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    1. 氨分解催化剂研究进展
    李世刚 李冰 刘晓晖 郭勇 王艳芹
    石油炼制与化工    2024, 55 (2): 10-22.  
    摘要322)      PDF    收藏
    氢能作为清洁环保的可再生能源受到全世界的关注。但氢极低的体积能量密度及易燃易爆的特点,给氢气的大规模储运带来困难和危险。氨是一种无碳的氢载体,不仅具有较高的体积和质量能量密度,还有较成熟的储存和运输技术。氨的现场制氢可以解决氢气储存和运输问题,所以氨气储氢正受到人们的广泛关注。氨分解最高效的催化剂是Ru基催化剂,但由于其高昂的价格无法实现大规模应用。在非贵金属基催化剂中,Ni基催化剂的活性最高,且其成本相对较低,被认为十分具有应用潜力。然而,Ru基和Ni基催化体系在活性和稳定性等方面仍存在一些挑战。本文综述了氨分解催化剂的最新研究进展,包括Ru基催化剂、非贵金属Fe基和Ni基催化剂及双金属催化剂等,并对目前文献中的反应机理进行了梳理。
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    2. 无定形硅铝材料的制备及应用研究进展
    鲍俊 曾双亲 杨清河 聂红 曾晓飞 桑小义 侯冉冉
    石油炼制与化工    2024, 55 (3): 154-161.  
    摘要312)      PDF    收藏
    无定形硅铝(ASA)是由Al2O3和SiO2形成的复合材料,具有较大的孔径、孔体积以及一定的酸性,已在石油加工过程中得到应用。开发高性能的ASA材料对提高催化剂活性、增加目标产品选择性等方面具有重要意义。分析了不同制备方法对ASA材料结构和酸性的影响、ASA材料的酸性成因及其影响因素,综述了ASA材料在加氢裂化、催化裂化和其他催化反应过程中的应用,以期为高性能ASA材料的制备提供指导。结合目前发展趋势提出未来ASA材料研究的主要方向。
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    3. 馏分炼油向组分炼油转变实现炼油向化工高效转型
    王威 李明丰 王琪 吴昊
    石油炼制与化工    2024, 55 (6): 1-8.  
    摘要285)      PDF    收藏
    在多重发展压力的持续叠加下,传统炼油行业转型升级迫在眉睫。为了充分发挥石油中不同结构分子及组分的最大价值,经济高效生产高附加值产品,组分炼油成为帮助石化行业快速转型升级以及迈向分子炼油的重要方向。通过与传统馏分炼油对比,对组分炼油挖掘原油特定组分与目标产品间的重要关系,以及组分炼油的实施步骤和关键支撑技术进行了分析,并对其在提高原油资源利用率与产品附加值、降低生产成本与碳排放、新材料开发等方面的作用进行了深入研究。在组分炼油方案中,乙烯产品收率和吨原油效益可分别提高约12.7%和160.12元,吨原油二氧化碳减排量约为19.83 kg。本研究可为分离技术和关键炼油技术未来发展与应用提供重要参考,助力石化行业实现低碳转型升级目标。
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    4. 电解水催化剂界面结构调控研究进展
    王硕 张浩楠 杨英
    石油炼制与化工    2024, 55 (2): 1-9.  
    摘要273)      PDF    收藏
    随着我国碳中和目标的推进,探索、使用可再生能源成为当前的研究热点,其中,电解水制氢作为一种绿色、可规模化生产H2的能源技术而备受关注。电解水过程主要涉及两个半反应,即析氢反应(HER)与析氧反应(OER)。目前规模制氢的效率较低,因此开发高效催化剂提升电解水效率是提高制氢效率的核心。高效电解水催化剂应具有大量暴露活性位点、高电导率和长寿命。界面作为催化反应的主要场所,可通过调变界面原子排布、电子结构来调控反应的路径。界面工程能够调变催化剂以使其获得新的物化性质和优异的协同效应,由于增加了活性位点密度,能大幅提升电解水催化剂的活性及稳定性。因此,在纳米尺度调变界面结构以开发高效电解水催化剂非常必要。综述了3种主要的界面结构以及界面结构调控策略,为界面结构调控强化电解水性能提供理论信息参考。
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    5. 二氧化硅包覆核壳结构催化剂的制备与应用研究进展
    代巧玲 孙佳新 贾燕子 胡大为
    石油炼制与化工    2024, 55 (3): 148-153.  
    摘要260)      PDF    收藏
    核壳材料作为一种复合型高效催化材料,由核心和壳层两部分有序组装而成,表现出优异的协同效应和新特性,在多相催化领域具有广阔的应用前景。其中,SiO2因无毒、化学惰性、光学透明、易于被修饰改性、价格低等优势而成为制备核壳结构催化剂的一种理想的壳层材料。介绍了溶胶-凝胶法、模板剂法、自组装法、表面沉积法等SiO2包覆的核壳结构催化剂的制备方法,并从择形催化、减少活性组分流失、防止纳米颗粒聚集和烧结三方面总结了SiO2包覆的核壳结构催化剂在多相催化中的应用,并探讨了SiO2包覆的核壳结构催化剂的未来发展趋势。
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    6. 分子筛骨架铝原子分布研究进展
    吴一鹏 段绘州 任朝秀 侯春生 吴韬
    石油炼制与化工    2024, 55 (2): 36-42.  
    摘要256)      PDF    收藏
    分子筛由于具有大量可调变的酸性位点以及良好的择形性和水热稳定性等优点而被广泛应用于石油化工领域的酸催化反应。分子筛骨架铝原子的位置决定了其酸位点的分布,因而骨架铝原子的分布(包括所处的空腔体积、化学环境以及两个铝原子的距离)对其酸催化性能(反应路径及反应速率)影响很大。由于分子筛的合成涉及一个复杂晶化的过程,影响骨架铝原子分布的因素众多,如起始物料的种类和浓度、晶化条件、杂原子以及后处理方法等,科研人员对骨架铝原子调控方法展开了大量的研究。基于此,综述了相关研究成果,以期推动实现以功能为导向的特定铝原子分布分子筛的定向合成。
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    7. CO2催化加氢合成甲醇研究进展
    王佳静 王建文 李茂帅 宋奕慧 王石维 吕静 鲍晓军 马新宾
    石油炼制与化工    2024, 55 (2): 75-83.  
    摘要246)      PDF    收藏
    热催化CO2加氢制甲醇具有显著的减碳效应,能够有效储存可再生能源,具有广阔的工业应用前景。介绍了CO2加氢制甲醇的反应网络及其热力学挑战,并概述了其工艺流程、国内外工业应用情况,系统综述了近年来不同活性组分催化剂的研究进展,从催化剂的制备方式、活性位点、反应机理及动力学等方面阐述Cu基催化剂、贵金属催化剂、氧化物催化剂以及其他新型催化剂存在的问题和优势。重点阐述Cu基催化剂的构效关系,包括其活性组分结构、载体性质和助剂对催化活性和甲醇选择性的影响,并展望CO2加氢制甲醇催化剂的未来发展方向。
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    8. Au/Al2O3催化剂催化5-羟甲基糠醛加氢制备2,5-呋喃二甲醇
    王克鸣 郜亮 唐晓津
    石油炼制与化工    2024, 55 (11): 1-10.  
    摘要222)      PDF    收藏
    为探究生物质醛加氢的高效催化剂,以贵金属Au为活性组分,采用沉积-沉淀法制备了负载型Au/Al2O3催化剂,通过X射线粉末衍射、透射电镜、X射线光电子能谱、静态低温氮吸附容量法和NH3程序升温脱附等表征技术对催化剂形貌进行分析,并将Au/Al2O3催化剂应用于5-羟甲基糠醛(HMF)加氢合成2,5-呋喃二甲醇(BHMF)的反应。考察了催化剂制备所用沉淀剂种类、催化剂的Au负载量以及反应温度、反应压力和反应时间对反应性能的影响,并对催化剂循环稳定性进行分析。结果表明:活性金属Au对该反应有较高的催化活性,且沉淀剂种类对Au颗粒粒径和Au负载量有显著影响。当沉淀剂为NaOH和Na2CO3的混合液(质量比为1:1)、Au负载量(w)为2.0%时,在反应温度为100 ℃、H2压力为3.0 MPa、反应时间为4 h的条件下,以0.30 g催化剂催化2.4 mmol HMF加氢制备BHMF,HMF质量转化率达92.1%,BHMF质量选择性达92.0%。
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    9. 加氢裂化催化剂RHC-133的开发与应用
    董松涛 赵阳 赵广乐 胡志海 莫昌艺
    石油炼制与化工    2024, 55 (3): 1-8.  
    摘要221)      PDF    收藏
    中石化石油化工科学研究院有限公司开发了新一代加氢裂化催化剂RHC-133。该催化剂与第三代尾油型加氢裂化催化剂相比,喷气燃料选择性更高,尾油质量更优。RHC-133催化剂在中国石化齐鲁分公司的工业应用结果表明:使用该催化剂,高压加氢裂化装置的喷气燃料收率较上一周期提高3.75百分点,质量可满足3号喷气燃料的主要指标要求;柴油十六烷指数达到58.9,凝点为-47 ℃,可作为低凝柴油;尾油BMCI较上一周期降低2.0,低至9.7,是优质的蒸汽裂解制乙烯原料,装置取得了显著的经济效益和社会效益。RHC-133催化剂在中国石油某炼油厂的应用也同样取得了近似的良好效果。
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    10. LCO高效加氢转化关键技术专用催化剂的开发与应用
    杨平 李明丰 任亮 胡志海 聂红 刘诗哲
    石油炼制与化工    2024, 55 (4): 1-7.  
    摘要216)      PDF    收藏
    面向解决催化裂化轻循环油(LCO)出路和富余柴油产能高值化利用的重大需求,以破解LCO加氢转化过程中芳环的加氢、环烷环的开环、烷基侧链的裂化和聚合结焦等关键反应对催化剂活性中心需求不一致的矛盾为切入点,通过创制新型催化材料、优化金属体系并改善制备方法等措施,开发了定向强化开环反应的柴油加氢改质催化剂RIC-3和兼具高开环与高断侧链性能的柴油加氢裂化专用催化剂RHC-100,构建了提高催化剂活性中心有效性、定向性和高效性的活性中心精细调控关键技术平台,形成了以RIC-3和RHC-100为核心、靶向调控多环芳烃加氢开环与裂化反应活性与选择性的催化剂族,可将劣质LCO转化为清洁柴油组分或高辛烷值汽油调合组分,为多环芳烃高效加氢转化技术的开发与应用提供技术支撑。
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    11. 稀土元素萃取分离技术研究现状与展望
    吕超 杨涛 陈峻峰
    石油炼制与化工    2024, 55 (2): 101-109.  
    摘要196)      PDF    收藏
    石油炼制与化工催化剂是稀土应用的一个重要领域。随着对稀土需求量的不断上升,获得大量纯净的稀土元素成为挑战。通过梳理沉淀法、离子交换法、溶剂萃取法、膜分离法、吸附法和电化学法等稀土元素分离技术,从萃取分离技术的高效性、选择性、经济性和环保可持续性等方面对稀土萃取分离技术的发展进行总结,并评价各种工艺技术的优缺点,最后展望稀土萃取分离技术的发展前景。
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    12. 基于Aspen Plus软件的芳烃异构化工艺模拟与优化
    符卓珍
    石油炼制与化工    2024, 55 (4): 79-84.  
    摘要177)      PDF    收藏
    针对中国石化海南炼油化工有限公司第二套对二甲苯(PX)装置C8芳烃异构化反应流程,利用Aspen Plus软件建立了稳态模型,并优选Rplug模块作为反应器模块;模型验证结果表明,模拟计算值与工业实际标定值具有很好的吻合性,说明该模型预测结果合理且可靠。运用该模型进一步分析了反应温度、反应压力、进料氢烃比等工艺参数对C8芳烃异构化反应性能的影响,结果表明:优选的反应温度为347 ℃,反应压力为0.46 MPa,氢烃摩尔比为3.9;温度、压力对PX产率几乎无影响,氢烃摩尔比为3.9时PX产率最高;降低温度、升高压力和适宜氢烃比有利于乙苯(EB)转化,低温、小氢烃摩尔比和中等压力有利于减少C8芳烃损失;根据模拟优化结果调整异构化操作参数,可有效提高EB转化率、PX产率和PX的质量流量。
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    13. 基于工业化应用视角的低浓度甲烷催化燃烧催化剂研究进展
    徐鑫 李志 齐健 严媛 杨鹏飞 黄岚
    石油炼制与化工    2024, 55 (2): 121-127.  
    摘要176)      PDF    收藏
    甲烷是具有快速增温效应的短寿命强势温室气体,我国以井工开采为主的煤矿开采方式使煤矿甲烷成为我国能源活动甲烷排放的最主要来源,但目前针对低浓度甲烷仍没有高效的利用方式。甲烷催化燃烧可在较低温度下将甲烷完全转化为二氧化碳,是一种高效、环保的利用方式,有利于减少资源能源浪费,兼具环境、安全和能源效益。甲烷分子具有较高的结构稳定性,尤其是低浓度甲烷在温和条件下催化燃烧更具挑战性。基于工业应用视角,围绕实际工况条件对催化剂的要求,重点从催化剂的活性、热稳定性、机械稳定性和抗毒稳定性等4个方面的研究进展进行综述,分析甲烷催化燃烧催化剂应用面临的难点及未来发展趋势,旨在为开发适用于工业化应用的乏风瓦斯甲烷催化燃烧催化剂研究提供参考借鉴。
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    14. 脂肪酸多相选择性加氢制备脂肪醇研究进展
    于松印 崔钰函 刘洋 梁长海 李闯
    石油炼制与化工    2024, 55 (2): 43-51.  
    摘要175)      PDF    收藏
    脂肪醇是合成润滑剂、洗涤剂和表面活性剂等的重要原料,油脂加氢法制备脂肪醇因具有环境友好及原料来源广泛等优点而成为最具有发展前景的脂肪醇制备方法之一。油脂选择性加氢制备脂肪醇的核心是高选择性,而催化剂是保证高选择性和反应速率的关键。天然油脂或者模型化合物(如脂肪酸)催化加氢脱氧首先会生成极不稳定的中间体脂肪醛,脂肪醛再氢化生成稳定的脂肪醇或者脱羰生成烷烃,脂肪醇过度氢化也会生成长链烷烃,这就要求催化剂对于脂肪醛中羰基和脂肪醇中羟基的氧原子具有较弱的吸附能力。基于此,对于油脂加氢常用的非均相催化剂,从活性金属、金属促进剂及载体3个方面进行介绍,讨论了油脂选择性加氢反应机理以及提升脂肪醇选择性的方法,并对油脂选择性加氢制备脂肪醇催化剂的设计提出新的思路。
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    15. 生物质基二元醇催化定制过程钨基催化剂研究进展
    罗爽 王健健
    石油炼制与化工    2024, 55 (2): 52-63.  
    摘要174)      PDF    收藏
    生物质选择性转化制备二元醇是生物质高值化利用的重要路线之一,能够有效减少石油基路线存在的原料不可再生和环境污染等问题。围绕生物质及其衍生物(包括纤维素、葡萄糖和果糖)选择性转化制备乙二醇和丙二醇,系统总结了国内外研究进展,对催化剂结构类型、反应途径、反应机理、催化剂稳定性等进行了详细的介绍和分析,并对生物质催化定制二元醇的发展趋势进行了展望,以期为相关研究者提供参考。
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    16. LCO高效加氢转化关键技术开发与应用
    任亮 杨平 张奎 严张艳 李明丰 聂红 胡志海
    石油炼制与化工    2024, 55 (5): 1-7.  
    摘要162)      PDF    收藏
    如何高效加工催化裂化柴油(LCO)中大分子芳烃一直是炼油企业提高经济效益的关键之一。中石化石油化工科学研究院有限公司以大分子芳烃化学反应网络为基础,通过催化材料、工艺技术和反应工程等集成创新,先后开发了中压加氢改质MHUG技术、LCO加氢裂化生产高辛烷值汽油或芳烃的RLG技术。MHUG技术加工LCO、焦化汽柴油等劣质原料,通过芳烃加氢饱和、开环反应得到高十六烷值的清洁车用柴油和高芳烃潜含量的石脑油;RLG技术加工LCO、重芳烃等原料,通过芳烃选择性加氢饱和、选择性开环、断侧链反应得到小分子芳烃(BTX),从而得到高辛烷值汽油调合组分或BTX抽提料。该平台技术的开发与应用为我国柴油质量升级、油转化、降低柴汽比、提高经济效益提供了有力的技术支撑。
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    17. 炼化企业能量利用优化案例分析
    王仕文
    石油炼制与化工    2024, 55 (2): 178-185.  
    摘要155)      PDF    收藏
    基于炼化企业生产用能规律及特点,借助流程模拟、对标、大数据分析等方法,中海石油宁波大榭石化有限公司开展了全厂能量利用优化研究,在装置工艺过程、换热网络、低温热合理利用、蒸汽梯级能量利用等方面提出了改进措施和优化方案,并实施了提高DCC装置原料直供比及分馏塔塔顶循环换热流程优化、乙苯装置低温余热回收利用、甲苯塔进料换热网络设计优化、抽提蒸馏装置蒸汽喷射泵技术应用等节能优化改造,每年产生经济效益约5 727万元,实现节能36 ktCE(1 tCE= 29.3 GJ),减少CO2排放103 kt,全厂低温热利用率提高了16.3%。
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    18. 质子交换膜燃料电池用氢气杂质检测技术进展
    徐广通 王亚敏 李霄霞
    石油炼制与化工    2025, 56 (1): 1-10.  
    摘要155)      PDF    收藏
    氢能作为洁净可持续发展能源已成为世界各国未来能源体系的重要组成部分,也是全球实现碳减排的重要技术途径。质子交换膜燃料电池(PEMFC)是氢能利用的重要技术途径,保障PEMFC长周期安全运行对作为反应原料的氢气有特定的质量要求。概述了PEMFC对原料氢气的品质要求,介绍了国内外PEMFC用氢气检测技术及标准,综述了中石化石油化工科学研究院有限公司(简称石科院)在PEMFC用氢气杂质检测技术中的研究进展。石科院提出的预浓缩耦合气相色谱-硫化学发光检测器/质谱检测器(GC-SCD/MS)方案,在一次进样下可同时测定氢气中含硫化合物、甲醛和有机氯化物等组分含量,对硫化氢、甲醛和一氯甲烷的检测限分别为0.01,0.1,0.5nmol/mol;提出的气相色谱-热导检测器/火焰离子化检测器(GC-TCD/FID)方案可以快速测定氢气中的永久性气体以及烃类化合物含量;提出的气相色谱-脉冲氦离子化检测器(GC-PDHID)方案可以快速测定氢气中的一氧化碳和二氧化碳含量。此外,石科院设计的多阀柱系统可较好地解决背景干扰问题,检测限达50 nmol/mol;采用光腔衰荡光谱(CRDS)测定氢气中的氨含量,检测限可达1.8nmol/mol。以此为基础,制定了系列氢气中杂质检测的团体标准和国家标准,建立了国家首个通过CMA和CNAS认证的氢能检测实验室,在不同产氢工艺的杂质溯源、国家氢能示范城市建设以及2022年北京冬奥会氢气质量监测中得到应用。
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    19. Pd/FER分子筛模板剂脱除及其催化正丁烯骨架异构化反应性能
    樊金龙 朱学栋 徐亚荣 杨帆
    石油炼制与化工    2024, 55 (3): 9-20.  
    摘要153)      PDF    收藏
    制备HFER-CHA分子筛并进行了钯改性,在不同温度的流动空气气氛下焙烧脱除模板剂,考察钯改性对分子筛模板剂脱除的影响,研究脱除模板剂后的分子筛催化醚后碳四中正丁烯骨架异构化的反应性能。采用X射线荧光光谱(XRF)、X射线衍射(XRD)和氨程序升温脱附(NH3-TPD)等手段对催化剂进行了表征。结果表明:焙烧温度影响分子筛模板剂的脱除效果和分子筛物理化学性质,钯改性显著降低了HFER分子筛中模板剂的脱除温度,Pd/HFER-CHA分子筛在空气气氛中经350 ℃焙烧4 h即可将模板剂完全脱除;模板剂的脱除增加了分子筛的比表面积和孔体积;随着焙烧温度的提高,分子筛酸量增加,催化剂活性增强,分子筛中L酸的增多是导致醚后碳四中正丁烯发生聚合、裂解等副反应的主要原因;Pd/HFER-350分子筛在350 ℃、0.1 MPa、正丁烯质量空速2.0 h-1的条件下连续运行720 h,正丁烯平均转化率大于40%,异丁烯选择性大于90%。
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    20. 应对市场需求变化的灵活高效催化裂化工艺技术研究与工业实践
    王启飞 白旭辉 许友好 于福东
    石油炼制与化工    2024, 55 (7): 1-7.  
    摘要152)      PDF    收藏
    能源结构调整关头,成品油和化工产品市场需求量和价格呈现正弦型波动,现有炼油转型技术存在不可逆性,且生产方案不可灵活调整,无法满足市场需求。在微观尺度调控单分子和双分子反应路径是解决催化裂化工艺由炼油向化工转型发展缺乏灵活性问题的有效方法,提出双分子反应指数可以作为单分子和双分子反应的发生比例量度,发现反应温度和分子筛催化剂类型是影响液化气和汽油产率的两个显著变量。试验结果显示:转化率相近时,530 ℃条件下Y分子筛催化剂作用下的汽油和(丙烯+丁烯)产率分别为47.55%和13.31%,580 ℃条件下MFI分子筛催化剂作用下的汽油和(丙烯+丁烯)产率分别为22.05%和31.45%;得到反应温度和催化剂类型比例与目标产物产率的关系,提出工业装置生产方案灵活切换调整思路,形成灵活高效催化裂化工艺。工业应用结果显示:数周内完成(丙烯+丁烯)与成品油的生产方案切换,生产方案灵活,为低成本渐进式转型发展提供了技术思路。
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