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1、前沿讲座总结报告听完了各位老师精心准备的前沿讲座课程，收获颇多。下面我就谈谈自己通过听讲、查资料，经过思考后对化工领域的一些工艺和专业知识有了一定的理解，主要包括：甲醇转化制烯烃分子筛催化剂的设计制备及应用、炼化污水趋“零排放”及水系统优化先进技术综述、新型燃料电池电极催化剂的最新研究进展实例、清洁汽油生产技术现状及发展趋势、对二甲苯生产技术现状及发展、加氢催化剂研究新进展、石油烃类催化裂解生产低烯烃的基础研究、气体化合物相关的化学工程科学问题和FCC汽油加氢改质过程反应动力学的研究进展。一、 甲醇转化制烯烃分子筛催化剂的设计制备及应用目前全世界石油资源紧缺，原油价格一路飙升（最近油价一直在下
2、降），天然气也是大幅上涨，有价无市。制备乙烯丙烯主要是以石油和天然气为原料，但目前丙烯市场供不应求，就衍生出了“甲醇经济”即在过渡期内利用有效方法直接将现存天然气资源转化为甲醇和二甲醚，或回收燃烧生成的CO2及空气中的CO2用化学法转化为甲醇和二甲醚，以液体的形式储存能量作为运输燃料；另一方面催化转化为乙烯、丙烯。当然也可以发展以煤为原料的丙烯制备技术格外重要，即所谓的“煤代油”战略。通过煤制合成气，进而制甲醇，这是一个比较成熟的工业过程。而甲醇制低碳烯烃（MethanolToOlefin，MTO）和甲醇制丙烯（MethanolToPropylene，MTP）是最有希望替代石油路线制烯烃的工艺
3、，甲醇转化化学历程：甲醇生成二甲醚和水，并快速达到平衡过程动力学诱导过程第一个烃类分子的形成（C-C键的形成）初级烃转化为其它烃类的过程催化剂的失活过程。现目前甲醇是连接煤化工和石油化工的桥梁，面临的技术瓶颈是甲醇转化催化剂和过程的放大，但我国在甲醇转化的技术开发和工业化方面处于国际领先。甲醇制烯烃技术的核心是分子筛催化剂的开发，催化剂是掌握和开发甲醇制烯烃成套技术的关键，催化剂的性质和性能将主要决定甲醇制烯烃技术的发展方向。以改性ZSM5分子筛为活性组分，德国鲁奇公司开发了固定床合成丙烯的MTP工艺，MTP的反应特征：MTP对反应压力、反应空速敏感、需要严格控制反应空速、固定床反应器易实现对
4、反应空速的控制、固定床反应需要催化剂具有较高的抗结焦能力、ZSM-5具有良好的抗结焦能力，是MTP首选催化材料。到目前为止，上述工艺技术经历实验室和工业示范装置的运行，并取得了较好的结果。SAPO34分子筛催化剂，具有三维交叉孔道，平均孔径约为0.38nm，与ZSM5相比，SAPO34具有更小的孔径，适合生成小分子的乙烯、丙烯和正构烷烃，异构烷烃以及芳烃将受到严重限制。由于SAPO34具有适宜的质子酸性和孔道结构、较大的比表面积、较好的吸附性能以及热稳定性和水热稳定性，SAPO34对甲醇制烯烃反应呈现出较好的催化活性和选择性，对低碳烯烃的选择性达到90%以上，目前可以说是促进这一反应过程的最优
5、催化剂。SAPO34分子筛催化剂是MTO和FMTP工艺的基础。分子筛应用的基础：1骨架组成和阳离子的可调变性，使得酸性或其它活性中心的强度和浓度能被调整2 催化活性中心均匀的分布在催化剂的内表面，且其位置和活性在一定程度上可调3 非常高的表面积和吸附容量4 孔道规则且孔径大小正好在多数分子的尺寸（312埃）范围之内5 比较集中的孔径分布和特征的孔道结构，允许沸石和分子筛对产物、反应物和中间物有形状选择性、避免副反应6 具有分子筛性质、分离混合物可以基于它们的分子大小、形状、极性、不饱和度等7 吸附性质能被控制，可以从亲水性到疏水性8 良好的热稳定性和水热稳定性，多数沸石的稳定性可超过5009
6、较好的化学稳定性，富铝沸石在碱性环境中有较高的稳定性，而富硅沸石在酸性介质中有较高的稳定性10 分子筛很容易再生，如加热或减压除去吸附的分子，离子交换除去阳离子酸的类型、强度、量与催化的关系分子筛中引进酸性的四种方法：1铵根离子交换后热分解 2直接氢离子交换 3 多价阳离子交换水解，然后部分脱水 4 高价阳离子转化为低价分子筛的改性：1 离子交换（如钙，铜，铁，锂等） 2改变骨架硅铝比（如水热脱铝）3外表面和孔修饰 4 内表面修饰鲁奇煤基甲醇制丙烯工艺（MTP）动力学选择性沸石酸性的影响研究表明，随沸石催化剂酸性降低，丙烯选择性增加，而乙烯选择性下降;通常认为，酸性降低，导致低碳，烯烃消耗减少
7、，因此其选择性增加二、 炼化污水趋“零排放”及水系统优化先进技术综述炼化厂会产生大量的污水，污水造成的危害主要有：排入河流、湖泊或海湾会造成水体污染，影响水生生物生存；用于农业灌溉，则会堵塞土壤空隙，妨碍农作物生长；由于溢油的漂移和扩散，会荒废海滩和海滨旅游区，造成极大的环境危害和社会危害；石油中含有多种致癌、致畸和致突变的潜在性化学物质，进入人体后，能溶解细胞膜和干扰酶系统，引起肝、肾等内脏突变。为了解决这一问题，少数炼厂引进了炼化污水趋“零排放”及水系统优化先进技术，但实现污水“零排放”太难啦。炼化污水“零排放”可带来的丰厚的经济效益，中国石油推广的炼化用水优化与污水回用技术，使目前已完成
8、污水回用工程的7家炼化企业每年可用污水3690万立方米，在新疆油田的10个采出水处理站推广应用，累计产生直接经济效益4.05亿元；在辽河油田实施，年回用污水近1300万立方米，创经济效益1亿多元，燕山石化实行污水回用技术后，工业用新鲜水由2000年的6800万吨/年下降到2011年的2074万吨/年，当年污水回用量达到740万立方米。炼油污水主要来自于原油的直接蒸馏、重质油的裂化和蒸馏以及某些馏分的精制等生产过程，具体讲，有机泵冷却水、灌区脱水、锅炉浓水、循环水场排污、生活污水、水处理站排酸碱废水等。炼油污水的特点是污水量大，废水组分复杂，烃类及其衍生物含量高，并且含有多种重金属。基于水系统优
9、化的“零排放”技术：水夹点技术从概念上说是质量交换集成，包括从用水操作中传递杂质到水流中。水夹点技术代表工业水回用、废水量最小化、废水处理系统设计的一种新方法。水夹点分析：预先识别在用水操作中最小新鲜水消耗量和最少废水产生量目标。水夹点综合：设计一个用水网络，通过水回用、再生循环以达到上述目标。水夹点改造：改造现有的用水网络最大限度地回用水和最小程度地产生废水。基于深度处理回用的污水“零排放”技术：膜处理法、高级氧化法、生物强化法。基于末端浓缩的液体“零排放”技术：膜浓缩污水的多级反渗透处理；热浓缩反渗透浓液的蒸发结晶处理。Thermal ZLD是热法的液体零排放系统，由蒸发器、结晶器和压滤机
10、组成，包含蒸发浓缩、结晶两个工艺过程，自动化系统。热法“零排放”系统适用于高污染、高腐蚀性强的FGD废水或炼油厂高含油污水回收等。阿奎特公司热法“零排放”系统适用于以下水质：TDS：10000mg/L，COD：500mg/L。全球范围提供100多套热法“零排放”系统。1绪论污水“零排放”（太难啦）非单项技术，节水减排目标，技术体系（系统）污水“零排放”的技术内涵：1水系统2污水回用3末端液体浓缩2基于水系统优化的“零排放”技术：2.1水系统优化目标：1按质用水2系统水重率最大3给、排水量最小4“零排放”理想目标2.2技术发展：终端处理源头治理初期网络污水最小化污水零排放2.3水夹点技术：水夹点
11、分析、水夹点综合、水夹点应用2.4数学规划2.5水系统优化技术发展趋势2.6发展瓶颈：工艺单元用排水指标体系，用排水工艺流程的优化改造工程3基于深度处理回用的污水“零排放”技术3.1回用途径：循环水补水（早期）、工业用水水源（推广受限）、锅炉产汽用水（近期）3.2技术现状：炼化污水回用不存在技术瓶颈：工艺组合视回用对象而定；生物强化处理，高级氧化，膜处理是热点3.3膜处理法：微滤，超滤，纳滤，反渗透优点：出水水质好 缺点:膜污染，投资，组件质量，浓水3.4高级氧化法：O3，电化学，催化氧化等，O3广泛应用优点：针对有机污染物 缺点：二次污染，投资，稳定性3.5生物氧化法：BAF,生物固定化等优
12、点：高污染物负荷进水 缺点：冲击，难降解污染物3.6典型工艺循环补水3.7发展瓶颈：回用水点与指标体系；膜污染与浓盐水外排问题；无法实现零排放4基于末端浓缩的液体“零排放“技术：膜浓缩；热浓缩几乎所有ZLD技术均由预处理，RO蒸发，结晶系统组成5认识与建议 1提出时机和必要性：行业现状，国外部分炼厂已经做到零排放“，中石化2009年提出零排放”，中海油有实施方案 2需要搞明白几个问题A用水的概念：工业用水与民用一样吗？炼化各单元过程的用水水质一样吗？炼化各单元过程的排水水质一样吗？B污水回用的概念:一定要集中后回用吗？回用水点能够接受得了吗？从节能角度考虑了吗？C深度处理回用技术：非得用膜处理
13、法吗？大量的浓水怎么办？还能实现零排放吗？D现有技术条件：管理条件？技术条件？可行性？ 3已有的基础：A炼化企业水系统优化与应用技术B超稠油加工污水的油品回收及预处理技术 C稠油加工炼厂污水集成处理技术D劣质油加工污水处理技术研究4整体研究思路：A水资源的重新认识 B污水集中处理设施的重新认识 C清洁生产、循环经济的再认识 D节水，减排，节能的统一E复杂问题简单化关键技术问题；炼化工艺单元用排水水量，水质指标体系水资源的重新定义，分类与评价体系石油加工重度污染污水的预处理及回用技术水系统全过程回用技术集成水系统集成与优化平衡技术等 5研究目标：水系统实现全过程回用，污水排放量为零，达到国际先进
14、水平三、 新型燃料电池电极催化剂的最新研究进展实例燃料电池由于可以直接将化学能转化为电能，具有高效、环境友好的特点，被视为21世纪的清洁能源技术。金属铂（Pt）是高效的燃料电池电极催化剂，然而其昂贵的成本、易中毒以及亟待提高的催化活性极大地限制了商业应用。在国家自然科学基金委的资助下，张鑫课题组采用甘氨酸和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）分别作为形貌调变剂和还原剂（和保护极），在温和水热条件下“一锅法”实现了铂镍（Pt-Ni）纳米晶核形成速度和晶体生长速度的精细控制，观察并证实了在低浓度甘氨酸条件下，通过自组装的机理合成了具有高指数晶面的铂镍凹面立方体，而在高甘氨酸浓度条件下，通过晶体生长控制合成了铂
15、镍六八面体，这些具有高指数晶面的铂镍纳米晶作为阳极电化学催化剂，显示出了比商业Pt黑和Pt/C更高的面积比活性。研究过程中，课题组通过与厦门大学孙世刚教授课题组合作，确定了铂镍纳米晶暴露的晶面，并进一步证实了这些具有高指数晶面的铂镍纳米晶作为阴极电化学催化剂，显示出了对氧还原反应（ORR）优异的电催化性能。展望与结束语：1、 传统催化材料的改造，优化和裁剪可以创制出新型的催化剂2、 新材料的设计与制备是开发新型催化剂的重要素材3、 在上述两者中纳米化学扮演着重要的角色，对催化剂活性组分与载体的纳米尺寸及形貌控制所带来的纳米尺寸效应必将是催化科学创新的热点4、 勤奋、踏实、求实和执着是研究生创新
16、的前提和保障纳米材料制备技术的进步使我们不仅能对活性组分的形貌尺寸进行控制，也可以对载体尺寸、形貌调变，使系统的负载型金属催化剂改造为“金属/氧化物”纳米复合物催化剂，产生纳米尺寸匹配效应。负载型阳离子金属用于液相催化反应构造具有高指数晶面的Pt纳米电极催化剂具有高指数晶面的PtNi纳米晶合成四、 清洁汽油生产技术现状及发展趋势随着人们环保意识的日益增强，对汽油的质量提出了更高的要求，低硫、低烯烃、低芳烃和高辛烷值清洁汽油的生产成为现代化汽油生产的发展趋势。为了降低汽油中的硫、烯烃、苯和芳烃含量,生产清洁汽油,国内外的石油公司和研究单位都相继开发了针对性的清洁技术,这包括降低汽油中硫含量、烯烃含量、苯含
