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甲醇合成催化剂的研究现状论文

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甲醇合成催化剂的研究现状论文

这不是闺房记乐,这是闲情记趣中的。绝 是说 花多,不断绝。你自己参照百度吧属 是一类的意思 。联系上下文,是寻觅昆虫善 这一句翻译为,岂不是很好吗行 试验,或者说做了 。何妨而效之 , 何不仿效一下。或抱花梗,或踏草叶,栩栩如生,宛然动人。上文说以针刺死,做了标本,所以有这句。浮生六记记得是芸这个人,表现的是一个知己与伴侣的妻子,你从这方面来回答吧。既然是闲情,也何必计较呢,应试教育真是糟蹋东西。我闲居在家的时候,案头上的插花盆景长续不断。芸说,你的插花啊,能表现出雨露风晴中的各种自然韵味,可谓精妙入神。然后画法中有一种草木与昆虫共同相处的方法,你为何不效仿一下呢。我说,虫儿会爬会乱动,怎么可能像作画一般呢?芸说,我有一种办法,不过恐怕会被(后人)作为始作俑者而引起罪过呢。我说,那你说说看。芸说,虫儿死后,它的颜色神态并不会有多大改变,(我们)找到螳螂产蝉蝶之类用针刺死,然后用细丝捆在它们的脖子上,系在草木间,再整理它们的脚足,或抱花梗,或踏草叶,栩栩如生,(这样)岂不是很好吗?我很高兴,按她的办法去试了,看见的人没有不赞美称绝的。求于闺中的意见,当今世上恐怕未必再有这样会心的人了吧。

绿色催化剂的应用及进展摘要]对新型绿色催化剂杂多化合物的研究进展进行了综述,主要介绍了杂多化合物在催化氧化、烷基化、异构化等石油化工领域的研究现状,并对其应用和发展前景做了总结和评述。[关键词]杂多化合物;绿色化工催化剂;展望随着人们对环保的日益重视以及环氧化产品应用的不断增加,寻找符合时代要求的工艺简单、污染少、绿色环保的环氧化合成新工艺显得更为迫切。20世纪90年代后期绿色化学[1,2]的兴起,为人类解决化学工业对环境污染,实现可持续发展提供了有效的手段。因此,新型催化剂与催化过程的研究与开发是实现传统化学工艺无害化的主要途径。杂多化合物催化剂泛指杂多酸及其盐类,是一类由中心原子(如P、Si、Fe、B等杂原子及其相应的无机矿物酸或氢氧化物)和配位原子(如Mo、W、V、Ta等多原子)按一定的结构通过氧原子桥联方式进行组合的多氧簇金属配合物,用HPA表示[3-6]。HPA的阴离子结构有Keggin、Dawson、Anderson、Wangh、Silverton、Standberg和Lindgvist 7种结构。由于杂多酸直接作为固体酸比表面积较小(<10 m2/g),需要对其固载化。固载化后的杂多酸具有“准液相行为”和酸碱性、氧化还原性的同时还具有高活性,用量少,不腐蚀设备,催化剂易回收,反应快,反应条件温和等优点而逐渐取代H2SO4、HF、H3PO4应用于催化氧化、烷基化、异构化等石油化工研究领域的各类催化反应。1杂多酸在石油化工领域的研究进展随着我国石油化工工业的快速发展,以液态烃为原料制取乙烯的生产能力在不断增长,而产生的副产物中有大量的C3~C9烃类,其化工综合利用率却仍然较低,随着环保法规对汽油标准中烯烃含量的严格限制,如何在不降低汽油辛烷值的情况下,生产出高标号的环境友好汽油已是我国炼油业面临的又一个技术难题。目前,催化裂化副产物C3~C9烃类的催化氧化、烷基化、芳构化以及C3~C9烃类的回炼技术已成为研究的热点。因此,催化裂化C3~C9烃类的开发与应用将有着强大的生产需求和广阔的市场前景。催化氧化反应杂多酸(盐)作为一类氧化性相当强的多电子氧化催化剂,其阴离子在获得6个或更多个电子后结构依然保持稳定。通过适当的方法易氧化各种底物,并使自身呈还原态,这种还原态是可逆的,通过与各种氧化剂如O2、H2O2、过氧化尿素等相互作用,可使自身氧化为初始状态,如此循环使反应得以继续。用杂多酸作催化剂使有机化合物催化氧化作用有两种路线是可行的[7]:①分子氧的氧化:即氧原子转移到底物中;②脱氢反应的氧化。将直链烷烃进行环氧化是生产高辛烷值汽油的重要途径之一。Bregeault等[8]研究了在CHCl3-H2O两相中,在作为具有催化活性的过氧化多酸化合物的前体的杂多负离子[XM12O40]n-和[X2M18O62]m-以及同多负离子[MxOy]z-(M=Mo6+或W6+;X=P5+,Si4+或B3+)的存在下,用过氧化氢进行1-辛烯的环氧化反应时,负离子[BW12O40]5-、[SiW12O40]4-和[P2W18O62]6-都是非活性的,并且许多光谱分析法表明它们的结构在反应过程中没有发生变化。[PMo12O40]3-表现出很低的活性,而[PW12O40]3-、H2WO4和[H2W12O42]10-都表现出高活性。反应中Keggin型杂多负离子[PW12O40]3-被过量的过氧化氢分解而形成过氧化多酸{PO4[WO(O2)2]4}3-和[W2O3(O2)4(H2O)2]2-,而这两种活性物种在环氧化反应中起到了重要的作用。烷基化反应石油炼制工业上,烷烃烷基化、烯烃烷基化及芳烃烷基化反应是生产高辛烷值清洁汽油组分的环境友好工艺。但以浓硫酸和氢氟酸作为催化剂的传统烷基化工艺因氢氟酸的毒性和浓硫酸的严重腐蚀性受到了很大的限制。C4抽余液是蒸气裂解装置产生的C4馏份经抽提分离丁二烯后的C4剩余部分,其中富含大量的1-丁烯和异丁烯。如何利用C4抽余液中的异丁烯和1-丁烯是C4抽余液化工利用的关键。异丁烯是一种重要的基本有机化工原料,主要用于制备丁基橡胶和聚异丁烯,也用来合成甲基丙烯酸酯、异戊二烯、叔丁酚、叔丁胺等多种有机化工原料和精细化工产品。1-丁烯是一种化学性质比较活泼的a-烯烃,其主要用途是作为线性低密度聚乙烯(LLDPE)的共聚单体,也用于生产聚丁烯、聚丁烯酯、庚烯和辛烯等直链或支链烯烃、仲丁醇、甲乙酮、顺酐、环氧丁烷、醋酸、营养药、农药等。特别是自20世纪70年代LLDPE工业化技术开发成功以来,随着LLDPE工业生产的蓬勃发展,国内外对1-丁烯的需求与日俱增,已成为发展最快的化工产品之一。刘志刚[9]等用浸渍法制备了Cs+、K+、NH4+的SiPW12杂多酸盐类和SiO2负载的SiPW12杂多酸,在超临界条件下评价了它们对异丁烷和丁烯烷基化的催化作用。结果表明,它们的活性和选择性大小顺序是当阳离子数相同时,Cs+盐>K+盐>NH4+盐。(NH4)尽管催化活性不高,但对C8产物的选择性达到%;具有很高的催化活性,但其对C8产物的选择性却只有。异构化反应汽油的抗爆性用异辛烷值表示,直链烃异构化是生产高辛烷值汽油的重要手段。C5~C6烷烃骨架异构化旨在提高汽油总组成的辛烷值,反应受平衡限制,低温有利于支链异构化热动力学平衡。为达到最大的异构化油产率,C5~C6烷烃异构化应在尽可能低的温度和高效催化剂存在下进行。烷烃骨架异构化是典型的酸催化反应,最近发现有较多的固体酸材料(其酸强度高于H-丝光沸石)可用于轻质烷烃骨架异构化,其中,最有效的有基于杂多酸(HPA)的催化材料和硫酸化氧化锆、钨酸化氧化锆(WOx-ZrO2)。2绿色催化剂绿色化学对催化剂也提出了相应的要求[1,2]:(1)在无毒无害及温和的条件下进行;(2)反应应具有高的选择性,人们将符合这两点的催化剂称之为绿色催化剂。由于一些杂多酸化合物表现出准液相行为,极性分子容易通过取代杂多酸中的水分子或扩大聚合阴离子之间的距离而进入其体相中,在某种意义上吸收大量极性分子的杂多酸类似于一种浓溶液,其状态介于固体和液体之间,使得某些反应可以在这样的体相内进行。作为酸催化剂,其活性中心既存在于“表相”,也存在于“体相”,体相内所有质子均可参与反应,而且体相内的杂多阴离子可与类似正碳离子的活性中间体形成配合物使之稳定。杂多酸有类似于浓液的“拟液相”,这种特性使其具有很高的催化活性,既可以表面发生催化反应,也可以在液相中发生催化反应。准液相形成的倾向取决于杂多酸化合物和吸收分子的种类以及反应条件。正是这种类似于“假液体”的性质致使杂多酸即可作均相及非均相反应,也可作相转移催化剂。陈诵英[10]等用二元杂多酸为催化剂,双氧水为氧化剂,醋酸为溶剂,催化氧化三甲基苯酚(TMP)合成三甲基苯醌(TMBQ),这与传统方法先用发烟硫酸磺化TMP,然后在酸性条件下用固体氧化剂氧化得到TMBQ相比,能减少排放大量废水以及10 t以上的固体废物,且其摩尔收率可达86%,大大提高了原子利用率。刘亚杰[11]等采用一种性能优良的环境友好的负载型杂多酸催化剂(HRP-24)合成二十四烷基苯。HR-24属于一种大孔、细颗粒、强酸性的固体酸催化剂,大孔和细颗粒有利于大分子烯烃的扩散,且不容易被长链烯烃聚合形成的胶质堵塞孔道,而强酸性可使催化剂在较低温度下就具有较高的催化活性。实验表明,在反应温度和压力较低的情况下(120℃和~ MPa),烯烃的转化率和二十四烷基苯的选择性都接近100%。Furuta等[12]采用Pd-H3SiW12O40催化乙烯在氧气和水存在下氧化一步合成了乙酸乙酯,简化合成工艺,与绿色化学相适应。刘秉智[13]以活性炭负载磷钼钨杂多酸为催化剂,用30%双氧水催化氧化苯甲醇合成苯甲醛,苯甲醛收率可达。与国内同类产品的生产工艺相比,其具有催化活性好,反应条件温和,生产成本低廉,催化剂可重复使用,对设备无腐蚀性,不污染环境,是一种优良的新型合成工艺路线,具有一定的工业开发前景。3展望虽然绿色化工催化剂理论发展逐渐得到完善,但大多数催化剂仍停留在实验阶段,催化剂性能不稳定,制备过程复杂,性价比低是制约其工业化应用的主要原因,但从长远角度考虑,采用绿色化工催化剂是实现生产零污染的一个必然趋势。环境友好的负载型杂多酸催化剂既能保持低温高活性、高选择性的优点,又克服了酸催化反应的腐蚀和污染问题,而且能重复使用,体现了环保时代的催化剂发展方向。今后的研究重点应是进一步探明负载型杂多酸的负载机制和催化活性的关系,进一步解决活性成分的溶脱问题,并进行相关的催化机理和动力学研究,为工业化技术提供数据模型,使负载型杂多酸早日实现工业化生产,为石油化工和精细化工等行业创造更大的经济、社会效益。求最佳答案

目前生产甲酵的原料已逐步大规模地转向石油和天然气,在天然气产地可将甲烷和氧气按9:1的体积比混合,在200℃和100个大气压的条件下,通过铜制管道反应制得甲醇,反应式: 2CH4+O2 = 2CH3OH

甲醇生产不同工艺采用不同催化剂:高压法高压工艺流程一般指的是使用锌铬催化剂,在300—400℃,30MPa高温高压下合成甲醇的过程。自从1923年第一次用这种方法合成甲醇成功后,差不多有50年的时间,世界上合成甲醇生产都沿用这种方法,仅在设计上有某些细节不同,例如甲醇合成塔内移热的方法有冷管型连续换热式和冷激型多段换热式两大类,反应气体流动的方式有轴向和径向或者二者兼有的混合型式,有副产蒸汽和不副产蒸汽的流程等.近几年来,我国开发了25-27MPa压力下在铜基催化剂上合成甲醇的技术,出口气体中甲醇含量4%左右,反应温度230-290℃.中压法中压法是在低压法研究基础上进一步发展起来的,由于低压法操作压力低,导致设备体积相当庞大,不利于甲醇生产的大型化.因此发展了压力为10MPa左右的甲醇合成中压法.它能更有效地降低建厂费用和甲醇生产成本.例如ICI公司研究成功了51-2型铜基催化剂,其化学组成和活性与低压合成催化剂51-1型差不多,只是催化剂的晶体结构不相同,制造成本比51-1型贵.由于这种催化剂在较高压力下也能维持较长的寿命,从而使ICI公司有可能将原有的5MPa的合成压力提高到l0MPa,所用合成塔与低压法相同也是四段冷激式,其流程和设备与低压法类似.低压法ICl低压甲醇法为英国ICl公司在1966年研究成功的甲醇生产方法.从而打破了甲醇合成的高压法的垄断,这是甲醇生产工艺上的一次重大变革,它采用51-1型铜基催化剂,合成压力法所用的合成塔为热壁多段冷激式,结构简单,每段催化剂层上部装有菱形冷激气分配器,使冷激气均匀地进入催化剂层,用以调节塔内温度.低压法合成塔的型式还有联邦德国Lurgi公司的管束型副产蒸汽合成塔及美国电动研究所的三相甲醇合成系统.70年代,我国轻工部四川维尼纶厂从法国Speichim公司引进了一套以乙炔尾气为原料日产300吨低压甲醇装置(英国ICI专利技术).80年代,齐鲁石化公司第二化肥厂引进了联邦德国Lurge公司的低压甲醇合成装置.

焦炉煤气制甲醇的研究现状论文

其成分主要是由铜、锌、铝的氧化物组成, 其中CuO 54% ~60%、ZnO 20% ~30%、Al2O3 5% ~10%、H2O 3% ~6%

甲醇是多种有机产品的基本原料和重要的溶剂,广泛用于有机合成、染料、医药、涂料和国防等工业。

一、甲醇产量逐年上升,2019年前三季度达到3683万吨

近年来,我国甲醇产量逐年上升。目前,我国由焦炉气等原料制造甲醇的产能出现富余,开发甲醇替代石油燃料具有充足的产量和产能保障。2018年,我国甲醇产量4756万吨,同比增长。截至2019年三季度中国甲醇产量为3683万吨。

二、甲醇市场快速扩充,需求持续增长

从需求方面来看,过去10多年来,我国的甲醇行业经过了高速发展,一方面下游应用产品的自给程度不断提升,带来了原料需求的快速增长,同时MTP/O项目的不断兴建亦拓展了大量的甲醇市场需求,我国甲醇市场快速扩充,需求持续增长。2018年甲醇表现消费量为万吨,同比增长了。

三、甲醇进口大于出口,对外依存度有所下降

根据海关总署的统计数据,2018年1-12月,中国甲醇月均进口量达万吨,累计达万吨,同比减少。2019年1-10月份我国甲醇进口总量共计万吨。

根据海关总署的统计数据,2018年1-12月,中国甲醇出口量累计万吨,同比增加万吨。2019年1-10月份我国甲醇出口量为万吨。

从进口依存度来看,2014-2016年,进口依存度逐渐增加,2016年由于烯烃工厂的大量需求,进口依存度达到17%,随着国产甲醇产能投放,我国甲醇依存度不断降低,2018年进口依存度已下降至。

四、受宏观经济下行影响,甲醇未来表观需求将保持微副增长趋势

甲醇的诸多优势使得其成为后石油时代最具可行性的替代能源,由甲醇作为基础能源,其所具有的优势是其他能源无法比拟的。当化学回收自然界或者工业二氧化碳制备甲醇及其衍生物被广泛实施,通过“碳中和”与再生使用,甲醇经济的全部潜力将得以实现。2017-2018年甲醇行业表观消费量增速均在附近,前瞻预计由于受宏观下行的影响,2019-2025年我国甲醇行业表观消费量复合增速约为3%,预计到2025年我国甲醇表观消费量约为6724万吨。

——以上数据来源于前瞻产业研究院《中国甲醇行业市场调研与投资预测分析报告》。

甲醇是新的能源和基础化工原料,以焦炉气制甲醇体现了以煤为原料代替石油发展化工方向,可减轻化工生产对石油的依赖,投资省、能耗低,对经济的可持续发展,具有重要的现实及深远意义。 焦炉煤气制甲醇具有很强的市场竞争力和抗风险能力,只要焦炉能够生存,焦炭能够生存,焦炉煤气制甲醇就能生存。2007年我国生产焦炭亿吨。焦化企业在炼焦过程中每生产1吨焦炭,产生焦炉煤气400立方米。由于建设一套年产10万吨的甲醇装置仅需焦炉煤气2亿标准立方,因此在焦炭行业控制产量、调整产业结构和实施清洁生产的新形势下,焦炉煤气制甲醇具有广阔的生命力和发展前景。甲醇的主要下游需求领域是甲醛、羰基法醋酸、甲醇燃料、二甲醚等,其中甲醛、羰基法醋酸产业呈现稳定增长态势,这并不足以消化增长过快的甲醇产能。而不容忽视的是甲醇燃料、二甲醚对甲醇的需求。但甲醇燃料、二甲醚则受政策影响较大。分别来讲,首先,根据国务院的部署,现在国家标准化管理委员会正在组织制定高配比甲醇汽油产品国家标准,另外今年还要制定低配比的甲醇汽油产品国家标准,国内奇瑞、华晨等汽车厂家也在加紧研制使用高配比甲醇汽油的汽车。可以预计,在规范运作的前提下,国家对甲醇汽油的市场限制可能会放宽。其次,由于甲醇制二甲醚生产技术不复杂,产品的市场前景也很好,二甲醚近期可替代石油液化气,远期可替代柴油,这都是国内市场需求量大而又短缺的产品,国内已经建成20多套甲醇制二甲醚装置。甲醇制烯烃和甲醇制丙烯可替代石脑油生产乙烯、丙烯。对醇醚燃料、甲醇制烯烃、甲醇制丙烯产业的发展,国家已出台相关政策予以支持。现在国家发改委已核准了国内建设两套甲醇制烯烃项目。06年8月,由中科院大连化物所联合另外两家公司共同完成的甲醇制取低碳烯烃技术开发项目通过了技术鉴定,从而为神华集团建设60万吨/年甲醇制烯烃装置提供了可靠的工艺技术。而国内甲醇制丙烯的技术研发也进展顺利,由大唐公司引进鲁奇技术建设的国内第一套甲醇制丙烯项目,已快要建成。这些产业的发展都将有力地保证我国甲醇市场的刚性需求。

煤化工是指以煤为原料,经化学加工使煤转化为气体、液体和固体燃料以及化学品的过程。下面是我整理了煤化工生产技术论文,有兴趣的亲可以来阅读一下!

煤化工及甲醇生产技术探索

摘要:甲醇是一种有机化工原料,它的用途非常广泛,普遍运用于燃烧材料、合成金属、工程涂料、医学消毒、日常生火等多个方面,在甲醇的制造方面,一般都遵循着煤气化碳――变换气体物质――精细蒸馏三大工序,在化工厂生产活动中一般将生产甲醇的工序称为“工段”。难点在于如何去调控操作所需的参数,本文通过对煤化工作的特性解析来引申出甲醇生产的要点,同时对生产技术进行一个流程上的模拟,更全面地去了解甲醇生产中需要多加注意的关键。

关键词:煤化工;甲醇;温度;化学反应;化学式

中图分类号:Q946文献标识码: A

1煤气化原理

在甲醇生产的流程中,煤气化是第一步,它是一种化学反应,将气化剂和煤炭资源中的可燃物质放置在一个高位环境下,然后使其发生中和反应,产生一氧化碳、氢气等可燃气体。在煤气化工段里使用的气化剂包括水蒸气、氧气等,在加入这些气化剂后,煤炭就会发生一系列化学反应,从而生成所需的气体。煤炭在加入气化剂后,经历了干燥、热裂解等热力反应,该反应中生成的气体包括一氧化碳、二氧化碳、氢气、甲烷等,这些化学反应的速度取决于煤气化工段中的温度、热压、气化炉质量以及煤炭的种类,以下是煤气化过程中会出现的化学式:

吸收热量:C - H2O → C O + H2C + C O2→ 2C O

发散热量:C + O2→ C O2C +12O2→ C O

变换反应:C O + H2O → C O2+ H2

从大体上来说,煤气化反应是化学中的强吸热效应,如果以动力和热力的角度来解析这类中和现象,重点在于对温度的把握,温度过高会造成气体流失,温度过低则无法产生完整的化学反应,导致生成的气体数量少、质量差。同时在增压方面应该适当地增加对煤炭的压力值,这样可以使化学反应的速度提高,对甲醇的生产效率起积极作用。

2变换工段

甲醇产品在合成时,一般调整碳元素与氢元素的比例的方法是通过一氧化碳的变换反应来实现的,在甲醇生产的流程中,碳元素与氢元素的分离都在催化剂的影响下进行,在此需要注意的是,碳氧分离工序对水蒸气的需求量相当大,水蒸气的生产成本在这道工段中会激增不少,所以,如何最大限度地利用水蒸气,节约生产成本,这将直接考验生产部门的气体生产技术和操作人员的工作效率。在变换工段中,煤气化之后的煤气物质含有大量的一氧化碳和水蒸气,在催化剂的效果影响到位之后,就可以生成氢与二氧化碳,在此时还会有小部分的一氧化硫转化为氰化硫,此时化学式表现如下:

C O + H2O → C O2+ H2

这是一个主要反应式,但是在主反应进行的同时,还有一部分副反应也会产生,生成甲醇的副产品,这些化学反应包括:

2C O + 2H2→ C O2+ C H

2C O → C + C O2

C O + 3H2→ C H4+ H2O

C O + H2→ C + H2O

C O2+ 4H2→ C H4+ 2H2O

C O2+ 2H2→ C + 2H2O

化学反应在化工产业中要求平衡,在主要变换的化学反应中是一种发散热量反应的类型,这里的化学反应会使煤气化后的温度降低,温度适当降低有利于化学反应的平衡作用,但是如果温度太低,就会导致化学反应时间过长,效率越低,当煤气化工段的生成气体慢慢消耗殆尽时,就会浪费前一道工段的时间和成本,造成浪费。同时,温度还与催化剂的适应性挂钩,如果温度没有调整到位,催化剂的效力就无法发挥到最大值,这就会造成碳氧分离程度不足,必须加大催化剂的剂量,这也会增加生产成本。

3甲醇生产中的注意事项

1.)气化压力的大小在其他的生产条件没有变化的情况下,如果改变气化压力,就会产生非常细微但是关键的变化。通常气压定格在2M Pa以上的范围时,在煤气化工段里基本上不会产生影响,但是如果气压低于2M Pa就会使气化炉的气化效果变低。所以,在煤气化工段中,一定要保证气化压力控制在2M Pa以上,而且可以视实际情况适当提高,这样可以增加气体数量,提高生产效率。

2.)氧气与煤量的比例氧煤比例的提高,指的是在煤炭中氧气流量的增多,直观反映为在煤炭高温加热时,煤炭的燃烧反应量明显提升。同时因为氧气流量的增加,使气化炉的温度也得以升高,煤炭的气化反应会更加强烈,一氧化碳和氢气的数量会增加不少,但是生成的气化产物中,二氧化碳和水分的含量占了很大比例,而一氧化碳和氢气的含量会变少,所以,如果不仔细控制氧煤比例,就会使气化炉中的气化反应过强而导致生产甲醇所需的气体成分变少。

4 甲醇生产工艺模拟

传统的烧煤方式已经不能满足人们对甲醇的需求量,而且单纯的燃烧煤炭既是对资源的浪费,也会造成环境污染。所以,当务之急是要尽快找到新的甲醇提取方法和更快捷有效的甲醇生产技术,在这方面,煤气化生产流程已经被初步运用于各大化工厂中,作为目前提取甲醇的有效方式,煤气化工段还需要更多的模拟和分析来增强其效率,简化其工序。

在模拟中我们假设煤浆和高压后的氧气依照固定比例放置在气化炉中,然后在高温作用下因气温及气压生成各种气体,其中包括一氧化碳、氢气、二氧化碳等,其中高压后的氧气进入气化炉可以通过设置烧嘴的中心管道和外环管道,而煤浆可以通过烧嘴的中环管道进入气化炉。在模拟环境下,我们还设置了激冷室,位于气化炉下段,激冷室主要是处理煤炭中的灰份。在煤气化工段进行到末尾后,会残留一些灰份物质,这些物质会在气化炉的高温中熔融,熔渣和热量汇聚,合成了气体,然后结合离开气化炉的燃烧室部分,经由反应室,进入气化炉下段的激冷室。这些气体在激冷室中将被极寒温度降低到200摄氏度左右,熔渣会立即固体化,然后生成大量的水蒸气,经水蒸气饱和后带走了灰份,从激冷室的排出口派排

出。

需要进行变换的水煤气在预热器中加入一部分进行换气和换热步骤,然后进入模拟的变换炉,这部分水煤气在经过煤气化工段后,自身携带了不少的水蒸气,变换炉中的催化剂进行催化作用进行变换反应,在第一部分结束后,另一部分的水煤气也进入变换炉,变换炉这时就会需要新的高温气体,模拟的变换工段里加入了预热装置,提前储存并加热生成高温气体,然后连入变换炉中与另一部分的水煤气进行变换反应,然后进入气液分离器进行分离,分离成功后的气体将进入低压蒸汽室内降温,再次进入气液分离器进行分离,再喷入冷水来清洗掉气体中的三氢化氮,最后气体进入净化系统,生产气态甲醇。

精馏工段的流程为四塔工作方式,首先甲醇气态材料在预热器中进行高温加热,再传输进预塔中部,在这里去除粗甲醇里的残留溶解气体与二甲醚等,这些属于低沸点物质。在加热后,气体进入冷却器进行气体降温,形成甲醇蒸气后进入预塔的回流管道。甲醇蒸气在经过回流后进入换热器,加热后进入加压塔,甲醇在加压塔中进行冷凝化处理,其中小部分送回加压塔顶部作为回流液。剩余的甲醇气体进入精度甲醇管道,最后由加压塔提供压力与热量,将冷凝的高精度甲醇视需求定制成液态或固态储存,然后将杂质或者甲醇残留物通过排污口排入废水处理器进行净化提取处理。

参考文献:

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甲醇合成论文总结模板

甲醇生产项目的危险性分析:1 火灾、爆炸 甲醇是易挥发性液体,属于甲类火灾危险性物质,贮存不好或发生泄漏都可能发生燃烧、爆炸。原料液体甲醇经蒸发器加热蒸发后变成甲醇蒸气,蒸发系统不得泄漏,否则在压力作用下甲醇气体以高速喷出,产生静电或遇明火,极易发生火灾爆炸。气态甲醇与空气混合能形成爆炸性混合气体,一旦遇有明火、高温或静电火花就有爆炸、燃烧的危险。 1m3 气态甲醇完全燃烧,发热量高达数万千焦,爆炸所产生的冲击波超压与同能量的TNT 爆炸产生的超压相似。由于它燃烧热值大,爆炸速度快,瞬间就会完成化学性变化,破坏性特别强。 甲醇气与空气混合进入氧化器进行催化氧化反应和脱氢反应,反应温度在6 20℃~650℃,反应的总热效应属于强放热反应,氧化器径向和轴向都存在温差。催化剂的载体往往是导热欠佳的物质,如果催化剂的导热性能良好,且气体流速又较快,则径向温差较小。一般沿轴向温度分布都有一个最高温度,称为热点,热点温度过高,使反应选择性降低,催化剂作用变慢,甚至使反应失去稳定性或产生飞温。生产甲醛的氧化器属于固定床反应器,床层温度分布受到传热速率的限制,可能产生较大温差,甚至引起飞温,导致火灾爆炸事故。 反应过程应中应控制好氧醇比(即氧气和甲醇的摩尔比)和水蒸气配比,防止超温。随着温度升高,反应速度加快,转化率增加,放出的热量也随之增加,如不及时移走反应热,就会导致温度难以控制,产生飞温现象。 甲醛生产中有90%以上的甲醇参加氧化反应和脱氢反应,其余部分发生燃烧反应及甲醛的深度氧化等副反应,生成CO、CO2、H20、CH4 和H2 等,都是放热反应,增加了反应过程的总热量,有可能产生飞温,当温度达到甲醇或甲醛的自燃点时,就可能发生燃烧爆炸。 甲醇、甲醛的蒸气都能与空气形成爆炸性混合物,但温度对爆炸极限影响较大,不同温度的爆炸极限可根据25℃的爆炸极限进行修正。修正后的甲醇和甲醛的爆炸极限如附表1-4 所示。 附表1-4 经温度修正的爆炸极限 物料 温度℃ 爆炸下限(%) 爆炸上限(%) 甲醇 25 600 700 甲醛 25 73 600 700 正常情况下,控制甲醇与空气的体积比为~,对照表2,虽然反应不在爆炸范围之内,但如果操作不慎,如氧醇比过低,就有可能使反应处于爆炸极限范围之内。 过热器到氧化器的入口,存在甲醇和空气两种成分,系爆炸性混合物;氧化器出口存在甲醇、甲醛、H2,CO,CH4 和02 等6 种成分,也系爆炸性混合物。因此,无论在氧化器的进口或出口,只要遇火源,就会立即发生燃烧、爆炸事故。 吸收操作是在吸收塔中将反应气中的绝大部分甲醛用水吸收下来,未被吸收的尾气送至尾气锅炉进行燃烧处理。在该操作过程中所涉及的气体系爆炸性混合物,如果设备发生泄漏,可能引起燃烧、爆炸事故。 在装卸甲醇、甲醛以及清罐等作业过程中,若违章操作或由于设备、管道腐蚀、制造缺陷、法兰未紧固等原因造成储罐、管道渗漏,甲醇或甲醛暴露在空气中,形成爆炸性混合物,达到爆炸极限时,遇火源易发生爆炸燃烧事故。 (1)将甲醇或甲醛装入储罐中 A 储罐漫溢 装卸时对液位检测不及时易造成甲醇或甲醛跑冒,甲醇或甲醛溢出罐外后,周围空气中甲醇或甲醛的浓度迅速上升,达到或超过爆炸极限,遇到火星即发生爆炸燃烧;在甲醇漫溢时,使用金属容器刮舀,开启电灯照明观察,均会无意中产生火花,而引起爆燃。 B 甲醇滴漏 由于装卸时,胶管破裂、密封垫破损、接头紧固栓松动等原因,使甲醇滴漏至地面,遇火花立即发生燃烧。 C 静电起火 由于输送管道无静电连接、采用喷溅式装卸、罐车无静电接地等原因,造成静电积聚放电,点燃可燃蒸气。 D 装卸过程中遇明火 在非密闭装卸中,大量可燃蒸气从装卸口逸出,当周围出现烟火、火花时,就会产生爆炸燃烧。 (2)储罐、管道或法兰渗漏,没有及时发现,导致甲醇或甲醛暴露在空气中,甲醇或甲醛蒸气遇明火燃烧爆炸。 安全防火间距不足 生产区域内或生产区域外建(构)筑物为有可能出现明火的场所,若建构筑物与生产区域内危险设施的间距不足,易造成火源与合适浓度的可燃性气体相遇,引发事故。另一方面,当一个设施设备出现火灾,若防火间距不足时,易诱发另一 个设施设备火灾;或当生产区域内发生火灾事故,若防火间距不足时,易诱发生产区域外建构筑物火灾,造成更大的损失。 该车间生产过程与储存过程中存在甲醇、甲醛、氢气等易燃易爆物质,该生产区域和储罐区域属于爆炸和火灾危险环境,在此区域内的电气设备如果不能满足防火防爆要求,可能会引起火灾爆炸事故。 电气线路老化、绝缘破损、短路、私拉乱接、超负荷用电、过载、接线不规范、发热、电器使用管理不当等易引起火灾。 雷击引起火灾。由于没有采取可靠的防雷措施,导致雷击直接击中储罐或装卸设施,或者在储罐或装卸设施上产生感应电荷积聚放电,都会导致甲醇、甲醛燃烧或甲醇、甲醛与空气混合气爆炸。 生产区域内建(构)筑物耐火等级达不到要求,一旦明火管理不当,用火失控,就容易导致火灾。2 容器爆炸在生产装置中存在压力容器,这些压力容器如果本身设计、安装存在缺陷;安全附件或安全防护装置存在缺陷或不齐全;在使用过程中如发生侵蚀、腐蚀、疲劳、蠕变等现象;未按规定由有资质的质检单位检验或办理安全准用证;人员误操作等原因,均有可能发生容器爆炸事故。3 中毒 甲醇对中枢神经系统有麻醉作用;对视神经和视网膜有特殊选择作用,引起病变;可致代谢性酸中毒。对粘膜、上呼吸道、眼睛和皮肤有强烈刺激性。接触其蒸气,引起结膜炎、角膜炎、鼻炎、支气管炎;重者发生喉痉挛、声门水肿和肺炎等。肺水肿较少见。对皮肤有原发性刺激和致敏作用,可致皮炎;浓溶液可引起皮肤凝固性坏死。口服灼伤口腔和消化道,可发生胃肠道穿孔,休克,肾和肝脏损害。因此在操作过程中,如防护措施不到位或无防护,有可能对人体造成甲醇中毒事故。 短时大量吸入甲醛会出现轻度眼上呼吸道刺激症状(口服有胃肠道刺激症状);经一段时间潜伏期后出现头痛、头晕、乏力、眩晕、酒醉感、意识朦胧、谵妄,甚至昏迷。视神经及视网膜病变,可有视物模糊、复视等,重者失明。代谢性酸中毒时出现二氧化碳结合力下降、呼吸加速等。因此在操作过程中,如防护措施不到位或无 防护,有可能对人体造成甲醛中毒事故。4 高处坠落该车间生产厂房为三层厂房,在二层以上的楼层作业,若防护栏杆设置不规范、防护栏杆腐蚀损坏等原因,在储罐上进行检修工作,防护措施不到位等原因,均有可能造成高处坠落事故。5 机械伤害各种泵的运转部位,如果没有设置防护罩等防护措施,人体触及运转部位,可能造成机械伤害事故。6 触电各带电设备若因防护措施不到位(如触电保护、漏电保护、短路保护、过载保护、绝缘、电气隔离、屏护、电气安全距离等方面不可靠),均有可能造成人员触电。7 灼烫蒸汽管道或法兰连接处出现破损,使中压蒸汽喷出,可能喷至人体,造成人员高温灼烫事故。8 车辆伤害车间内行走的车辆,若车间内设施防护不当,易造成车辆冲撞装置内设施,另一方面也易对人员造成碰撞伤害。9 噪声项目中存在的罗茨风机、泵等,这些设备会产生噪声,噪声是一种物理危害因素,长期在高噪声的环境下工作,接触者的听力将受到损害,引起噪声耳聋,并妨碍 操作人员正常的感觉能力,使人烦躁不安,还会影响通讯,甚至成为诱发事故的原因。10 毒物长期接触低浓度甲醛可有轻度眼、鼻、咽喉刺激症状,皮肤干燥、皲裂、甲软化等。慢性影响:长期吸入低浓度甲醇,可能会导致神经衰弱综合征,植物神经功能失调,粘膜刺激,视力减退等,皮肤出现脱脂、皮炎等。

甲醇合成之反应式如下:主反应提高压力降低温度有利于主反应的进行而产生甲醇,早期的合成法为了防止设备之腐蚀,于反应之前先将二氧化碳移除,后来发现二氧化碳也可以作为原料,因而不需将二氧化碳先行去除。合成甲醇之关键在于压力,过去均采用高压法,压力在300大气压以上,1966年开发出低压法,压力约50大气压;之后又有中压法被开发出来,其压力约200大气压。压力(atm) 温度(℃) 触媒高压法 300~600 320~380 铬锌触媒中压法 105~300 225~270 含铜锌铬铝触媒低压法 40~60 200~300 含铜锌触媒高压法转化率较高,但是为了达到高压需要用往复压缩机消耗较多的能量,低压法可以使用离心式压缩机,消耗能量较少,经济规模较小,且可以使用含氢气量较高的合成气,中压法也可以使用离心式压缩机,不需像低压法还要另加二氧化碳且改良低压法设备庞大之缺点。合成塔为直立型管壳式,管中填充触媒,管外以沸水冷却;也可以是填充塔式,如此可以于塔测多处通入冷原料以控制反应温度。压缩后的原料气和循环之未反应气体混合,经与反应生成气体进行热交换后,进入合成塔通过触媒床进行反应,反应生成气体经过热交换冷却后,甲醇冷凝,经分离器分离出甲醇,气体再循环与原料气混合。如此冷凝合成出之粗甲醇中含有杂质,通常低压法合成所得到的甲醇杂质含量及种类比高压法所得的少,粗甲醇中的杂质除了水分以外可以分为三大类,即低沸点化合物,乙醇,高沸点化合物。粗甲醇进一步之精致步骤及操作与设计因合成法及成品规格而不同。若成品纯度要求较低时,可以采用单塔蒸馏方式。当纯度要求较高时,可采用双塔式蒸馏。当成品纯度要求更高时,采用三塔式蒸馏较适用。于双塔式蒸馏法中,二甲迷等低沸物杂质由第一塔塔顶排出,高级醇类高沸物由第二塔塔底排出,塔顶则得到高纯度甲醇。

甲醇被大众所熟知,是因为其毒性。工业酒精中大约含有4%的甲醇,被不法分子当作食用酒精制作假酒,而被人饮用后,就会产生甲醇中毒。甲醇的致命剂量大约是70毫升,酒中人饮用的最高限量为。 甲醇有较强的毒性,对人体的神经系统和血液系统影响最大,它经消化道、呼吸道或皮肤摄入都会产生毒性反应,甲醇蒸气能损害人的呼吸道粘膜和视力。急性中毒症状有:头疼、恶心、胃痛、疲倦、视力模糊以至失明,继而呼吸困难,最终导致呼吸中枢麻痹而死亡。慢性中毒反应为:眩晕、昏睡、头痛、耳鸣、视力减退、消化障碍。甲醇摄入量超过4克就会出现中毒反应,误服一小杯超过10克就能造成双目失明,饮入量大造成死亡。致死量为30毫升以上,甲醇在体内不易排出, 会发生蓄积,在体内氧化生成甲醛和甲酸也都有毒性。在甲醇生产工厂,我国有关部门规定,空气中允许甲醇浓度为50mg/m3,在有甲醇气的现场工作须戴防毒面具,废水要处理后才能排放,允许含量小于200mg/L。 甲醇的中毒机理是,甲醇经人体代谢产生甲醛和甲酸(俗称蚁酸),然后对人体产生伤害。常见的症状是,先是产生喝醉的感觉,数小时后头痛,恶心,呕吐,以及视线模糊。严重者会失明,乃至丧命。失明的原因是,甲醇的代谢产物甲酸会累积在眼睛部位,破坏视觉神经细胞。脑神经也会受到破坏,产生永久性损害。甲酸进入血液后,会使组织酸性越来越强,损害肾脏导致肾衰竭。 职业禁忌症:视网膜及视神经病; 职业疾病:职业性急性甲醇中毒 健康检查周期:2年 解毒方法甲醇中毒,通常可以用乙醇解毒法。其原理是,甲醇本身无毒,而代谢产物有毒,因此可以通过抑制代谢的方法来解毒。甲醇和乙醇在人体的代谢都是同一种酶,而这种酶和乙醇更具亲和力。因此,甲醇中毒者,可以通过饮用烈性酒(酒精度通常在60度以上)的方式来缓解甲醇代谢,进而使之排出体外。而甲醇已经代谢产生的甲酸,可以通过服用小苏打(碳酸氢钠)的方式来中和。 急性甲醇中毒患者应及时送医院抢救。误饮甲醇者,早期可用苏打水洗胃,以排除甲醇在胃内的贮留。超过 3日者,可用发汗剂及泻药。遇到视力紊乱时,应反复进行腰椎穿刺,以预防视神经萎缩,并给以大量维生素 B族和血管扩张剂,或给以氧气吸入和少量多次输血。也可采用针刺和中药等治疗。 编辑本段泄漏应急处理 迅速撤离泄漏污染区人员至安全区,并进行隔离,严格限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器,穿防静电工作服。不要直接接触泄漏物。尽可能切断泄漏源。防止流入下水道、排洪沟等限制性空间。小量泄漏:用砂土或其它不燃材料吸附或吸收。也可以用大量水冲洗,洗水稀释后放入废水系统。大量泄漏:构筑围堤或挖坑收容。用泡沫覆盖,降低蒸气灾害。用防爆泵转移至槽车或专用收集器内,回收或运至废物处理场所处置。

在实习的过程中,自己学到了许多原先在课本上学不到的东西,而且可以使自己更进一步接近社会,体会到市场跳动的脉搏,如果说在象牙塔是看市场,还是比较感性的话,那么当你身临企业,直接接触到企业的生产与销售的话,就理性得多。因为,在市场的竞争受市场竞争规则的约束,从采购、生产到销售都与市场有着千丝万缕的联系,如何规避风险,如何开拓市场,如何保证企业的生存发展,这一切的一切都是那么的现实。于是理性的判断就显得重要了。在企业的实习过程中,我发现了自己看问题的角度,思考问题的方式也逐渐开拓,这与实践密不可分,在实践过程中,我又一次感受充实,感受成长。 下面是本人对工作过程的一些总结及心得体会: 目的 通过安排到xxx车间进行实习,了解产品生产工艺流程、职能部门的设置及其职能,了解企业的内部控制. 流程 在这一个多月的时间里,下到生产车间后,先了解整个xxx生产的流程,从采购入库,到领料生产,到最后的成品入罐,对整个车间的生产活动有了基本认识,这对我们熟悉企业,进行实务操作打下良好基础。 更多克艘“总结王-zongjiewang”其中,先前我们对xxx的生产几乎一无所知,但下到车间之后,我们不仅了解了生产流程,还进一步了解了xxx的生产工艺流程和用途,由于脂肪酸生产完后是直接用于公司后面的扬子石化生产,所以每个月的生产有一定的额度.而且由于季节和温度等条件的限制,机器开工的时间长度及强度也有相关的规定,另外,对一些流水线的参观,也激发了我对如何通过新流水线的建设,对降低生产成本的思考,于是,感受颇深的一点,要做一名合格的会计人员,对基本、基础的作业环节是要了解的,否则,很容易让理论脱离实践. 在熟悉了车间的生产流程后,工作人员拿了以前的交接班记录和中间产品申请单和报表等资料给我们看,在翻看这些资料的过程中,有不懂或弄不清楚的资料,积极向同事请教,在他们的耐心指导下,我们对车间的整个产品检验的程序方法有了一定上的认识。 由于化工生产是不间断的,所以车间生产必须时刻有人,车间的工作人员采取四班两倒(一天白班12小时一天晚班休两天)和常白班制度.我们车间有四个人(主任,工艺员,等)上长白班,其他人分成甲乙丙丁四个班四班两倒. 虽然我们没有正式分配,但我们都严格遵守车间的生产纪律,遇到不懂不明的地方都积极发问,以免造成安全事故.在车间里必须首先了解生产工艺流程,我们先查看了每个仪器和设备,并了解他们的名称和用途,遇到不懂的地方工艺员就跟我们耐心讲解.为了更好的工作,我们把工艺流程图画下来以便更好的熟悉工作环境.当然在化工生产中最重要的是安全.因此我们刚进车间时主任就给我们上了一堂安全教育课. 我们被安排在丙班和他们一起倒班,这样我们可以亲自参与实际的生产中, 下和但是,在日复一日的工作中,是否还可以通过一些技术手段,进一步提高工作效率。生产工艺流程 脂肪酸是应用相当广泛的工业原料,可以榨油下脚料油泥为生产原料,广泛应用于橡胶硫化剂、塑料热稳定剂、润滑剂,纺织用柔软剂、化纤油剂等,在医药方面,用于制取各种制剂、溶剂、吸湿剂和甜味剂等。据调查,国内脂肪酸年需求量30万吨,年产量20万吨,缺口10万吨。市场需求量很大 脂肪酸的生产制造方法,由原料经水解反应生成粗脂肪酸和甘油水,生成的粗脂肪酸经蒸馏工艺形成成品,其特征是:所述的水解反应是原料经过两个以上的水解塔(25),所述的水解塔(25)内采用导热油加热;所述的蒸馏工艺是先采用真空蒸馏装置对脱气塔(27)内的粗脂肪酸先脱水脱气,再经过蒸馏,冷凝后即得成品。 从牲畜的脂肪中提取的脂肪酸,分为两种类型:一是可食用性牛羊油,另一种是非食用性牛羊油即工业牛羊油,一般有5个指标:ffa游离脂肪酸titre[FS:PAGE]凝固点,miu水分及杂质,fac色度,bleach漂白度(漂炼度)。 [应用领域]:牛羊油脂肪酸主要是丁苯橡胶的乳化剂,高级香皂的皂基,合成各种表面活性剂的中间体,广泛应用于橡胶硫化剂,塑料热稳定剂,润滑剂,纺织用柔软剂,化纤油剂,抗静电剂,食品用乳化剂,用于化妆品洗涤剂及各种表面活性剂的原料等。 [包装]:桶装或散装,桶装为180kg/桶 心得体会 总之,这次实习是有收获的,自己也有许多心得体会。首先,感受颇深的一点是,理论学习是业务实战的基础,但实际工作与理论的阐述又是多么的不同,在工作的闲暇之间,在同一些工作多年的会计人员的交谈中,深知,在工作岗位上,有着良好的业务能力是基础能力,但怎样处理好与同事的关系,为自己和他人的工作创建一个和谐的氛围,又是那么的重要,于是也就更能体会在企业中“人和万事兴”的要义。 其次,作为企业的一员,无论是其他工作人员,还是会计人员,在进行自身相对循环重复的工作中,不仅应保持工作的质量及效率,还应具备创新精神。西大农药厂,即将面临“改制”的调整,这就意味着该企业将面临由“校办”企业向“社会”企业的角色转换,先前所享有的一些优惠政策,将随着改制的完成而倾刻丧夫,这样,农药厂将更直接的面临市场激烈竞争,接受残酷的规则约束,为了企业的生存、发展,就得创新,以变求生存,用新促发展,西大农药厂在面临新一轮发展的时期,应鼓励员工大胆创新,为企业的发展积极献计献策。

光催化剂的研究论文

纳米光催化技术在大气污染治理中的应用论文

在学习和工作中,大家都跟论文打过交道吧,论文是学术界进行成果交流的工具。如何写一篇有思想、有文采的论文呢?下面是我整理的纳米光催化技术在大气污染治理中的应用论文,欢迎大家分享。

摘要: 现如今,环境污染问题已成为全球性的问题,加大环境保护力度,促进环境与经济的协调发展是世界经济发展的主要手段。大气污染作为环境污染中的一种,加大大气污染的治理力度,缓解温室效应给社会发展带来的难题,有利于实现和谐社会的建设。基于此,文章主要对纳米光催化技术进行了分析,并对其在大气污染治理中的应用进行了研究,以供相关人士参考。

关键词: 纳米光催化技术;大气污染;治理应用

纳米光催化技术在大气污染中的应用,可以提高大气污染的治理水平。由于纳米光催化技术的光敏效果较好,容易达到其反应条件,效率高,对环境及人体具有无害的特点,所以,纳米光催化技术已成为当前社会最先进的空气净化技术。对纳米光催化技术进行分析与研究,充分了解其在大气污染治理中的应用,有利于解决我国严重的.雾霾问题,优化人们的生活环境,促进经济的快速发展。

一、纳米光催化技术理论

太阳能作为“取之不尽,用之不竭”的清洁能源之一,在能源短缺和环境污染日趋严重的今天,其有效利用显得尤为重要。而光催化污染物降解技术既能充分利用太阳能,又能解决大气污染物的处理难题。纳米光催化技术作为一种新型的大气污染物治理方法,在大气污染控制方面具有巨大的应用潜力。与传统的物理吸附法(活性炭)相比,利用纳米光催化技术净化空气具有以下优势:催化降解反应可以在常温常压下进行;操作简便;在太阳光的激发下,能有效去除大气中的污染物如NOx和VOCs,不会造成二次污染。

光催化技术理论主要基于“Fu-jishima-Honda”效应,20世纪70年代后期,Frank和Bard关于水中氰化物在TiO2表面的光分解研究及Carey等关于多氯联苯在TiO2紫外光下的降解研究,极大推动了光催化技术在环境污染治理方面的研究。半导体材料的催化氧化机理如下:当能量大于禁带宽度的光照射半导体催化剂时,价带(va-lenceband,VB)上的电子被激发,跃过禁带进入导带(conductionband,CB),而在价带上产生与电子()对应的空穴(),即产生自由电子-空穴对,活泼的电子、空穴在电场作用下可以分别从半导体的导带、价带迁移至半导体/吸附物界面,而且跃过界面,使被吸附物还原和氧化;同时也存在着电子、空穴的复合。价带空穴()将吸附的H2O氧化为羟基自由基(),导带电子()将空气中的O2还原为超氧自由基()。这两个自由基(),是降解污染物的关键活性基团。其反应原理如下:

二、纳米光催化技术的实际应用

纳米光催化技术在大气污染治理中的应用比较广泛,TiO2作为应用效果较好的光催化剂,具有较好的抗酸碱性、耐光腐蚀性,其化学性质稳定性较好,来源丰富,能源较大,具有产生的光生电子和空穴的电势电位较高等优势。但是,在实际的纳米光催化技术应用过程中,容易受到催化剂、有机物浓度的影响。因此,在大气污染治理过程中,相关人员应重视这些因素对光催化技术的影响。

(一)催化剂对纳米光催化技术的影响。纳米光催化技术的原理,是利用催化剂净化大气的。在反应过程中,催化剂的表面积、粒径等等,都会影响纳米光催化反应。如:当催化剂的粒径不断缩小时,溶液中的单位质量粒子就会增多,虽然光的吸附效率有所增加,但是,光吸收不易饱和;当催化剂系统的表面积增加时,就意味着催化剂参加反应的面积增大,有利于催化反应的进行,反之,则不利于催化反应的进行。另外,催化剂的表面羟基及混晶效应,也是影响纳米光催化反应的另一因素。

(二)光源与光强对大气污染的影响。纳米光催化技术常用的光源有黑光灯、高低压汞灯、紫外灯、杀菌灯等,波长在200-400nm的范围内。一般情况下,在纳米光催化反应过程中,其光的强度越强,催化反应速度就会逐渐趋于常数,但是,光量子效率则会随着光强度的变化而变化。此外,PH值不同,外加助催化剂及无机盐等等,在一定程度上也会影响纳米光催化技术的反应。

三、纳米光催化大气污染控制技术与其他技术的联用

(一)室内污染控制与通风技术。目前常用室内环境净化与通风技术有主动式和被动式2种。前者是将室内环境净化装置与机械通风系统有机结合起来成为一个整体,而后者采用空气净化过滤器结合自然通风系统。这两种技术均涉及高效通风技术,前者主要针对外源性污染,可采用高效低阻过滤的方式;而后者主要针对内源式污染,比较有效的方式为各种室内净化技术。目前主要通风方式包括混合通风、置换通风和个性化送风。混合通风和置换通风均以营造室内可感风环境为目的,若将空调设定温度调高必然会引起室内人员热舒适性的降低;个性化送风由于其实际使用中制约较多,在实际工程中较少。

(二)过滤技术。过滤技术主要包括纳米纤维过滤技术、光催化纤维过滤技术、膜过滤技术。纳米纤维过滤技术具有一定梯度结构的复合过滤材料可大大提高过滤性能,已用于室内空气净化、水体有机物净化等领域,有望实现大规模工程化应用;纳米光催化技术是一种新型的处理大气污染物的方法,在大气污染控制方面具有巨大的应用潜力。

四、结语

在大气污染治理过程中,单独利用纳米光催化技术的效果并不是特别明显,因此,在治理大气污染过程中,相关人员应将纳米光催化技术与其他先进的大气净化技术进行有效结合,提高大气污染治理效果,保证人们生活健康。

参考文献:

[1]曹军骥,黄宇.纳米光催化技术在大气污染治理中的应用[J].科技导报,2016,17:64-71.

[2]王韶昱.光催化技术在室内空气净化器中的应用研究[D].浙江大学,2013.

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负载在g‑C3N4纳米片的PtCo合金和周围Co单原子的协同作用促进整体水分解

研究背景

太阳能驱动的全分解水可大规模生产氢气和氧气,是满足清洁能源需求和解决化石燃料危机的理想策略。然而,在不消除牺牲试剂或不需要施加外部偏压的情况下,水分解需要协同活性位点,以连接空间分离的析氢和析氧反应。具有最高原子利用效率的原子分散催化剂已成为催化领域的前沿。然而,单组分单原子催化剂在整个光催化水分解反应(OWS)中的应用却鲜有报道。

内容简介

基于此,近日华东师范大学姚叶锋和王雪璐团队设计了一种双组分协同光催化剂,其包含单原子Co(CoSAs)中心和PtCo合金纳米颗粒(Nps)的分散体负载在C3N4纳米片上。CoSAs中心是析氢反应(HER)的高活性位点,PtCo合金是析氧反应(OER)的高活性位点。当两个不同的反应中心结合时,它们之间会产生协同效应,这表明CoSAs中心和PtCo合金Nps之间可能存在质子或羟基溢出现象。CoSAs中心和PtCo合金的协同促进了OWS反应实现最大原子利用率和最佳双功能活性之间的协同。这种结合为开发OWS原子分散催化剂提供了一个很有前景的模型。相关论文以” Synergistic Promotionof Single-Atom Co Surrounding a PtCo Alloy Based On a g‑C3N4 Nanosheet for Overall Water Splitting”发表在ACS Catal.

本文亮点

1. 设计了一种新型的双组分协同光催化剂CoSAs/PtCo@CNN,由负载在纳米片g-C3N4上的CoSAs和PtCo合金纳米颗粒组成。该催化剂有效地促进了光催化整体水分解反应。

2. 纳米片C3N4具有大的比表面积和高的孔容,为CoSAs的形成提供了丰富的N配位。CoSAs和PtCo合金的协同活性在最大原子利用率和析氢析氧双功能反应性之间架起了一座桥梁。

3. CoSAs/PtCo@CNN在可见光照射下,三乙醇胺(TEOA)存在下,催化剂在整个水裂解反应中的产氢活性高达μmol/h·g,产氢活性为 mmol/h·g。

4. 这项研究不仅为构建协同合金位点开发高效的单原子光催化剂提供了一种有希望的策略,而且还提供了对结构的深入了解 通过光催化过程进行的整体水分解反应的活性关系。

图文解析

TEM,FT-IR

CN样品由膨胀和连续结构中的大波浪层组成。负载金属后,金属颗粒聚集在大块CN的表面或次表面。经过两步煅烧后,所得CNN样品转变为薄、松散、柔软的丝状纳米片结构。煅烧方法导致了CN层的卷曲,使金属颗粒更均匀、更稳定地负载在表面上。红外光谱结果表明CNN样品的C-NH-C键的振动明显强于CN样品中的振动,表明CNN具有高浓度的-NH-缺陷位点,可能会增强水分子的光催化活性。

NMR

在D2O 处理(表示为 CNN-D)之前和之后获得的 CNN 样品的1D 1H MAS 核磁结果表明当 CNN 样品中残留水通过 D2O 处理被氘化时,CNN-D 的 Hw 信号显著减弱。这表明CNN样品具有易于吸附和解吸水分子的双重优势。相反,在 D2O 处理后,普通 CN 样品的Hw 信号强度或其位置没有显著变化,表明由于氢交换没有明显的结构变化。氘交换后, CNN-D 样品的 CN3, Ha 峰的相关性显著降低, 表明边缘氨基(Ha) 和 d 氘化水之间存在强烈的质子交换。相比之下, CN-中的质子交换的证据Ha和氘化水之间的D样品几乎没有氘处理前后的变化。

XANES,HAADF-STEM

为了进一步了解铂和钴金属的配位化学,测试了CoSA/PtCo@CNN催化剂的X射线吸收近边缘结构(XANES)光谱。在CoSAs中形成Co(II)Nx配位中心外,合金中的Co4s和4p轨道还通过与Pt电子结合发生杂化。EXAFS分析表明PtxCo合金和N-Co(II)连接性结构形成。Pt L3边缘的EXAFS光谱中电子的径向分布发生了Å的偏移,表明Pt Co键的形成。Co 原子分散在单金属位点,中心 Co 原子由四个 N 原子配位稳定。少量的 CoSA可以通过长距离的 Co-N-C 协调。像差校正的HAADF-STEM结果表明分离出单个纳米颗粒具有 nm 间距的晶面(Pt3Co 平面)并被许多孤立的金属原子包围。结合 XANES 分析,纳米粒子(NPs)和孤立的金属原子分别为PtxCo 合金和单个 Co 原子。CoSAs/PtCo@CNN 催化剂的组成为大多数 Pt 原子参与形成随机分布的PtCo 合金。额外的Co原子不均匀地分散在 PtCo 合金簇。很少量的Co单原子远离单纳米粒子。所有这些形式共同构成CoSAs/PtCo结构体。

EPR,UV-vis

CoSAs/PtCo@CNN 催化剂用于在紫外-可见光照射下在整个水分解反应中生成产物,而无需使用任何电子牺牲剂,通过原位 EPR 光谱观察到悬浮液中•OH(羟基自由基)的特征信号。这种强烈的•OH 信号表明该途径涉及水的单电子氧化以产生•OH。在 CoSAs@CNN 上仍然没有检测到 •OH 信号,CoSAs/PtCo@CNN表现出高活性产氢气(高达 μmol/h·g)和 μmol/h g的活性用于整个水分解反应中的 O2。在整个水分解反应中观察到 H2O2 产物。催化剂使用3次后,PtCo合金上的Co0保持稳定的结构。在单组分催化剂 CoSAs@CNN 或 PtCo@CNN 上没有检测到可测量的 H2 或 O2 物种,这表明单原子 Co 和纳米片CNN 上负载的 PtCo 合金复合材料之间存在协同。

DFT

理论计算给出了CoSAs/PtCo@CNN对 HER 的反应途径。第二步(OH* O*)为 OER 过程的决速步。对于合金表面的 Pt 位点、合金表面的 Co 位点和 CoSAs 位点,此步骤的 ΔGO* 值分别为 、和 eV。对于 PtCo 合金表面的 Co 位点,每个基元步骤都是吸热的,其决速步基本上可用于完成 OER 半电池反应。如上所述,这种协同作用是通过 CoSAs配位的 N 原子产生的,N原子充当 HER 半反应的高活性位点。同时,由纳米片 C3N4负载的 PtCo 合金纳米颗粒是OER 的高活性位点。

该研究主要计算及测试方法

做同步辐射 找易科研

做球差电镜 找易科研

做计算 找易科研

电催化的原理和研究现状论文

电催化原理选用合适的电极材料,以加速电极反应的作用。所选用的电极材料在通电过程中具有催化剂的作用,从而改变电极反应速率或反应方向,而其本身并不发生质的变化。电极上施加的过电位也能影响反应速率,因此衡量电催化作用的大小,必需用平衡电位Ee时的电极反应速率,常称为交换电流密度i0。电解池和原电池的电位分别为E1和E2: 式中ηa和ηc分别为阳极和阴极的电活化过电位;I为电流;R′为电阻;n为电极反应的电子转移数;R为气体常数;T为热力学温度;F为法拉第常数;α为阴极反应的传递系数;ηc为其他过电位。显然,交换电流密度愈大,则电活化过电位愈小,有利于反应的进行。 不同的金属电极对释氢反应的过电位有非常明显的差异,在1Μ硫酸介质中,从钯(i0=10安/米2)到汞(i0=安/米2),这么大数量级的变动,就足以反映出电极材料对反应速率的影响。

背景介绍

在过去的十年中,电催化CO2还原反应 (CO2RR) 与H2O生成C2+化合物已成为热门研究领域。原因主要有三个:一是太阳能、风能等可再生能源发电,可再生电力成本不断降低。可再生电力和电催化CO2RR的结合将有助于建立碳中和过程。其次,对高能分子的电催化CO2RR能够以化学能的形式储存电能。第三,最近的研究表明,电催化CO2RR可以实现C2+烯烃和含氧化合物的高选择性。同样令人感兴趣的是,电催化的C-C偶联可能通过与热催化氢化不同的机制进行,这为控制C-C偶联和产物选择性提供了新的机会。

除了电催化CO2RR外,电催化CO还原反应 (CORR) 生成C2+化合物近年来也备受关注。这不仅是因为CO是一种丰富且廉价的碳原料,可以从各种资源中生产,例如天然气/页岩气、煤炭和生物质,而且还因为可以构建通过CO将CO2 转化为C2+化合物的间接途径。间接途径包括两个步骤,即技术上成熟的电催化 CO2RR到CO,然后是电催化CORR到C2+化合物。如果可以开发出具有高选择性、活性和稳定性的电催化CORR的高效催化剂,则间接途径将是有希望的。

已经发表了多篇关于直接电催化CO2RR的优秀评论文章。然而,到目前为止,关于电催化CORR的评论文章很少。由于CO通常被认为是电催化CO2RR到 C2+化合物的关键反应中间体,因此电催化CO2RR和CORR之间肯定存在相似之处。然而,CO2RR和CORR之间的差异也是已知的。例如,在电催化CO2RR 中,C2H4的选择性通常高于Cu催化剂中的C2+含氧物(主要是C2H5OH),而在许多文献中,C2+含氧物是电催化CORR中的主要C2+产物。

本文回顾重点介绍了在铜基催化剂上电催化CO2RR和CORR转化为C2+化合物(包括 C2H4、C2H5OH、CH3COO 和 n-C3H7OH)的异同。首先,我们将介绍CO2 和CO电催化还原的基本知识,包括阴极和阳极反应、电催化反应器和关键性能参数。接下来,将讨论反应机制,特别是C-C耦联机制。此外,将强调为这两条路线开发高效催化剂和系统的进展。我们将分析决定电催化CO2RR和CORR的选择性、活性和稳定性的关键因素(主要包括催化剂、反应器配置和反应条件)。最后,我们将重点介绍这个蓬勃发展的研究领域的机遇、挑战和可能的未来发展趋势。

图文解读

图1 CO2RR直接途径和间接途径

表1 电催化平衡电势

图2 三种反应器

图3 关键性能参数

图4 C-C耦联机制

图5 C-C耦联后生成C2H4和C2H5OH的机制

图6 双金属铜基催化剂原理

原文链接: Electrocatalytic reduction of CO2 and CO to multi-carbon compounds over Cu-based catalysts

电催化氧化设备介绍一、技术优势1、功能强大。设备兼具气浮、杀菌、消毒作用,脱色、除臭效果明显。2、性价比高。作为一种清洁污水处理技术具有占地小、设备集成度高、处理费用低的优点。3、可控性强。可以通过改变外加电流、电压随时调节反应条件,可控性强。4、无二次污染。5、反应条件温和。设备在常温常压下就可运行。6、处理方式灵活。既可以作为单独处理,又可以与其他处理相结合。作为预处理可提高废水可生化性;作为深度处理可以保证出水稳定达标。二、设备优势创新科技 专利设备1、安装方便,操作简单。本设备采用一体化设计,由不同单元模块组成,以实现多种的操作要求,安装和操作简单,方便。2、效率高。该设备大大提高了电流效率、单位时空效率、污水处理效率和有机物降解效果,同时对电导率低的废水也有良好的适应性。三、应用领域:高难度化工废水处理1、 用于化工医药企业、钢铁焦化企业、石油炼制、加工企业的污水处理及其升级改造;2、用于农药企业、化肥企业的污水处理及其升级改造;3、用于线路板、电镀企业的污水处理及其升级改造;4、用于工业园区污水处理厂、垃圾填埋场渗滤液的污水处理及其升级改造;5、用于应急事故及大坑、黑臭水体治理;6、用于中水回用、零排放,膜处理前的预处理,降低COD等污染物浓度,延长膜的使用寿命。7、用于中水回用、零排放,膜处理后的再处理,降低COD、氨氮、色度等污染物浓度,使其达标排放和污水的再循环使用。

电催化氧化的作用是通过电极和催化材料的作用产生超氧自由基、羟基自由基等活性基团来氧化水中的有机物。

电催化氧化的优点有:

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