范围两极的催化剂均表现出较差的MDA效果;流化床中,较大粒径的甲烷转化率较好且较稳定,苯选择性的稳定值不受粒径变化影响,200-280μm催化剂的MDA性能最佳;流化磨损产生的细小催化剂颗粒增大了其与甲烷的接触面,减小了扩散阻力,因而提升了初期MDA性能,但也促进了积炭生成,加之催化剂质量损失,最终导致失活加快。(三)Mo/HZSM-5催化MDA的流化床(系统)工艺优化单一尺寸流化床的优选工艺参数往往不能很好地适应反应器尺寸放大和型式变化,进而造成MDA性能不稳定的现象。为了解流化床尺寸和型式对Mo/HZSM-5催化MDA工艺优选的影响,本文第五章中采用8/15/50 mm流化床优选和35/50 mm流化床连续反应-再生系统验证相结合的方式研究部分适宜的MDA工艺参数,结果发现:适宜的再生H2温度和流量分别为850℃和0.5 L·min-1,反应空速(reaction space velocity,RSV)为4000 m L·g-1·h-1,Mo/HZSM-5粒径中值为177.7-194.0μm,活化前升温介质为N2或H2,活化后至芳构化反应前升温介质为H2;流化床系统的适宜催化剂循环速度与反应器/再生器尺寸密切相关,且系统具备有限的自我调节特性;高空速会放大系统的不均匀流化,使部分“死体积”催化剂在无H2再生下连续失活;适当增加催化剂滞留量、延长再生时间并减少再生次数均有益芳烃稳定生成。(四)Mo/HZSM-5催化性能的反应器放大效应反应器尺寸增大往往会导致催化反应效果变化。为了解流化床(系统)放大对Mo/HZSM-5催化MDA的影响,本文第六章中基于现有实验规模,研究在3种尺寸流化床和2种尺寸流化床连续反应-再生系统中Mo/HZSM-5催化MDA的放大效应,结果发现:放大效应受RSV影响,在较低RSV(≤4000 m L·g-1·h-1)下,流化床(系统)内径增大(8 mm→50 mm和35 mm→50 mm)后,甲烷转化率、苯选择性和生成速率下降,而萘选择性和生成速率升高;在较高RSV(8400~11000 m L·g-1·h-1)下,流化床内径依次增大(8 mm→15 mm→50 mm)后,甲烷转化率小幅降低,但苯/萘的选择性和生成速率均升高。推测,较高RSV使Mo/HZSM-5与CH4接触更加充分,芳烃产品的扩散阻力减小,加之传热改善,积炭失活过程也更为平缓。本文以推动MDA技术进一步放大为导向,着力探究流化床(系统)工艺中Mo/HZSM-5微球催化剂磨损的原因、可能机理及催化影响,并针对小试中芳构化效果不稳定问题进行工艺参数优化、验证和放大效应研究,为该技术未来的反应器设计和规模化实践提供了理论和技术支撑。
黄静[2](2021)在《多孔固体碱催化剂的制备及其催化酯交换反应合成生物柴油研究》文中指出随着人口快速增长和工业迅速发展,人类对能源需求日益增长,导致严重的能源紧缺和环境危机。在催化剂作用下,由生物油脂与醇类发生酯交换反应合成的生物柴油可作为化石燃料的理想替代品。本文通过调整活性组分、载体和制备条件等因素,制备出活性组分分散好、有效活性位点数量多和稳定性高的多孔固体碱催化剂,提出了简单、有效和可行的合成路线,形成了“经济、高效、稳定、温和、环保”的多孔碱催化合成生物柴油体系。结合X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)、Hammett指示剂、CO2程序升温化学吸附(CO2-TPD)、X射线光电子能谱(XPS)、N2吸脱附、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和热重分析(TG)等方法对催化剂进行结构表征和表面性质测试,以大豆油与甲醇的酯交换反应为催化反应模型,探讨活性组分分散程度、活性组分与载体之间的相互作用和有效活性位点数量对催化剂性质和性能的影响,并研究在不同催化剂作用下酯交换反应过程的宏观动力学和热力学。取得主要成果如下:(1)以树突纤维状二氧化硅为载体,采用浸渍法制备了不同金属(K、Ca和Zn)改性二氧化硅催化剂。结果表明,K/SiO2具有良好的表面性质和较高的催化活性。其中,0.9K/SiO2表面分布着丰富的多孔结构(比表面积为8.86m2·g-1和孔容积为0.01 cm3·g-1)、较强的碱性强度(9.8<H_<12.2)和较多的碱性位点数量(5.42 mmol·g-1)。在催化剂浓度为2.5 wt.%、甲醇/原料油摩尔比为9/1、反应温度为338 K、反应时间为90 min的最佳反应条件下,生物柴油的产率可达97.56%。催化剂在重复使用四次后,产率为61.16%。该反应符合一级反应,表观活化能为68.25 k J·mol-1,活化过程中活化焓为65.53k J·mol-1,活化熵为-73.49 J·mol-1·K-1,活化吉布斯自由能为88.90~90.30k J·mol-1。这些都归因于在多孔催化剂中K离子的有效分散和K-O-Si键的存在,导致有效活性位点数量增加,以及相应的碱性增强和碱量增加,从而提高催化性能。(2)在上述研究基础上,通过醋酸钾浸渍二维金属有机框架配合物合成了纳米K/ZnO碱催化剂。结果表明,K/ZnO催化剂由30~100 nm纳米颗粒堆叠而成。其中,10K/ZnO具有较高的比表面积(20.72 m2·g-1)、较大的孔容积(0.03 cm3·g-1)和较多的碱量(4.97 mmol·g-1),且表面分布着大量的中强碱(~693和~858 K)和强碱(~1051 K)。由于催化剂存在多孔结构、高度分散的K离子、K-Zn-O和K-O-Zn键,10K/ZnO表现出较好的催化性能和重复使用性,生物柴油产率分别为91.24%(第一次)和54.74%(第五次)。经过响应曲面法优化和修正后,在K含量为12 wt.%,催化剂浓度为3.0 wt.%、甲醇/原料油摩尔比为8/1、反应温度为338 K、反应时间为100 min的最佳反应条件下,生物柴油的产率可达97.25%。该反应满足一级反应,表观活化能为67.59 k J·mol-1,活化过程中活化焓为52.62 k J·mol-1,活化熵为-118.16J·mol-1·K-1,活化吉布斯自由能为90.78~92.55 k J·mol-1。(3)采用软模板法制备了中空CaCO3,在N2气氛下经973 K焙烧成功制备出中空笼状CaO碱催化剂(CaO-700N)。结果表明,CaO-700N具有多孔中空笼状结构、较高的碱性强度和密度,且高效催化酯交换反应合成生物柴油。在催化剂浓度为3.0 wt.%、甲醇/原料油摩尔比为15/1、反应温度为338 K、反应时间为2 h的最佳反应条件下,生物柴油的产率可达97.80%。催化剂在重复使用五次后仍保持良好的稳定性,产率为90.30%。这是因为在炭化的表面活性剂上纳米CaO颗粒以良好的分散状态堆积形成中空笼状CaO,导致催化剂的碱性强度和密度提高,从而实现高效催化。根据表征和催化结果,提出了中空笼状氧化钙催化大豆油转化为生物柴油的反应机理。此外,对CaO-700N催化酯交换反应扩大规模,在4 h内合成生物柴油的产率为95.69%,生物柴油的理化性能符合生物柴油标准。该反应满足一级反应,表观活化能为52.34 k J·mol-1,活化过程中活化焓为49.61 k J·mol-1,活化熵为-128.97 J·mol-1·K-1,活化吉布斯自由能为90.63~93.21 k J·mol-1。
邹宗鹏[3](2020)在《己二酸二甲酯加氢制备1,6-己二醇铜基催化剂模压成型与控制》文中认为1,6-己二醇是一种重要的化工原料和中间体,本课题组开发出一种用于己二酸二甲酯催化加氢的铜基催化剂并成功进行了催化剂粉体的放大制备。在此基础上,本研究对催化剂的成型设计与控制进行考察,并采用微型和中试固定床反应器对催化剂活性和稳定性进行考察,为其进一步工业化提供数据支撑。在粉体催化剂放大制备基础上,利用微型固定床反应器,对催化剂成型设计与控制进行研究。首先考察了催化剂粉体流动性对催化剂成型的影响,在石墨添加量为3%(质量含量)时,成型后的催化剂颗粒可以顺利脱模并保持颗粒完整。考察压片强度对催化剂颗粒侧压强度的影响,并对不同压片强度下的催化剂进行活性评价。研究发现,在压片强度为24-36 KN/cm2时,催化剂的活性较好,催化剂颗粒在100-150 N/cm侧压强度下,催化剂磨损率为1.8%,可满足工业化生产要求。而后,对催化剂颗粒尺寸及孔道结构对催化活性影响进行考察,结果表明随着催化剂尺寸的减小,催化剂的初始活性逐渐升高,在圆柱形尺寸为Φ4×2mm和Φ3×2 mm时催化剂的初始转化率可达99%,加入扩孔剂并采用先成型后焙烧的制备工艺,催化剂孔道直径增大,催化剂性能得到明显提升。基于微型固定床实验结果,在中试装置中进行催化剂的活性评价。结果表明,反应管直径的增加可以有效消除壁效应的影响,且催化剂稳定性有所提高。在Φ4×2 mm和Φ3×2 mm圆柱形催化剂下,考察了进混料的方式,即己二酸二甲酯和溶剂摩尔比为9:1,催化剂性能良好且相当稳定,很好地解决了因内扩散造成的催化剂活性下降的问题。
刘明超[4](2015)在《微波强化生物柴油制备的研究》文中研究指明随着我国经济的飞速发展,柴油需求量不断增长,我国石油产量和储量都非常有限,长期掣肘于国际原油供应量和价格波动。生物柴油具有燃烧性能良好、清洁和可再生等优势,因此开展高效、环保的生物柴油制备研究对我国能源安全具有重大的战略意义。废弃油脂是适合我国国情的生物柴油重要原料,本文利用固体催化剂催化高酸值废油脂制备生物柴油工艺,重点研究了微波对生物柴油制备过程的强化作用。(1)测定了高酸值鱼油与棕榈油的理化性质,确定了原料油的平均摩尔质量,并对两种原料的脂肪酸成分组成进行定性和定量分析。确定了间歇式反应制备生物柴油时产率的计算方法;在连续反应或反应动力学实验中,采用气相色谱法外标法分析所取样品上层液相脂肪酸甲酯的含量,为后续实验数据的采集和分析奠定了基础。(2)利用固体酸Amberlyst15和固体碱氧化钙,催化高酸值鱼油甲酯化,由正交设计优化工艺条件,预酯化实验产物的酸值为3.35 mgKOH/g,二次酯化酸值降至1.24 mgKOH/g;酯交换实验鱼油甲酯收率为93.7%;Amberlyst15和氧化钙连续使用多次仍能保持较高的催化活性。该工艺流程反应条件温和,减少了均相催化过程中的废水排放和能量消耗,降低了生产成本,可以推广到以其他高酸值原料制备生物柴油的过程。(3)对于微波加热对氧化钙催化棕榈油制备生物柴油强化作用,考察了不同微波功率、醇油摩尔比和氧化钙用量对脂肪酸甲酯收率的影响,微波显着提高了反应速率,缩短了反应时间,减少了催化剂用量。通过微波和常规两种加热方式下的反应动力学实验,确定了反应动力学模型。60 min内微波辐射下的甲酯收率为82.9%,常规加热下仅为27.3%。常规下反应动力学方程的总反应级数为1,微波下为3。微波对酯交换反应的强化主要体现在对甲醇的作用。(4)为了将微波反应精馏用于生物柴油的制备,我们尝试了几种易于填装在精馏塔中的成型固体催化剂。经压片、粉碎成型处理的氧化钙,在精馏塔中耐甲醇冲刷能力较差。利用柱状活性碳负载K2CO3制备了固体碱催化剂,在常规加热下连续使用六次甲酯收率从77.3%降至13.3%,重复利用性差。大孔强碱性离子交换树脂D261型催化剂,超过最高使用温度时甲酯收率急剧下降,热稳定性较差,不适合反应精馏操作。
陈榆中[5](2014)在《微波反应器及其制备生物柴油的应用研究》文中研究说明生物柴油由于其可再生、环保、无毒等特性受到国内外广泛的关注。酯交换是生产生物柴油的普遍方法,液体酸均相转酯反应时间长、产品难以分离,液体碱均相转酯率高、反应时间短,但原料需要精制。固体酸或碱催化产品分离容易,不会产生二次污染,但转酯化过程中热质传递慢,生产效率低。微波能极大提高固体催化剂的反应速度和效率,是解决这一问题的较好方法。但目前微波辅助制备生物柴油的研究大多停留在实验室阶段,当应用到工业上后,随着反应物的体积增加,微波加热并不能达到实验室阶段的效果,这也是将微波辅助制备生物柴油工业化的瓶颈所在。本文针对以上问题展开了研究,具体的工作如下:(1)通过单因素实验,得出了K2O/Al2O3固体催化剂制备的最佳工艺条件为:先将A1203粉末在马弗炉中,550℃下活化1h;再将质量分数占A120335%的KNO3溶于水中;将活化好的A1203浸渍在KN03溶液中;充分浸渍后,再在110℃下烘干12h;最后在700℃下焙烧4h,制得K2O/Al2O3固体碱催化剂。(2)对制得的K2O/Al2O3固体催化剂进行了表征:通过XRD图,证明了实验用的为γ-Al2O3,且在焙烧后有K20负载在上面;通过电镜分析,证明了经过活化和浸渍KN03较好的负载在了A1203上;通过热重力分析,对活化和焙烧阶段有了更加直观的了解。(3)对实验型微波反应器进行了研究,设计了一台适合于制备生物柴油的智能实验型微波反应器,它可以实现微波功率的无级调节,并且利用模式搅拌器很好地解决了微波辐照的均匀性问题。利用其对K2O/Al2O3固体催化剂微波加热制备生物柴油进行了探究,通过单因素实验和正交实验得到了最佳反应条件为:醇油摩尔比13:1,催化剂用量3.0%,反应时间20min,反应温度70℃,微波功率密度为4.5W/g;在以上的条件下,生物柴油的转化率均能达到90%以上;通过实验测得了原料油和生物柴油的理化性能:原料油的各项指标都满足制备生物柴油原料油的要求,属于优质的原料油;反应制得的生物柴油各项指标除了密度外,均能满足国家标准要求。(4)对中试规模的微波反应器进行了设计,通过微波多点发射和内部发生的方法解决了物料体积增大时的微波辐照不均匀性问题;通过搅拌的方式解决了物料温度不均匀性的问题;并在上述的工艺条件下进行了实验取得了良好的效果;固体碱催化剂在微波辐射下制备生物柴油是一种高效、无污染的理想方法。
刘志敏[6](2014)在《固体酸催化地沟油制备生物柴油研究》文中指出生物柴油因其可再生性和环境友好性日益受到关注。然而,虽然生物柴油已经在很多国家实现商业化,但是目前国内生物柴油的生产成本依然较高,影响国内生物柴油发展的因素主要集中在原料来源复杂、生产工艺主要以间歇为主、生产规模较小等方面。本课题选择山东某生物柴油厂家提供的地沟油作为原料,筛选合适的固体催化剂,并将其运用于自制的固定床连续反应器中进行研究。首先根据相关标准对地沟油原料物性进行分析,得到原料油酸值108.819mg/g,游离脂肪酸含量为54.7%,水分及挥发物的含量为1.19%,表明原料油酸败的程度很高,不适合应用碱催化法制备生物柴油;根据脂肪酸成分分析,脂肪酸主要以不饱和脂肪酸为主,表明本其适于生产优质生物柴油。在组分分析的基础上选择NKC-9阳离子交换树脂和H-beta分子筛作酸催化剂,并采用正交实验进行了酯化效果对比,结果表明NKC-9阳离子交换树脂要比H-beta催化活性高;在最佳反应条件为反应温度为80℃,反应时间为6h,醇油物质的量比为3:1,催化剂用量为15wt%时,NKC-9阳离子交换树脂催化游离脂肪酸(FFA)转化率达到67%。将NKC-9阳离子交换树脂和H-beta分子筛进行重复性实验,重复利用5次后,NKC-9阳离子交换树脂酯化率依然达到57.4%,催化活性仍然高于H-beta分子筛。进一步研究在NKC-9阳离子交换树脂催化作用下,不同含量FFA对酯化反应的影响,结果表明,随着脂肪酸含量在油脂中的增加,脂肪酸转化率的总体变化趋势是逐渐降低,在脂肪酸含量为71.3%时,脂肪酸的转化率达到最低点36.2%。基于上述研究结果,本文利用自制固定床(Ф30600mm)装填NKC-9离子交换树脂进行连续反应实验,研究不同流量、不同醇油、不同固定床的床层高度三个因素对酯化反应的影响。研究发现随着流量增大,脂肪酸的转化率呈现下降趋势,而且在低流量时,流量对脂肪酸转化率影响明显,随着流量的增大,流量对反应的影响减小。对相同流量下,不同床层高度和醇油比的影响发现,随床层高度和醇油比的增加,脂肪酸的转化率增大。在原料总流量为10.6mL/min、床层高度为600mm时,脂肪酸的转化率已达到50.1%,使混合油脂中游离脂肪酸含量降低到3.15%。为地沟油等废弃油脂制备生物柴油的固体酸催化剂的研究和工业化生产提供了理论基础和实验参考。
孟欣[7](2012)在《催化精馏塔新型内部构件传质性能的研究》文中研究表明催化精馏塔是集催化反应与吸收分离等功能于一体的操作单元,然而,在能源日益紧张的今天,传统的塔板效率已难以满足要求。为了得到高效实用的催化精馏新型设备及构件,前人从未停止过相关的研究。提高设备的传质效率,已成为节能环保工作的一个重要攻关项目。本文主要围绕提出的两种新型催化精馏塔内部构件进行传质性能的研究。两构件分别为圆柱形塔板构件和倒锥形塔板构件,其中,圆柱形塔板构件是在垂直筛板塔的基础上加以改造而成,增大了气液接触面积,在催化剂的作用下,能够更有效的进行传热及传质的工作。倒锥形塔板构件一改以往的有顶盖侧孔的设计,直接在倒锥形构件内装填催化剂床层。实验是以空气-水-二氧化碳为实验系统在常温下进行冷模解吸实验。对两种新型塔构件在不同液体喷淋密度,不同空气提升量,不同的持液量、不同的催化剂装填量、不同的催化剂粒径及圆柱形构件不同开孔率、倒锥形构件不同的倾角等条件下进行传质性能的实验研究。并对二者的传质性能进行对比实验得出:随着气相动能因子的增加,板效率均随之先增大后减少,而且在相同空气流量和喷淋密度的条件下,新型圆柱形内部构件的传质效率比新型倒锥形构件传质效率略高。并通过物理模型,实验数据关联后,推导得出圆柱形构件传质效率数学模型,经验证后,与实验值符合性良好。
冯日华[8](2010)在《固体碱催化剂的等离子体改性及其用于制备生物柴油的研究》文中提出生物柴油是由动植物油脂或长链脂肪酸与甲醇等低碳醇通过酯交换合成的脂肪酸酯,它是一种环境友好型可再生能源,对解决能源短缺和环境问题具有重大意义。目前,用于酯交换反应制备生物柴油的催化剂主要是均相碱催化剂。但是,均相碱催化剂对原料的品质要求严格,且在分离的过程中会产生大量废水,污染环境。为了解决上述问题,开发高效固体碱催化剂用于制备生物柴油受到了人们的广泛关注。本课题组前期工作中自制了Ca/Al复合氧化物和NaAlO2/MgO催化剂用于制备生物柴油,结果表明催化剂的反应活性较高,反应条件温和且易于产物分离,但工业化生产要求催化剂具有更高活性与稳定性。因此,本文采用等离子体技术对课题组前期制得的固体碱催化剂进行改性研究,并将其用于生物柴油的制备。首先考察了原料酸值和水含量对Ca/Al复合氧化物和NaAlO2/MgO催化酯交换反应甲酯收率的影响。结果表明,Ca/Al复合氧化物和NaAlO2/MgO的耐水耐酸性强于均相碱催化剂。此外还考察了催化剂的稳定性,发现Ca/Al复合氧化物连续使用五次,甲酯收率均在90%以上,催化剂NaAlO2/MgO连续使用了4次,甲酯收率从88.3%降至76.0%。采用介质阻挡放电等离子体,以空气为工作介质对固体碱催化剂Ca/Al复合氧化物和NaAlO2/MgO进行了处理,考察了工作电压、处理时间、放电间隙等条件对催化剂活性的影响,并优化得到了较适宜的等离子体处理条件。结果表明,等离子体处理前后的Ca/Al复合氧化物催化剂用于生物柴油的制备时,甲酯收率由改性前的91.9%提高到了95.9%,而NaAlO2/MgO用于生物柴油的制备时,甲酯收率由改性前的86.3%提高到了92.5%。且二种改性后的催化剂的稳定性均有不同程度的提高。通过IR、BET、XPS、XRD和SEM等手段对改性催化剂进行了表征,结果显示,等离子体改性后催化剂Ca/Al复合氧化物和NaAlO2/MgO的比表面积有不同程度的提高,而晶型结构、表面组成没有发生变化。最后,本文以麻疯果油为原料,Ca/Al复合氧化物为催化剂制备生物柴油,比较了不同的原料油处理工艺对甲酯收率的影响。结果表明,麻疯果油酸值远高于一般食用油。当Ca/Al复合氧化物作为催化剂和麻疯果油作为原料制备生物柴油时,需要首先对麻疯果油进行脱酸、脱胶等预处理,以降低自由脂肪酸和胶质的含量。
孟永禄[9](2010)在《Ca/Al复合氧化物催化剂制备生物柴油的研究》文中进行了进一步梳理生物柴油作为一种化石能源的绿色可再生替代能源,对我国安全、可持续能源供应体系的构筑具有重大的现实意义。课题组在前期研制了Ca/Al复合氧化物固体碱催化剂,并利用间歇反应釜考察了菜籽油与甲醇在Ca/Al复合氧化物催化作用下进行酯交换反应制备生物柴油,初步结果表明该催化剂具有较高活性。本文在前期研究基础上对该催化剂进行深入研究与表征,并改用自建的固定床反应装置研究菜籽油与甲醇使用Ca/Al复合氧化物进行连续催化酯交换反应制备生物柴油的效果,进一步考察催化剂的催化性能。本文首先以金属铝、氢氧化钠以及碳酸钙为主要原材料,采用共沉淀法得到水合铝酸钙,湿基水合铝酸钙经干燥、煅烧、压缩成型后得到用于酯交换反应的Ca/Al复合氧化物催化剂。采用IR、XRD、BET、TG-DTA、XPS以及SEM等分析技术对催化剂样品进行了表征和分析,研究了煅烧温度对Ca/Al复合氧化物催化剂比表面积、晶体结构、物相组成以及微观形貌的影响,结果表明,煅烧温度对催化剂性能影响较大,经600℃煅烧的催化剂比表面积达到最大为27.36m2/g,形成稳定的Ca/Al复合氧化物催化剂;催化剂颗粒大小均一无异常团聚,表面光滑。对催化剂样品的表征为进一步明确催化剂的结构、性能和制备方法三者之间的关系,制备活性高且稳定性好的催化剂提高提供理论依据和技术支持。实验分别建立了催化剂直接装填式、催化剂包扎装填式和气升式三套固定床反应装置,并利用自建的固定床反应装置评价菜籽油与甲醇使用Ca/Al复合氧化物进行连续催化酯交换反应制备生物柴油的效果。结果表明前两种反应器效果不佳,经调整改进后形成了气升式固定床反应工艺装置。本文重点考察了甲醇投料量、菜籽油进料流量等工艺条件对气升式固定床反应工艺的影响,得到优化条件,使甲酯收率达到94.4%,表明研制的Ca/Al复合氧化物催化剂具有优异的催化性能。因此,非均相连续酯交换工艺是一条优势明显、应用前景广阔的生物柴油制备技术。
郭峰[10](2010)在《新型固体酸碱催化剂的制备及其在生物柴油合成中的应用》文中提出随着石油资源的日益短缺和过度消耗,能源安全、环境污染等问题成为普遍关注的问题。在发展经济的同时,兼顾生态环境的保护,是实现可持续发展必须遵循的准则。开发可再生、低污染、分布广泛且储量丰富的生物质能,成为当今世界重大热门课题。其中生物柴油的理化性质与石化柴油非常相似,且具有可生物降解、可完全燃烧、有害物质排放少等优点,是种非常有潜力的未来能源。本文针对目前工业中常用的液体酸碱催化剂对原料要求高,在生产后期分离困难且产生污水等弊端,以实现生物柴油的绿色生产工艺为目的,开发了两种新型的固体催化剂:生物基炭质固体酸和煅烧硅酸钠。选择廉价的催化剂材料,经简单的制备工艺,研制出催化活性高效的固体催化剂。运用13CMAS NMR、SEM、XRD、FT-IR和元素分析仪等分析手段,系统研究了两类催化剂的元素组成及结构,提出其催化酯化反应或酯交换反应的机理,并应用两类催化剂催化不同的油脂原料制备生物柴油。1.以废木屑为原料经炭化-磺酸化两步操作制备出成本低廉、稳定性好、活性高、易回收、可重复使用的生物基炭质固体酸催化剂。优化了催化剂制备条件:420℃炭化1 h、150℃磺酸化1 h。在催化剂用量7.0wt%、乙醇/油酸摩尔比10:1、温度80℃和200rpm条件下,最终酯化率达到80%以上。结构表征结果表明,该固体酸催化剂具有层状芳环碳组成的无定形炭结构,无定形炭上具有C-O-S键连接的磺酸基团。与传统固体酸SO42-/Fe2O3、SO42-/T1O2和SO42-/Al2O3比较,无论原料成本、制备流程,还是初始反应速率、最终酯化率,生物基炭质催化剂均有明显优势。2.开发了以木质纤维素水解残渣为起始原料直接磺酸化一步法制备木质素基炭质固体酸催化剂的新工艺,并得出最佳制备工艺条件。催化剂的组成和结构表征显示出木质素对催化剂活性的重要影响。经表征,直接磺酸化法所制备固体酸催化剂的碳骨架结构,与炭化-磺酸化方法制备的催化剂相似。优化了该催化剂催化油酸和甲醇的酯化反应条件,与炭化-磺酸化法制备的固体酸催化剂相比,该催化剂活性相似,但所需反应温度更低。此外具有制备工序简单、制备条件更温和等特点,具有良好的工业应用前景,完全可取代两步法工艺生产炭质固体酸催化剂。3.煅烧硅酸钠制备固体碱催化剂。首次应用硅酸钠催化大豆油与甲醇的酯交换反应,但含水硅酸钠易发生水解反应,导致催化活性不稳定。将硅酸钠在400℃下煅烧2 h可获得高催化活性的固体碱催化剂。优化了煅烧硅酸钠催化大豆油制备生物柴油的条件,在60℃催化反应60 min,生物柴油得率在95%以上。煅烧硅酸钠能够耐受2.5wt%的游离脂肪酸或4.0wt%的水,可重复使用6次,与煅烧前相比有较大提升。煅烧硅酸钠原料廉价,对油脂质量要求低,废水排放量少,水解后的原硅酸可用于生物柴油粗产品的脱色,失活催化剂还可用作建筑原料,因此具有较大的工业应用价值。4.对煅烧硅酸钠催化酯交换反应的机理进行了研究,发现硅酸钠与甲醇能够发生质子交换,因Na+流失而出现活性下降,最终导致催化剂的不稳定性。通过简单的NaOH再生方法能够较大程度上恢复催化剂的活性,很好地弥补碱活性不稳定的缺陷。在质子交换理论的基础上,借助Gaussian 03软件计算分析了甲醇羟基和Si-O-H提供质子的能力,甘油酯阴离子的质子供体为液相中的甲醇羟基和煅烧硅酸钠表面的末端Si-O-H,完善了此类催化剂的催化机理。为了提高煅烧硅酸钠的结构稳定性,通过搅拌浸渍方法合成复合固体碱Na2O-SiO2-Al2O3,在保持碱强度H0为18.4不变的情况下,将部分Si-O-Si转变为Si-O-Al。5.应用生物基炭质固体酸和煅烧硅酸钠催化低质油脂制备生物柴油。应用生物基炭质固体酸催化皂脚酸化油与甲醇的酯化反应,在70℃反应5 h,皂脚酸化油的酸值从112.4 mg KOH/g降至3.12 mg KOH/g,酯化率达到97.2%。与磺酸根基团相同当量的H2SO4相比,生物基炭质催化剂催化酯化反应的酯化率提高了45%。此外,应用响应面法优化了固体碱煅烧硅酸钠催化粗棉籽油制备生物柴油的反应条件,最佳反应条件为:催化剂用量2.48wt%,醇油摩尔比7.6:1,反应温度59℃,搅拌速度225 rpm,最大生物柴油得率为95.1%。与NaOH和CaO相比,煅烧硅酸钠表现出更好的耐受FFA和水协同作用的能力。尽管NaOH作为催化剂时初始反应速率更快,但是在反应过程中有皂形成,生物柴油得率低于90%;CaO不仅活性低,还会与甘油形成粘稠物,导致催化剂回收和产物分离困难。采用固体酸和固体碱催化剂相结合的酯化-酯交换两步法催化高酸值骨油制备生物柴油,与浓硫酸-NaOH或浓硫酸-CaO组合方法相比,生物基炭质催化剂-煅烧硅酸钠法催化所得生物柴油得率更高,粗生物柴油产品更稳定。
二、固体催化剂的研究方法第一章催化剂的宏观物性测定(中)(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、固体催化剂的研究方法第一章催化剂的宏观物性测定(中)(论文提纲范文)
(1)Mo/HZSM-5微球的流化磨损及其甲烷无氧芳构化流化床工艺优化(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 文献综述 |
1.1 引言 |
1.1.1 甲烷与天然气 |
1.1.2 天然气化工转化 |
1.1.3 我国天然气利用政策分析 |
1.2 甲烷无氧芳构化(MDA)过程 |
1.2.1 反应机理 |
1.2.2 热力学研究 |
1.2.3 动力学研究 |
1.2.4 催化剂积炭 |
1.2.5 生产工艺及设备 |
1.3 固体催化剂的机械强度 |
1.3.1 固体催化剂质量损失及其原因 |
1.3.2 固体催化剂颗粒的磨损机制 |
1.3.3 固体催化剂机械强度的测定 |
1.3.4 固体催化剂机械强度的改善 |
1.4 选题意义及主要研究内容 |
第二章 实验部分 |
2.1 催化剂准备 |
2.1.1 主要原料及设备 |
2.1.2 制备过程 |
2.2 催化剂的工艺反应处理 |
2.2.1 活化反应处理 |
2.2.2 芳构化反应处理 |
2.2.3 再生反应处理 |
2.3 催化剂流化磨损测试 |
2.3.1 磨损测试装置 |
2.3.2 测试过程及评价指标 |
2.4 催化剂甲烷无氧芳构化(MDA)评价 |
2.4.1 评价装置设计及搭建 |
2.4.2 主要消耗品及系统组件 |
2.4.3 评价过程主要步骤 |
2.4.4 在线分析及评价指标 |
2.5 催化剂的物化表征 |
2.5.1 比表面积和孔体积(N_2物理吸附/脱附) |
2.5.2 粒径分布(PSD) |
2.5.3 Mo含量(ICP-OES) |
2.5.4 碳物质含量(TG/DTG) |
2.5.5 积碳类型(TPO) |
2.5.6 微观形貌(SEM) |
第三章 Mo/HZSM-5 催化剂的流化磨损 |
3.1 系统温度的影响 |
3.2 运行时间的影响 |
3.3 工艺因素的影响 |
3.3.1 催化剂样品的PSMD变化 |
3.3.2 催化剂样品的PSD变化 |
3.3.3 流化磨损测试 |
3.3.4 催化剂样品积碳分析 |
3.4 小结 |
第四章 Mo/HZSM-5 催化剂的粒径-芳构化性能关系 |
4.1 固定床反应中Mo/HZSM-5 的粒径效应 |
4.1.1 催化剂样品及反应工艺参数 |
4.1.2 催化剂粒径对反应性能的影响 |
4.1.3 失活催化剂的积碳分析 |
4.2 流化床反应中Mo/HZSM-5 的粒径效应 |
4.2.1 催化剂颗粒流化状态确认 |
4.2.2 流化床反应空速(RSV)优化 |
4.2.3 催化剂样品及反应工艺参数 |
4.2.4 催化剂粒径对反应性能的影响 |
4.2.5 催化剂的粒径效应分析 |
4.3 固定床和流化床粒径效应差异 |
4.4 磨损Mo/HZSM-5 的粒径效应 |
4.4.1 磨损催化剂颗粒的微观形貌 |
4.4.2 磨损Mo/HZSM-5 的催化反应性能 |
4.5 小结 |
第五章 Mo/HZSM-5 催化MDA流化床(系统)工艺优化 |
5.1 8 mm流化床工艺优化 |
5.2 15 mm流化床工艺优化 |
5.2.1 质量流量计校正 |
5.2.2 升温气氛优化 |
5.3 50 mm流化床工艺优化 |
5.3.1 反应空速(RSV)优化 |
5.3.2 催化剂粒径优化 |
5.3.3 升温气氛优化 |
5.3.4 再生强度优化 |
5.4 35 mm流化床连续反应-再生工艺优化 |
5.4.1 实验装置改进 |
5.4.2 再生H_2温度优化 |
5.4.3 催化剂循环速度优化 |
5.4.4 再生H_2强度优化 |
5.4.5 反应空速(RSV)优化 |
5.5 50 mm流化床连续反应-再生工艺优化 |
5.5.1 反应空速(RSV)优化 |
5.5.2 催化剂循环速度优化 |
5.5.3 催化剂粒径优化 |
5.6 小结 |
第六章 Mo/HZSM-5 催化性能的反应器放大效应 |
6.1 较低反应空速(RSV)下流化床的放大效应 |
6.2 较高反应空速(RSV)下流化床的放大效应 |
6.3 流化床连续反应-再生效果分析 |
6.4 流化床连续反应-再生系统的放大效应 |
6.5 小结 |
结论及展望 |
结论 |
论文创新点 |
展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读博士学位期间取得的科研成果 |
作者简介 |
(2)多孔固体碱催化剂的制备及其催化酯交换反应合成生物柴油研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
符号说明 |
第一章 绪论 |
1.1 生物柴油简介 |
1.1.1 生物柴油的定义和分类 |
1.1.2 生物柴油的研究意义 |
1.1.3 生物柴油的发展现状 |
1.2 生物柴油的合成 |
1.2.1 生物柴油的合成方法 |
1.2.2 生物柴油的表征方法 |
1.2.3 酯交换反应的催化剂 |
1.3 多孔固体催化剂的制备及其应用 |
1.3.1 多孔固体催化剂的制备方法 |
1.3.2 多孔固体催化剂在合成生物柴油中的应用 |
1.4 本课题研究目的及内容 |
1.4.1 研究目的 |
1.4.2 研究内容 |
1.4.3 研究特色与创新点 |
第二章 多孔K/SiO_2碱催化剂的制备及其催化酯交换反应合成生物柴油的研究 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验原料 |
2.2.2 实验试剂 |
2.2.3 实验仪器与设备 |
2.2.4 多孔K/SiO_2碱催化剂的制备方法 |
2.2.5 催化剂的表征方法 |
2.2.6 催化性能评价及分析方法 |
2.2.7 多孔K/SiO_2催化酯交换反应的动力学参数测定 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 催化剂的结构表征分析 |
2.3.2 活性组分和反应参数对生物柴油产率的影响分析 |
2.3.3 催化剂的可重复使用性分析 |
2.3.4 多孔K/SiO_2催化酯交换反应的动力学与热力学参数分析 |
2.3.5 催化剂的比较分析 |
2.4 本章小结 |
第三章 纳米K/ZnO碱催化剂的制备及其催化酯交换反应合成生物柴油的研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验原料 |
3.2.2 实验试剂 |
3.2.3 实验仪器与设备 |
3.2.4 纳米K/ZnO催化剂的制备方法 |
3.2.5 催化剂的表征 |
3.2.6 催化性能评价及分析方法 |
3.2.7 生物柴油的性能指标测试 |
3.2.8 纳米K/ZnO催化酯交换反应的动力学参数测定 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 催化剂的结构表征分析 |
3.3.2 催化性能评价 |
3.3.3 催化剂的可重复使用性分析 |
3.3.4 K/ZnO催化酯交换反应条件的优化 |
3.3.5 生物柴油的燃料性能评价 |
3.3.6 不同改性碱催化剂性能比较 |
3.3.7 纳米K/ZnO催化酯交换反应的动力学与热力学参数分析 |
3.4 本章小结 |
第四章 中空笼状CaO催化剂的制备及其催化酯交换反应合成生物柴油的研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 实验原料 |
4.2.2 实验试剂 |
4.2.3 实验仪器与设备 |
4.2.4 中空笼状CaO催化剂的制备方法 |
4.2.5 催化剂的表征 |
4.2.6 催化性能评价及分析方法 |
4.2.7 生物柴油的性能指标测试 |
4.2.8 中空笼状CaO催化动力学参数测定 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 催化剂的结构表征及表面性质分析 |
4.3.2 制备条件和反应条件对生物柴油产率的影响分析 |
4.3.3 催化剂的可重复使用性分析 |
4.3.4 反应机理研究 |
4.3.5 酯交换反应的规模和生物柴油的燃料性能研究 |
4.3.6 不同CaO碱催化剂的制备条件及其在酯交换反应中的催化活性比较 |
4.3.7 中空笼状CaO催化酯交换反应的动力学与热力学参数分析 |
4.3.8 不同固体碱催化酯交换反应的动力学和热力学参数 |
4.4 本章小结 |
第五章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 存在问题与展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读博士学位期间发表的学术论文目录 |
(3)己二酸二甲酯加氢制备1,6-己二醇铜基催化剂模压成型与控制(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 课题研究背景 |
1.2 HDO的研究背景 |
1.2.1 HDO 的需求 |
1.2.2 HDO 的用途 |
1.3 合成 HDO 催化剂放大研究 |
1.3.1 催化剂工业放大 |
1.3.2 催化剂放大途径 |
1.3.3 合成HDO铜基催化剂研究现状 |
1.3.4 合成HDO铜基催化剂的放大研究 |
1.4 工业催化剂的成型设计与控制 |
1.4.1 催化剂的机械强度 |
1.4.2 催化剂的成型方法 |
1.4.3 合成HDO铜基催化剂成型 |
1.4.4 合成HDO铜基催化剂成型影响因素 |
1.5 选题意义与研究内容 |
2 催化剂的制备与模压成型 |
2.1 实验药品及仪器 |
2.1.1 实验药品 |
2.1.2 实验仪器及设备 |
2.2 催化剂的放大制备及评价 |
2.2.1 催化剂放大制备工艺流程图 |
2.2.2 实验步骤 |
2.3 催化剂的模压成型与控制 |
2.3.1 催化剂脱模 |
2.3.2 催化剂成型压力 |
2.3.3 催化剂耐磨性能 |
2.3.4 催化剂成型尺寸 |
2.3.5 催化剂成型焙烧顺序 |
2.3.6 扩孔剂对催化剂成型的影响 |
2.4 本章小结 |
3 催化剂微型固定床活性评价 |
3.1 实验药品及仪器 |
3.1.1 实验药品 |
3.1.2 实验仪器及设备 |
3.2 实验原理及方法 |
3.2.1 催化加氢固定床实验装置流程图 |
3.2.2 实验步骤 |
3.2.3 实验分析方法及数据处理 |
3.3 催化剂成型压力考察 |
3.3.1 侧压强度200-250N/cm催化剂活性考察 |
3.3.2 侧压强度150-200N/cm催化剂活性考察 |
3.3.3 侧压强度100-150N/cm催化剂活性考察 |
3.4 催化剂成型尺寸对活性影响考察 |
3.4.1 Φ5×3mm催化剂活性考察 |
3.4.2 Φ5×2mm催化剂活性考察 |
3.4.3 Φ4×2mm催化剂活性考察 |
3.4.4 Φ3×2mm催化剂活性考察 |
3.5 催化剂成型焙烧顺序考察 |
3.5.1 焙烧后催化剂压片活性考察 |
3.5.2 前驱体压片再焙烧活性考察 |
3.6 催化剂添加扩孔剂对活性影响的考察 |
3.6.1 空白组实验 |
3.6.2 催化剂粉体加液体活化剂压片活性考察 |
3.6.3 催化剂粉体加纤维素压片活性考察 |
3.7 催化剂表征 |
3.7.1 热重分析 |
3.7.2 N_2 物理吸附 |
3.8 本章小结 |
4 催化剂中试活性评价 |
4.1 实验药品及仪器 |
4.1.1 实验药品 |
4.1.2 实验仪器及设备 |
4.2 实验原理及方法 |
4.2.1 实验步骤 |
4.2.2 催化加氢固定床实验装置流程图 |
4.2.3 实验分析方法及数据处理 |
4.3 实验结果与讨论 |
4.3.1 Φ5×2mm催化剂活性考察 |
4.3.2 前驱体加液体活化剂压片再焙烧活性考察 |
4.3.3 Φ3×2mm催化剂活性考察 |
4.3.4 Φ4×2mm催化剂活性考察 |
4.4 本章小结 |
5 结论及展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
个人简介及硕士期间发表的学术论文 |
致谢 |
(4)微波强化生物柴油制备的研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 文献综述 |
1.1 能源背景与植物油燃料 |
1.1.1 全球能源背景 |
1.1.2 植物油燃料 |
1.2 生物柴油综述 |
1.2.1 生物柴油的定义 |
1.2.2 生物柴油的性质与优点 |
1.2.3 转酯化反应 |
1.2.4 生物柴油的前景 |
1.3 生物柴油的原料 |
1.4 催化剂 |
1.4.1 均相碱催化剂 |
1.4.2 固体碱催化剂 |
1.4.3 均相酸催化剂 |
1.4.4 固体酸催化剂 |
1.4.5 酶催化剂 |
1.4.6 离子液体催化剂 |
1.5 生物柴油的生产技术 |
1.5.1 超临界甲醇转酯化 |
1.5.2 微波辅助法 |
1.6 本文主要研究内容 |
第二章 原料物性分析及产品收率计算 |
2.1 引言 |
2.2 实验仪器与试剂 |
2.2.1 实验仪器 |
2.2.2 实验试剂 |
2.3 原料油物性分析 |
2.3.1 原料油理化性质的测定 |
2.3.2 原料油理化性质分析结果 |
2.3.3 原料油的摩尔质量 |
2.3.4 原料油的定性和定量分析 |
2.4 生物柴油收率的计算 |
2.4.1 生物柴油收率的测定 |
2.4.2 色谱法计算收率 |
2.5 本章小结 |
第三章 高酸值鱼油的甲酯化 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验仪器与试剂 |
3.2.2 实验方法 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 鱼油理化性质 |
3.3.2 预酯化正交设计 |
3.3.3 预酯化结果 |
3.3.4 酯交换正交设计 |
3.3.5 酯交换结果 |
3.4 本章小结 |
第四章 微波场中酯交换反应动力学 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分实验仪器与试剂 |
4.2.2 棕榈油的定性分析 |
4.2.3 实验装置及实验步骤 |
4.3 实验结果与讨论 |
4.3.1 红外测温仪的校正 |
4.3.2 单因素实验 |
4.3.3 反应动力学模型的建立 |
4.3.4 常规反应动力学模型的确定 |
4.3.5 微波反应动力学模型的确定 |
4.4 本章小结 |
第五章 成型的固体碱催化剂 |
5.1 引言 |
5.2 实验仪器与试剂 |
5.3 成型的固体碱催化剂 |
5.3.1 氧化钙成型 |
5.3.2 负载型固体碱 |
5.3.3 离子交换树脂 |
5.4 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
参考文献 |
发表论文和参加科研情况说明 |
致谢 |
(5)微波反应器及其制备生物柴油的应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 微波及其特性 |
1.1.1 微波 |
1.1.2 微波的特性 |
1.2 微波化学反应工程 |
1.2.1 微波加速化学反应的机理 |
1.2.2 微波化学反应的影响因素 |
1.2.3 微波化学反应工程的国内外现状和进展 |
1.3 微波化学反应器 |
1.3.1 微波化学反应器的国内外现状 |
1.3.2 微波化学反应器研究的重要意义 |
1.4 生物柴油制备 |
1.4.1 生物柴油生产的国内外现状和发展 |
1.4.2 微波辅助生物柴油制备的国内外研究状况 |
1.5 本课题研究的目的及意义 |
1.6 本课题主要的研究内容 |
第二章 微波反应器的设计与研究 |
2.1 前言 |
2.2 实验型微波反应器的主要组成和设计原理 |
2.2.1 微波功率源 |
2.2.2 波导元件 |
2.2.3. 温控系统 |
2.2.4 搅拌系统 |
2.2.5 安全保护系统 |
2.3 新型智能实验型微波反应器的设计 |
2.3.1 微波无级调节 |
2.3.2 微波均匀性解决 |
2.3.3 搅拌系统 |
2.3.4 温度控制系统 |
2.3.5 操作界面 |
2.4 微波反应器的放大机理与科学问题 |
2.4.1 微波反应器中的科学问题 |
2.4.2 微波反应器放大中存在的问题 |
2.5 中型微波反应器研制 |
2.5.1 反应器中微波均匀性的解决 |
2.5.2 反应溶液温度均匀性的解决 |
2.5.3 微波反应器的放大展望 |
第三章 K_2O/Al_2O_3固体催化剂的制备 |
3.1 前言 |
3.2 实验试剂与仪器 |
3.3 固体碱催化剂的制备及工艺优化 |
3.3.1 固体催化剂的制备 |
3.3.2 固体催化剂的工艺优化 |
3.4 结果与讨论 |
3.4.1 固体碱催的酯交换反应机理 |
3.4.2 制备固体碱催化剂的工艺优化 |
3.5 K_2O/Al_2O_3固体催化剂的表征 |
3.5.1 X射线衍射仪(XRD) |
3.5.2 扫描电镜 |
3.5.3 热重力分析 |
3.6 本章小结 |
第四章 微波反应器制备生物柴油的应用 |
4.1 前言 |
4.2 实验原料、试剂与设备 |
4.2.1 实验原料和试剂 |
4.2.2 实验仪器 |
4.3 实验分析与方法 |
4.3.1 原料油的理化参数分析 |
4.3.2 生物柴油产率的测定 |
4.3.3 NaOH均相催化水浴加热制备生物柴油 |
4.3.4 K_2O/Al_2O_3固体催化剂水浴加热制备生物柴油 |
4.3.5 微波加热K_2O/Al_2O_3固体催化制备生物柴油 |
4.4 结果与讨论 |
4.4.1 原料油酸值 |
4.4.2 原料油皂化值 |
4.4.3 原料油平均相对分子质量 |
4.4.4 含水率 |
4.4.5 NaOH催化水浴加热制备生物柴油的工艺优化 |
4.4.6 K_2O/Al_2O_3固体催化剂水浴加热制备生物柴油的工艺优化 |
4.4.7 K_2O/Al_2O_3固体催化剂与NaOH催化效果比较 |
4.4.8 微波加热K_2O/Al_2O_3固体催化制备生物柴油的工艺优化 |
4.4.9 微波工艺与传统工艺的比较 |
4.5 微波加热K_2O/Al_2O_3固体催化制备生物柴油的中试实验 |
4.6 生物柴油的性能测试 |
4.6.1 生物柴油酸值、含水率的测定 |
4.6.2 密度的测定 |
4.6.3 动力粘度和运动粘度的测定 |
4.6.4 闪点的测定 |
4.6.5 十六烷值得测定 |
4.7 生物柴油的性能测定结果 |
4.7.1 酸值、皂化值、含水率、平均分子量的测定结果 |
4.7.2 密度的测定 |
4.7.3 自制的生物柴油性能与欧盟和我国标准对照 |
4.8 本章小结 |
第五章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
创新点 |
致谢 |
参考文献 |
附录:作者在攻读硕士学位期间发表的论文 |
(6)固体酸催化地沟油制备生物柴油研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 文献综述 |
1.1 生物柴油的特性 |
1.2 生物柴油原料 |
1.2.1 油料植物 |
1.2.2 动物油脂 |
1.2.3 微生物油脂 |
1.2.4 地沟油 |
1.3 生物柴油制备技术 |
1.3.1 酯化反应 |
1.3.2 酯交换反应 |
1.4 生物柴油制备技术方法 |
1.4.1 均相催化法 |
1.4.2 非均相催化法 |
1.4.3 酸碱两步催化法 |
1.4.4 超临界法 |
1.4.5 酶催化法 |
1.5 生物柴油生产工艺及反应器研究进展 |
1.6 本文研究内容 |
第二章 地沟油原料物性 |
2.1 实验试剂与实验仪器 |
2.2 酸值和酸度 |
2.3 水分及挥发物测试 |
2.4 分析结果与讨论 |
2.5 脂肪酸成分分析 |
2.6 平均摩尔质量 |
2.7 本章小结 |
第三章 固体酸催化酯化 |
3.1 实验试剂与实验仪器 |
3.2 实验方法 |
3.2.1 正交实验设计 |
3.2.2 酯化率计算 |
3.3 催化剂筛选 |
3.4 固体酸酯化反应 |
3.4.1 H-beta 分子筛催化酯化反应 |
3.4.2 NKC-9 阳离子交换树脂催化酯化反应 |
3.4.3 两种催化剂对比 |
3.5 催化剂重复利用 |
3.6 本章小结 |
第四章 不同含量 FFA 对酯化率影响 |
4.1 实验试剂与实验仪器 |
4.2 分析方法 |
4.3 实验步骤 |
4.3.1 溶液的配制 |
4.3.2 色谱条件 |
4.3.3 校正因子测定 |
4.3.4 实验物料配制 |
4.4 实验结果讨论 |
4.5 本章小结 |
第五章 固定床连续催化酯化反应试验研究 |
5.1 实验试剂与实验仪器 |
5.2 实验步骤 |
5.3 实验结果分析与讨论 |
5.3.1 分析计算方法 |
5.3.2 进料方式的选择 |
5.3.3 流量对酯化反应影响 |
5.3.4 醇油比对酯化反应影响 |
5.4 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
发表论文和参加科研情况说明 |
致谢 |
(7)催化精馏塔新型内部构件传质性能的研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
创新点摘要 |
前言 |
第一章 文献综述 |
1.1 催化精馏技术的发展 |
1.2 催化精馏塔概况 |
1.2.1 催化精馏塔板及内部构件的研究进展 |
1.2.2 催化剂的情况 |
1.2.3 催化剂装填技术 |
1.3 塔板性能的研究进展 |
1.3.1 反应动力学 |
1.3.2 气液流动状态 |
1.3.3 雾沫夹带 |
1.3.4 传质性能研究现状 |
1.4 催化精馏技术的应用进展 |
第二章 实验部分 |
2.1 实验装置及流程 |
2.2 新型圆柱形内部构件与新型倒锥形内部构件结构 |
2.3 实验中塔构件内气液流动状态 |
2.4 考察传质能力的方法 |
2.5 实验步骤、测量内容及计算方法 |
2.5.1 实验参数准备 |
2.5.2 实验步骤 |
2.5.3 新型倒锥形构件倾角的计算 |
2.5.4 数据的测定方法 |
2.5.5 本实验求解效率公式 |
第三章 实验结果与讨论 |
3.1 新型圆柱形塔构件的传质性能的研究 |
3.1.1 喷淋密度对传质的影响 |
3.1.2 气速对新型圆柱形构件的影响 |
3.1.3 持液量的不同对传质的影响 |
3.1.4 构件开孔率对传质的影响 |
3.1.5 催化剂装填量与新型圆柱形构件传质的关系 |
3.1.6 催化剂粒径的影响 |
3.2 新型倒锥型塔构件传质性能研究 |
3.2.1 改变喷淋密度的影响 |
3.2.2 空气流量影响新型倒锥形构件传质的趋势 |
3.2.3 持液量对倒锥形构件的影响 |
3.2.4 催化剂装填量对新型倒锥形构件的影响 |
3.2.5 催化剂粒径对倒锥形构件传质的影响 |
3.2.6 倒锥型构件倾角对传质的影响 |
3.3 二种新型塔板构件的传质性能对比 |
第四章 圆柱形构件传质模型的建立 |
4.1 传质效率模型 |
4.2 传质系数计算式的推导 |
4.3 喷射区域数学模型计算值与实测值对比分析 |
结论 |
参考文献 |
符号说明 |
发表文章目录 |
致谢 |
中文详细摘要 |
(8)固体碱催化剂的等离子体改性及其用于制备生物柴油的研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
前言 |
第一章 文献综述 |
1.1 生物柴油概述 |
1.1.1 生物柴油的定义 |
1.1.2 生物柴油的制备 |
1.1.3 生物柴油的原料 |
1.1.4 原料油的预处理 |
1.1.5 酯交换反应催化剂 |
1.1.6 生物柴油的理化指标 |
1.2 等离子体的概述 |
1.2.1 等离子体的分类 |
1.2.2 低温等离子体的产生 |
1.2.3 低温等离子体技术在催化剂制备中的应用 |
1.2.4 等离子体技术在催化领域中的应用前景 |
1.3 本课题的研究内容及意义 |
第二章 实验部分 |
2.1 原料与试剂 |
2.2 实验设备及仪器 |
2.2.1 实验仪器 |
2.2.2 酯交换反应装置及其反应步骤 |
2.3 固体碱催化的制备和性能的考察 |
2.3.1 催化剂的制备 |
2.3.2 生物柴油收率的计算方法 |
2.3.3 游离脂肪酸和水含量对催化剂活性的影响测定 |
2.4 等离子体改性催化剂 |
2.4.1 等离子体处理实验步骤 |
2.4.2 等离子体处理条件的考察 |
2.4.3 等离子体处理前后催化剂活性测定 |
2.4.4 等离子体处理前后催化剂稳定性测定 |
2.5 催化剂的表征 |
第三章 固体碱催化剂的性能考察 |
3.1 催化剂粒度对催化效果的影响 |
3.2 酸值对固体碱催化剂催化效果的影响 |
3.3 油脂水分含量对固体碱催化剂催化效果的影响 |
3.4 催化剂的重复使用性能 |
3.5 酯交换反应的物料衡算 |
3.6 本章小结 |
第四章 催化剂的等离子体改性 |
4.1 等离子体处理条件对催化剂活性的影响 |
4.1.1 处理时间的影响 |
4.1.2 工作电压的影响 |
4.1.3 放电间隙的影响 |
4.2 等离子体处理对催化剂活性的影响 |
4.3 等离子体处理对催化剂稳定性的影响 |
4.4 等离子体处理前后催化剂的表征 |
4.4.1 IR的表征结果 |
4.4.2 BET的表征结果 |
4.4.3 XPS的表征结果 |
4.4.4 XRD的表征结果 |
4.4.5 SEM的表征结果 |
4.5 本章小结 |
第五章 以麻疯果油为原料制备生物柴油 |
5.1 实验部分 |
5.1.1 原料油酸值(AV)的测定 |
5.1.2 原料油皂化值(SV)的测定 |
5.1.3 原料油平均相对摩尔质量的确定 |
5.1.4 原料油水分的测定 |
5.1.5 原料油磷脂含量的测定 |
5.1.6 麻疯果油产物分析 |
5.2 结果与讨论 |
5.2.1 物性测定结果 |
5.2.2 产物分析结果 |
5.2.3 以麻疯果油为原料制备生物柴油的几种工艺 |
5.3 本章小结 |
第六章 结论 |
参考文献 |
附录Ⅰ Ca/Al 复合氧化物催化剂的实验原始数据 |
附录Ⅱ NaAlO_2/MgO催化剂的实验原始数据 |
发表论文和参加科研情况说明 |
致谢 |
(9)Ca/Al复合氧化物催化剂制备生物柴油的研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
ABSTRACT |
前言 |
第一章 文献综述 |
1.1 生物柴油化学组成 |
1.2 生物柴油作为替代能源的特性 |
1.3 发展生物柴油的意义 |
1.4 生物柴油的其它用途 |
1.4.1 油脂化学品及化学中间体 |
1.4.2 工业溶剂 |
1.5 生物柴油的工业生产 |
1.5.1 连续化均相酯交换工艺 |
1.5.2 近年来开发的新工艺 |
1.6 固体氧化物催化剂的研究进展 |
1.6.1 简单氧化物催化剂 |
1.6.2 混合氧化物催化剂 |
1.6.3 复合氧化物催化剂 |
1.7 本课题的立题依据及意义 |
第二章 实验部分 |
2.1 原料与试剂 |
2.2 实验仪器 |
2.3 原料的理化性质测定 |
2.3.1 酸值及酸度的测定 |
2.3.2 皂化值测定 |
2.3.3 平均摩尔质量的计算 |
2.3.4 水分及挥发物含量测定 |
2.4 Ca/Al 复合氧化物催化剂的制备 |
2.5 催化剂的表征 |
2.5.1 低温氮气吸-脱附实验(BET) |
2.5.2 红外光谱分析(IR) |
2.5.3 热重-差热分析(TG-DTA) |
2.5.4 X 射线衍射分析(XRD) |
2.5.5 X 射线光电子能谱表征(XPS) |
2.5.6 场发射扫描电镜(SEM) |
2.6 间歇釜式反应和回收装置及反应步骤 |
2.6.1 实验装置 |
2.6.2 实验步骤 |
2.7 产物分析 |
2.7.1 定性分析 |
2.7.2 定量分析 |
2.8 催化剂活性评价指标体系 |
2.8.1 甲酯含量 |
2.8.2 甲酯收率 |
2.8.3 催化剂的生产能力 |
第三章 Ca/Al复合氧化物催化剂的表征 |
3.1 振实堆积密度 |
3.2 比表面积 |
3.3 热重-差热分析 |
3.4 红外光谱分析 |
3.5 X-射线衍射分析 |
3.6 X-射线光电子能谱表征 |
3.7 场发射扫描电镜 |
3.8 本章小结 |
第四章 催化剂用于连续酯交换反应的性能评价 |
4.1 催化剂直接装填式固定床反应器 |
4.1.1 催化剂直接装填式固定床反应装置 |
4.1.2 催化剂直接装填式固定床操作步骤 |
4.1.3 催化剂直接装填式固定床反应器的考察 |
4.2 催化剂包扎装填式固定床反应器 |
4.2.1 催化剂包扎装填式固定床反应装置 |
4.2.2 催化剂包扎装填式固定床操作步骤 |
4.2.3 催化剂包扎装填式固定床反应器的考察 |
4.3 气升式固定床反应器 |
4.3.1 气升式固定床反应装置 |
4.3.2 气升式固定床操作步骤 |
4.3.3 气升式固定床反应器的考察 |
4.3.4 最优条件下的重复实验 |
4.3.5 与间歇工艺的比较 |
4.4 本章小结 |
第五章 结论 |
参考文献 |
附录 |
发表论文和参加科研情况说明 |
致谢 |
(10)新型固体酸碱催化剂的制备及其在生物柴油合成中的应用(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
引言 |
1 文献综述 |
1.1 生物柴油概述 |
1.1.1 生物柴油介绍 |
1.1.2 生物柴油的标准及性质 |
1.1.3 生物柴油国内外发展现状 |
1.1.4 生物柴油的生产方法 |
1.1.5 生物柴油的生产原料 |
1.2 固体酸法生产生物柴油 |
1.2.1 固体酸的定义及分类 |
1.2.2 固体酸催化制备生物柴油的研究进展 |
1.2.3 生物基炭质催化剂的开发与应用 |
1.3 固体碱法生产生物柴油 |
1.3.1 固体碱催化剂的概念及分类 |
1.3.2 固体碱催化剂制备生物柴油的研究进展 |
1.3.3 硅酸盐催化剂 |
1.4 生物柴油制备的机理 |
1.4.1 酯化反应机理 |
1.4.2 酯交换反应机理 |
1.5 本论文研究的意义及内容 |
1.5.1 论文研究背景及意义 |
1.5.2 论文研究内容 |
2 生物基炭质催化剂的制备及其应用 |
2.1 引言 |
2.2 材料与方法 |
2.2.1 实验材料 |
2.2.2 仪器与设备 |
2.2.3 实验方法 |
2.2.4 催化剂的表征 |
2.2.5 分析方法 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 炭化-磺酸化制备生物基炭质催化剂 |
2.3.2 直接磺酸化制备生物基炭质催化剂 |
2.3.3 生物基炭质催化剂与其它固体酸活性的比较 |
2.3.4 生物基炭质催化剂的重复利用 |
2.3.5 生物基炭质催化剂催化酯化反应的机理 |
2.3.6 生物基炭质催化剂催化酯交换反应 |
2.4 小结 |
3 煅烧硅酸钠制备固体碱及其催化制备生物柴油 |
3.1 引言 |
3.2 材料与方法 |
3.2.1 实验材料 |
3.2.2 仪器与设备 |
3.2.3 实验方法 |
3.2.4 催化剂的表征 |
3.2.5 分析方法 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 Na_2SiO_3·9H_2O催化酯交换反应合成生物柴油 |
3.3.2 固体碱煅烧硅酸钠的制备 |
3.3.3 煅烧硅酸钠的表征 |
3.3.4 煅烧硅酸钠催化酯交换反应的条件优化 |
3.3.5 油脂中游离脂肪酸和水含量对生物柴油得率的影响 |
3.3.6 煅烧硅酸钠的重复使用、再生与成型 |
3.3.7 煅烧硅酸钠稳定性研究 |
3.3.8 煅烧硅酸钠催化酯交换反应的机理 |
3.3.9 复合固体碱Na_2O-SiO_2-Al_2O_3的制备及其催化合成生物柴油 |
3.4 小结 |
4 新型固体酸、碱催化剂的应用 |
4.1 引言 |
4.2 材料与方法 |
4.2.1 实验材料 |
4.2.2 仪器与设备 |
4.2.3 实验方法 |
4.2.4 分析方法 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 生物基炭质催化剂催化皂脚酸化油制备生物柴油 |
4.3.2 煅烧硅酸钠催化粗棉籽油制备生物柴油 |
4.3.3 固体酸、碱两步催化骨油制备生物柴油 |
4.4 小结 |
结论 |
创新点摘要 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表学术论文情况 |
致谢 |
个人简介 |
四、固体催化剂的研究方法第一章催化剂的宏观物性测定(中)(论文参考文献)
- [1]Mo/HZSM-5微球的流化磨损及其甲烷无氧芳构化流化床工艺优化[D]. 张新庄. 西北大学, 2021(10)
- [2]多孔固体碱催化剂的制备及其催化酯交换反应合成生物柴油研究[D]. 黄静. 广西大学, 2021(01)
- [3]己二酸二甲酯加氢制备1,6-己二醇铜基催化剂模压成型与控制[D]. 邹宗鹏. 郑州大学, 2020(02)
- [4]微波强化生物柴油制备的研究[D]. 刘明超. 天津大学, 2015(03)
- [5]微波反应器及其制备生物柴油的应用研究[D]. 陈榆中. 江南大学, 2014(04)
- [6]固体酸催化地沟油制备生物柴油研究[D]. 刘志敏. 天津大学, 2014(05)
- [7]催化精馏塔新型内部构件传质性能的研究[D]. 孟欣. 东北石油大学, 2012(06)
- [8]固体碱催化剂的等离子体改性及其用于制备生物柴油的研究[D]. 冯日华. 天津大学, 2010(03)
- [9]Ca/Al复合氧化物催化剂制备生物柴油的研究[D]. 孟永禄. 天津大学, 2010(06)
- [10]新型固体酸碱催化剂的制备及其在生物柴油合成中的应用[D]. 郭峰. 大连理工大学, 2010(09)