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当期目录

    2021年 第37卷 第5期    刊出日期:2021-09-10
    上一期   
    特约报告
    ZSM-5分子筛上正碳离子发生D、F和G型β键断裂反应的探索研究
    许友好, 左严芬, 舒兴田
    2021, 37(5):  967-973.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2021.05.001
    摘要 ( 88 )   PDF (1453KB) ( 74 )  
    相关文章 | 计量指标
    在C—C键断裂反应中,普遍认为:由于不同结构的正碳离子存在稳定性差异,导致A、B、C型β键断裂反应较容易发生,而D、E型β键断裂反应在常规条件下几乎不可能发生。针对正碳离子裂化反应机理中乙烯选择性差的问题,深入分析现有实验设计方法的局限性,重新设计实验方法并反复进行了实验研究。结果表明:在特定的催化条件下,能量上非常不利的D型和笔者自定义的F、G型正碳离子β键断裂反应可以在C—C键断裂反应中被有效促进并有助于提高乙烯选择性。这一发现,不仅丰富了正碳离子有机化学反应的内涵,也为乙烯高效生产提供崭新的开发思路。
    顶层设计导向的炼油全局节能研究与应用实践
    魏志强
    2021, 37(5):  974-982.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2021.05.002
    摘要 ( 62 )   PDF (2815KB) ( 39 )  
    相关文章 | 计量指标
    顶层设计导向的炼油全局节能方法及其实施策略,主要包含能源规划、能量集成、单元强化3个层次。能源规划主要通过开展节能顶层设计制定能源配置规划、能量集成方案等指导后续工作;能量集成是基于制定的规划、方案等开展工艺和系统的用能优化及能量集成;单元强化主要开展关键设备和耗能单元的能效提升。以某“能源供应受限”企业为例,验证了全局节能方法的实用性和可靠性。结果表明:通过重油加工路线优化调整,使延迟焦化装置关停后的燃料平衡问题得以解决,外购天然气导致能源成本上升和供应困难问题得到缓解,渣油加工的氢气资源约束消除,企业高附加值商品收率增加3.0%,炼油单位因数能耗降至7.4 kgoe/(t·Eff)(1 kgoe=41.816 MJ),能耗水平进入国内先进行列,企业综合竞争力有效提升。
    研究报告
    Cu-Fe-Zn改性H-MOR分子筛催化二甲醚羰基化合成乙酸甲酯
    王彤, 邬长城, 赵梓淇, 李芳, 薛伟, 王延吉
    2021, 37(5):  983-993.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2021.05.003
    摘要 ( 52 )   PDF (4439KB) ( 50 )  
    相关文章 | 计量指标
    采用离子交换法制备了金属改性M/H-MOR(M = Cu、Fe、Zn、Cu-Fe、Cu-Zn或Cu-FeZn)分子筛,用于催化二甲醚(DME)羰基化合成乙酸甲酯反应。采用EDXRF、XRD、N2等温吸附脱附、NH3-TPD和Py-IR等手段对催化剂进行了表征。对Cu-Fe-Zn/H-MOR催化二甲醚羰基化反应进行了反应条件优化和稳定性测试。结果表明:金属改性对Brønsted酸中心在分子筛八元环(8-MR)和十二元环(12-MR)内的分布存在显著的影响;除Cu-Fe/H-MOR和Fe/H-MOR外,其余改性分子筛的12-MR内Brønsted酸量均大幅度降低;特别是Cu-Fe-Zn/H-MOR催化剂,其12-MR内酸中心数量仅为91μmol/g,这是其稳定性优异的主要原因;在200 ℃、1.5 MPa、原料气MHSV为2400 mL/(gcat·h) 条件下,DME转化率在反应1 h时即可达35.7%,反应4 h时达到最高42.9%;反应30 h时DME转化率为22.9%,表现出良好的稳定性。
    CTAB/Al2O3/ATP复合材料对甲醇-碳酸二甲酯吸附分离性能
    孙雪妮, 陈锶媛, 谢洪德, 解丹燕, 王俊, 韶晖, 黄春香
    2021, 37(5):  994-1001.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2021.05.004
    摘要 ( 71 )   PDF (2435KB) ( 37 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    以AlCl3和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对凹凸棒土(ATP)进行改性,采用化学共沉淀法制备了Al2O3/ATP和CTAB/Al2O3/ATP复合吸附剂;利用N2吸附-脱附、XRD、TEM和FTIR等手段对制备的吸附剂进行表征;并通过静态吸附实验和动态吸附实验,分别考察3种ATP吸附剂对甲醇-碳酸二甲酯(MeOH-DMC)共沸体系的吸附分离性能,探究该吸附分离过程的动力学原理。结果表明:Al2O3的引入改善了ATP孔道结构,CTAB的引入降低了ATP的亲水性,因而CTAB/ Al2O3/ATP复合材料对MeOH-DMC体系表现出良好的吸附分离性能,其对共沸体系2种组分吸附的选择性(S)为7.63,分离因子(α)为3.27。另外,动力学拟合结果表明,甲醇和碳酸二甲酯在3种ATP吸附剂上的吸附行为符合拟二级动力学模型,说明该吸附分离过程中化学吸附起主要作用。
    费-托合成制烯烃铁基催化剂的锆(铬)酸锌载体效应
    刘振新, 高玉集, 赵晨曦, 贾高鹏, 田红美, 邢宇
    2021, 37(5):  1002-1013.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2021.05.005
    摘要 ( 43 )   PDF (8986KB) ( 13 )  
    相关文章 | 计量指标
    制备了Fe/K、铬酸锌型载体担载Fe/K、锆酸锌型载体担载Fe/K以及参比催化剂沉淀铁等4种催化剂。使用XRD、ICP-OES、氮气物理吸附、场发射电子显微镜、二氧化碳化学吸附程序升温脱附等手段对催化剂进行物化表征。在固定床加压反应器上测试了催化剂的合成气费-托反应性能。结果表明:与参比催化剂沉淀铁相比,锆酸锌型载体担载Fe/K的催化剂可将C= 2—C= 4烃类选择性提高55%;催化剂表面的中等强度碱性位具有促进 C-C偶合、抑制加氢的作用,强碱性位则具有抑制C-C偶合、促进加氢的作用。费-托合成制低碳烯烃铁基催化剂的设计需要注重这2种不同强度表面碱性位的制衡问题。
    PN(CH2)nP配体/Cr(III)/DMAO/AlEt3催化乙烯齐聚
    常琪琪, 王讯, 范昊男, 王亚婷, 姜涛
    2021, 37(5):  1014-1021.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2021.05.006
    摘要 ( 41 )   PDF (883KB) ( 20 )  
    相关文章 | 计量指标
    合成并表征了N-(2-(二苯基膦酰)乙基)-N-甲基-1,1-二苯基膦胺(L1)、N-(2-(二苯基膦酰)乙基)-N-异丙基-1,1-二苯基膦胺(L2)和N-(3-(二苯基膦酰)丙基)-N-异丙基-1,1-二苯基膦胺(L3)3种新型PN(CH2)nP型配体。3种配体分别与CrCl3(THF)3、脱除挥发性组分的甲基铝氧烷(Dried methylaluminoxane,DMAO)和三乙基铝(Aluminumtriethyl,AlEt3)组成催化体系,考察其催化乙烯齐聚的性能。结果表明:该类配体组成的催化体系,具有催化活性高和C6~C8线性α烯烃选择性高的特点;L2组成的催化体系,在4.0 MPa和100 ℃时,催化活性可达1.71×10.7 g/(mol Cr·h);在1.0 MPa和100 ℃时,1-己烯和1-辛烯总选择性达到93%。与配体L1相比,配体L2骨架N上的异丙基增加了催化剂空间体积,显著提高了催化活性及催化体系的热稳定性。
    基于电场和流场耦合的FCC油浆脱固性能分析
    李强, 李安萌, 郭林飞, 曹昊, 许伟伟, 王振波
    2021, 37(5):  1022-1030.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2021.05.007
    摘要 ( 40 )   PDF (6574KB) ( 24 )  
    相关文章 | 计量指标
    基于有限元分析方法,建立了静电分离场的三维数值仿真模型,模拟得到电场和流场耦合作用下催化剂颗粒的运动轨迹,分析了静电分离器内催化裂化(FCC)油浆流场对催化剂颗粒运动和吸附的影响,颗粒受力与其速度间的关系,以及电压、进口流速等对粒子吸附效率的影响。结果表明:静电分离器中催化剂颗粒的主要吸附位置是填料球接触点处;静止流场中颗粒速度与所受介电泳力之间存在正相关关系,同一电压下,颗粒在静止流场中的分离效率高于在运动流场中的分离效率;颗粒分离效率随施加电压增加而提高,随颗粒在电场入口流速增大而降低。研究结果可为提高FCC油浆静电分离效率和建立连续运行静电分离系统提供参考。
    入口面积可变式旋风分离器的性能
    赵洋, 陈建义, 曹鸣谦, 叶松, 孔令胜
    2021, 37(5):  1031-1039.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2021.05.008
    摘要 ( 43 )   PDF (4721KB) ( 20 )  
    相关文章 | 计量指标
    当旋风分离器的进气流量(Qin)小于设计流量时,分离效率会大幅降低。对此,笔者提出通过改变入口面积来保持或提高分离效率的解决方案。首先,以PV型旋风分离器为对象,通过冷态实验,对比了2种入口面积改变方式与分离效率的关系。结果表明,随着进气流量减小,入口面积减小可有效提高分离效率,且侧堵入口(BS型)的效果优于横堵入口(BT型)。流场模拟结果表明,与BT型旋风分离器相比,BS型旋风分离器的切向速度更大,径向速度峰值更小且更均匀,因此其分离效率更高。其次,设计了1种入口面积可变式(VIA型)旋风分离器,确定了入口面积调节方法,并测试了其分离性能。结果表明,当进气流量从最佳进气流量递减时,因其入口面积可随之变小,入口气速基本不变,而分离效率不降反升,并在实验范围(Qin为2300~9700 m3/h)内一直保持较高的水平。
    基于LSTM的润滑油加氢装置产品预测和基于RF的操作优化相关性分析
    李诏阳, 曹萃文
    2021, 37(5):  1040-1049.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2021.05.009
    摘要 ( 39 )   PDF (4560KB) ( 16 )  
    相关文章 | 计量指标
    基于某炼油厂润滑油加氢装置的生产工艺及实际生产数据,采用Aspen HYSYS软件建立了润滑油加氢装置的生产过程机理模型,并用随机抽样的方法验证了模型的有效性;然后根据生产工艺条件运行机理模型,扩展了装置的产品预测数据集。对比BP神经网络,采用LSTM(Long Short-Term Memory)神经网络,以加氢裂化反应器入口温度、加氢异构反应器入口温度、加氢后精制反应器入口温度、加氢裂化后常压分馏塔塔顶温度、加氢异构常压分馏塔塔顶温度、加氢裂化反应器压力、加氢异构反应器压力为输入,以轻质润滑油常温常压下的质量流量、40 ℃运动黏度、闪点和倾点4个目标为输出建立了预测精度更高的产品预测模型。通过随机森林(RF, Random Forest)算法对该装置产品预测数据集的输入特征变量与输出目标变量进行了相关性分析,确定了特征重要度排序,得到了不同生产目标对应的优化操作方案。
    半贫液工艺再生过程闪蒸及能耗模拟优化
    唐建峰, 刘云飞, 张媛媛, 范明龙, 杨明浩, 田汝峰
    2021, 37(5):  1050-1059.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2021.05.010
    摘要 ( 94 )   PDF (1660KB) ( 34 )  
    相关文章 | 计量指标
    半贫液工艺在天然气脱碳领域因能有效降低能耗而被广泛应用。笔者利用HYSYS软件建立了半贫液工艺流程模型,并通过与工厂天然气脱碳半贫液工艺中相关参数对比进行准确性验证。利用所建立的模型对半贫液工艺再生过程中的闪蒸及能耗进行了相关工艺参数影响规律探究。结果表明:对于闪蒸过程,醇胺溶液CO2释放量随着闪蒸压力降低呈现增大趋势;吸收酸气负荷(二氧化碳/N-甲基二乙醇胺摩尔比,n(CO2)/n(Amine))在大于0.65时对CO2释放量影响较明显,CO2释放量随着吸收压力升高呈现线性增长;吸收塔富液出塔温度低于353.15 K时,其温度变化对闪蒸过程影响占主导作用。对于再生能耗方面,当再沸器温度为387.15 K、半贫液分流比为0.85、富液进料温度为348.15 K、醇胺溶液循环量为46000 kmol/h时,在保证净化效果的同时再生能耗较低。
    酯化烷基化联立提质生物油的燃烧与排放特性
    梅德清, 严志祥, 覃文山, 王铖, 高亚平
    2021, 37(5):  1060-1069.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2021.05.011
    摘要 ( 32 )   PDF (3198KB) ( 14 )  
    相关文章 | 计量指标
    通过催化酯化烷基化联立工艺将生物质热解油提质为高品位燃油(简称提质生物油)。将提质生物油分别以体积分数5%、10%和15%与0#柴油混合,配制成混合燃油B5、B10和B15,在柴油机上评估其燃烧与排放性能。结果表明:当柴油机工作负荷相同时,随着提质生物油体积分数增加,混合燃油的当量比燃油耗逐渐升高,有效热效率逐渐下降,混合燃油的燃烧始点逐渐提前,滞燃期逐渐缩短,燃烧初期的放热率和缸压峰依次下降,而主燃阶段的放热率和缸压峰依次上升;在低负荷工况时,由于循环喷油量少,缸内的低温抑制了HC、CO的进一步氧化,且不易形成NOx和碳烟,因此与高负荷工况相比,4种燃油的HC和CO排放特性差异较大,而NOx和碳烟排放特性差异较小。
    糠醛与芳烃分子间作用力的本质研究
    来锦波, 龙军, 任强, 代振宇
    2021, 37(5):  1070-1077.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2021.05.012
    摘要 ( 39 )   PDF (2410KB) ( 21 )  
    相关文章 | 计量指标
    采用分子动力学和量子力学相结合的方法,对糠醛精制润滑油基础油工艺中糠醛与不同环数芳香烃的相互作用进行了计算。结果表明:糠醛与芳香烃的相互作用能和静电作用能均随着芳环数目的增多而增大,这是由于多环芳烃的离域π电子更容易受到外部电场的诱导,从而产生诱导偶极矩;糠醛分子在与芳烃形成二聚体时,单体分子间有电子转移现象;溶剂分子偶极矩越大,溶剂分子与芳烃的静电相互作用越强;单体分子间电荷转移主要是由芳烃分子中的电子流向溶剂分子中侧链的氧原子。
    活性炭表面官能团对苯吸附性能影响的分子模拟
    李小斐, 宋坤莉, 赵东风, 于澜, 李石
    2021, 37(5):  1078-1085.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2021.05.013
    摘要 ( 82 )   PDF (7318KB) ( 38 )  
    相关文章 | 计量指标
    利用Material Studio(MS)软件构建了具有氢基、羟基、羰基和羧基不同官能团的活性炭结构模型,并使用巨正则蒙特卡洛方法,在微观层面上分析了活性炭吸附苯分子的吸附等温线、等量吸附热、吸附作用能以及吸附构型。结果表明:活性炭中引入羧基和羰基官能团有利于提高其对苯分子的吸附量和吸附速率,且羧基的影响程度要高于羰基;而氢基和羟基的引入,不利于苯分子在活性炭中的吸附。分析原因主要是酸性含氧官能团的引入可以为苯吸附提供高能吸附位点,而羟基和氢基团分别使活性炭极性和炭密度降低,使其对苯的吸附性能下降。
    热解气氛对煤焦油渣微观结构的影响
    常秋连
    2021, 37(5):  1086-1095.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2021.05.014
    摘要 ( 29 )   PDF (7631KB) ( 10 )  
    相关文章 | 计量指标
    在工业危废煤焦油渣的综合利用研究中,通过热解实验制得热解渣,利用热解渣进行活性炭制备。采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)和扫描电子显微镜(SEM)等分析手段获得热解渣的微观结构的变化信息,研究热解气氛对其微观结构演变的影响,探索煤焦油渣热解过程微观结构的变化规律。结果表明:在850 ℃热解条件下,煤焦油渣会经历热塑性阶段和中温交联缩聚反应,微晶片层可以形成较好的有效堆叠,芳香结构单元呈横向断裂、纵向增厚的发展趋势,以交联键连接的大量高活性芳香结构在这一阶段生成;升高热解速率,可以使交联缩聚反应减弱,颗粒孔隙尺寸和数量增加;而延长终温停留时间,则可以使大分子结构发生逐渐解聚,使纵向裂解更为明显,促使更多微孔的生成。当热解温度过高,颗粒表面会出现“坍塌”现象,导致微孔减少。交联缩聚对于片层尺寸的增加作用更加明显,并且热解渣在这一阶段开始向有序的石墨结构转变,颗粒强烈收缩,微孔大量减少。以热解渣8RJ850-40为原料所得活性炭的比表面积仅为890.6 m2/g,而以热解渣20RJ850-40为原料所得活性炭的比表面积上升至1151.6 m2/g,表明适当提高热解过程的升温速率有利于提高活性炭产品的成孔效率。
    电场作用下W/O乳化液中水颗粒的形变模拟研究与动力学分析
    王楠楠, 陈家庆, 刘帆, 王晓东, 安申法, 栾智勇, 张宝生, 黄松涛
    2021, 37(5):  1096-1105.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2021.05.015
    摘要 ( 41 )   PDF (4324KB) ( 18 )  
    相关文章 | 计量指标
    采用COMSOL MultipysicsTM软件,对W/O乳化液中分散相水颗粒在电场作用下的变形特性进行数值模拟,并结合已开展的室内实验,讨论电场强度(E)、电压波形、电场频率(f)、水颗粒半径(r)和连续相黏度(μc)对单个水颗粒变形的影响。结果表明:增加电场强度、增大水颗粒半径、降低连续相黏度会加剧水颗粒变形,电场强度存在上临界值;当电场频率较低时其值变化对水颗粒变形影响不明显,频率较高时则影响显著,但总体来看存在一个最优电场频率(2000 Hz);交流矩形波对水颗粒变形的影响强于交流锯齿波、直流脉冲波、交流三角波、交流正弦波等波形。当E为3~4 kV/cm、r为0.25~0.5 mm、使用交流矩形波时,水颗粒的拉伸发生增速变形,从而缩短水滴间的碰撞时间和W/O乳化液的电场破乳时间。
    沥青质分子界面行为的耗散粒子动力学
    吴九柱, 付威, 胡艳娇, 王子璇, 常广涛, 张慧先
    2021, 37(5):  1106-1113.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2021.05.016
    摘要 ( 46 )   PDF (10159KB) ( 24 )  
    相关文章 | 计量指标
    运用耗散粒子动力学(DPD)方法模拟了“孤岛型”沥青质分子和其纳米聚集体在油-水界面的取向性、聚集行为,分析了富氧支链对沥青质分子取向性的影响。结果表明:存在油-水界面时,沥青质分子从油、水相中脱离,吸附在油-水界面处,稠芳环核与油-水界面平行,烷烃支链伸入油相;随着沥青质浓度升高,空间位阻作用使沥青质分子彼此分离,稠芳环核与界面存在夹角,直至部分沥青质被“挤出”界面;在π-π相互作用下,被“挤出”界面的稠芳环核与吸附在油-水界面的稠芳环核平行堆叠,距离约为0.5 nm,烷烃支链将稠芳环核包围;沥青质纳米聚集体由于被烷烃支链包裹,极易脱离油-水界面,溶于油相;富氧支链亲水性强,伸入水相,使稠芳环核与油-水界面产生夹角,甚至垂直;富氧支链会改变沥青质分子的取向性。
    钛酸酯偶联剂强化航空煤油HD-01裂解吸热性能及机理
    姬亚军, 杨鸿辉, 刘朝晖, 毕勤成
    2021, 37(5):  1114-1119.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2021.05.017
    摘要 ( 43 )   PDF (2712KB) ( 22 )  
    相关文章 | 计量指标
    为了促进碳氢燃料的裂解,提高其对高超音速飞行器的主动热防护能力,以钛酸酯偶联剂为裂解引发添加剂,研究其对航空煤油HD-01裂解反应的促进效果与机理。结果表明:与无添加剂时相比,添加钛酸酯偶联剂能够显著提高航空煤油HD-01的裂解性能;随着钛酸酯偶联剂质量分数的增加,HD-01裂解的产气率和热沉逐渐增加,在钛酸酯偶联剂质量分数为0.05%时,即可达到较优的效果。在500、530和550 ℃时,添加钛酸酯偶联剂的航空煤油HD-01裂解的产气率分别比无添加剂时增加了71.1%、250%和260%,热沉分别增加了8.13%、15.94%和28.53%。这主要归因于钛酸酯偶联剂中的C—O键比燃料中的C—C键更易断裂,从而在较低温度下就能裂解产生辛基自由基,进而引发HD-01的裂解。
    马来酸酐四元共聚物阻垢剂的阻垢规律及阻垢机理
    王恒, 钟显康, 扈俊颖
    2021, 37(5):  1120-1128.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2021.05.018
    摘要 ( 47 )   PDF (4045KB) ( 30 )  
    相关文章 | 计量指标
    使用马来酸酐(MA)、乙酸乙烯酯(VA)、乙烯基磺酸钠(VS)和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)合成了一种四元共聚物阻垢剂MA-VA-VS-AMPS,并探究其在高Ca2+质量浓度和高矿化度环境中的阻垢机理。采用FT-IR分析阻垢剂结构,研究了阻垢剂质量浓度、Ca2+质量浓度、溶液温度和pH值等因素在静态条件下对阻垢剂阻垢性能的影响;利用动态流动测试方法评价阻垢剂在动态条件下的阻垢率;采用Materials studio(MS)中分子动力学模拟方法计算阻垢剂与CaCO3之间的结合能;采用扫描电镜(SEM)和X-射线衍射(XRD)仪分析CaCO3晶体的形貌和晶型。结果表明:在静态测试条件下,MA-VA-VS-AMPS的阻垢率是99.3%;在动态测试条件下,MA-VA-VS-AMPS的阻垢率为96.8%,且阻垢剂使CaCO3发生变形, Ca2+和阻垢剂中的O之间形成了化学键,阻垢剂与CaCO3发生吸附作用。
    三聚氰胺衍生物在高温油田采出水中的缓蚀作用及其机制
    李成杰, 张英超, 胡静, 杜洪臣, 袁金秀, 于会华, 王彬
    2021, 37(5):  1129-1137.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2021.05.019
    摘要 ( 27 )   PDF (4256KB) ( 21 )  
    相关文章 | 计量指标
    以三聚氰胺为基体,通过2步反应制备了三聚氰胺衍生物——三聚氰胺缩甲醛丁二酸钠(MFSS)。采用质量损失法、极化曲线法、交流阻抗法和量子化学计算考察了MFSS在高温模拟油田采出水中对X80钢的缓蚀性能及其缓蚀机制。质量损失分析表明,当MFSS缓蚀剂质量浓度为180 mg/L时,在60 ℃和80 ℃下X80钢的缓蚀率分别可达91.9%和93.7%,说明MFSS可有效地抑制X80钢在油田采出水中的腐蚀;电化学分析表明,MFSS缓蚀剂对X80钢腐蚀的阴、阳极反应过程均有抑制作用,但其抑制阳极反应更为显著,属于以抑制阳极反应为主的混合型缓蚀剂;量子化学计算表明,MFSS分子的HOMO轨道主要集中在胺基基团以及—C=N基团上,三嗪环通过π电子与Fe的螯合作用而平行吸附于Fe(001)面上,缩甲醛丁二酸酯取代基则在Fe(001)面的竖直方向。
    研究报道
    减压渣油及其四组分在接触剂上的裂化反应规律
    侯小敏, 汪燮卿
    2021, 37(5):  1138-1144.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2021.05.020
    摘要 ( 44 )   PDF (2483KB) ( 23 )  
    相关文章 | 计量指标
    以减压渣油为原料,采用热解色谱和热重-质谱,考察了减压渣油及其四组分(饱和分、芳香分、胶质和沥青质)在惰性接触剂LHBK和酸性接触剂C上的裂化反应。结果表明:四组分在有孔无酸剂LHBK上裂化程度由强到弱的顺序为胶质、沥青质、芳香分、饱和分,在有孔有酸剂C上裂化程度由强到弱的顺序为饱和分、芳香分、胶质≈沥青质。四组分在2种接触剂上缩合反应生成的积炭均比减压渣油在接触剂上缩合反应生成的积炭具有更低的H/C摩尔比;接触剂的酸性明显促进了四组分的裂化,C20-馏分产率明显增加;且增加了减压渣油裂化反应的生焦率,增加部分主要来自芳香分和胶质的催化裂化生焦。说明接触剂的酸性能促进饱和分C—C键、芳香分侧链C—C键断裂以及胶质和沥青质中键能较低的键断裂。
    轻烃芳构化催化剂的再生
    王子健, 于中伟, 马爱增, 马晨雨, 陈春芳, 张诚
    2021, 37(5):  1145-1150.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2021.05.021
    摘要 ( 44 )   PDF (815KB) ( 26 )  
    相关文章 | 计量指标
    考察了轻烃移动床芳构化ZSM-5纳米级分子筛催化剂的积炭速率,研究其再生工艺条件和再生动力学。结果表明:适宜的轻烃芳构化ZSM-5催化剂再生条件为:再生温度450 ℃、再生气中氧体积分数1%、再生气/催化剂体积比2400;计算得出了芳构化ZSM-5催化剂表面积炭燃烧的动力学方程lnKc=-3.696×103/T-3.625,其中积炭燃烧速率对氧分压的反应级数为1.049,对催化剂积炭含量的反应级数为1.060,积炭燃烧活化能为3.121×104 J/mol。烧炭动力学方程的建立为开发移动床催化剂连续再生工艺打下了基础。
    微波等离子体原子发射光谱分析原油中的微量金属元素
    周学忠, 谢华林
    2021, 37(5):  1151-1157.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2021.05.022
    摘要 ( 31 )   PDF (2115KB) ( 22 )  
    相关文章 | 计量指标
    研究建立了原油中微量金属元素低成本高通量测定的分析方法。原油样品经HNO3+H2O2密闭压力消解后,直接采用微波等离子体原子发射光谱(MP-AES)测定其中的12种微量金属元素Cu、Fe、Zn、Pb、Ni、K、Mn、Ba、Cr、V、Mg、Al。通过选择待测元素的分析波长,并结合快速线性干扰校正(FLIC)技术校正了光谱干扰,选择Y和Lu为内标元素校正了基体效应,稳定了分析信号。采用标准参考物质NIST-SRM 1084a(润滑油中的磨损元素)评价了分析方法的准确性。结果表明:所有分析元素的线性关系良好(线性相关系数≥0.9995);该方法的检出限(MDL)为0.04~1.15 μg/g,NIST SRM 1084a的测定值与认定值基本一致,验证了所建立的方法准确可靠,使用N2为等离子体气体的MP-AES显著降低了分析成本。该方法为原油中多种微量金属元素的高通量分析提供了新策略。
    催化裂化柴油及其加氢产物中芳烃类型 与分子结构的表征
    王乃鑫, 刘泽龙, 杨平, 刘颖荣, 庄立
    2021, 37(5):  1158-1166.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2021.05.023
    摘要 ( 48 )   PDF (2986KB) ( 37 )  
    相关文章 | 计量指标
    基于气相色谱-质谱(GC-MS)测定催化裂化柴油(LCO)及其加氢产物中芳烃的组成。根据色谱保留时间和质谱断裂特征,分析了LCO及其加氢产物中芳烃的类型与结构,并对C9~C11的CnH2n-8类及CnH2n-12类芳烃进行了分子结构鉴别。结果表明:CnH2n-8类芳烃在LCO中为具有五元环结构的茚满类,在加氢产物中既有四氢萘类,也有茚满类,后者可由前者发生异构化反应生成;CnH2n-10类芳烃在LCO中是以含有双键的环烷芳烃为主,如茚类、二氢萘类,在加氢产物中则是以含有饱和环结构的芳烃,如二环烷基苯类为主;LCO及其加氢产物中的CnH2n-16类芳烃均为芴类;萘类侧链的碳数、个数与位置均会影响其加氢转化率。此研究可为芳烃的选择性加氢以及后续加工提供信息。
    SDBS残留对微生物修复石油污染土壤的影响
    张秀霞, 熊鑫, 郭鹏, 刘炳琨, 陈杰, 任文海, 孙娟
    2021, 37(5):  1167-1173.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2021.05.024
    摘要 ( 29 )   PDF (1322KB) ( 15 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为探究表面活性剂清洗对微生物修复石油污染土壤的影响,模拟实际石油污染土壤微生物修复,考察不同十二烷基苯磺酸钠(SDBS)添加量的土壤修复过程中总石油烃降解率的变化情况,探究了SDBS对微生物修复石油污染土壤效果的影响;比较了不同微生物法修复石油污染土壤的实验方案,确定了最佳微生物修复方式。结果表明:少量的SDBS残留对后续微生物修复有促进作用,但SDBS残留质量分数大于1 mg/g时,则不宜于石油污染土壤的生物修复;土著菌+秸秆固定化微生物和土著菌+游离高效降解菌+秸秆2种修复方式,启动快,降解率的增速大,修复效率高,可以实现石油污染土壤快速和持续修复。
    高效稠油降解降粘菌群的构建及其性能评价
    尹凌皓, 辛瑞, 郝博宇, 覃菲菲, 傅晓升, 李茹月, 孙娟, 张秀霞, 李婧
    2021, 37(5):  1174-1181.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2021.05.025
    摘要 ( 28 )   PDF (1084KB) ( 21 )  
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    随着石油工业的发展,稠油开采、炼制所造成的土壤环境问题日益突出,如何高效降解土壤中的稠油污染物成为亟需解决的问题。为了提高稠油生物降解率,以石油污染土壤中筛选的5株高效稠油降解降黏菌Y4、Y5、Y6、Y8、L4为材料,构建了一个高效稠油降解降黏菌群。探究了菌群的降解降黏条件,通过元素分析、红外光谱和GC-MS等手段对菌群的降解性能进行了分析。实验结果表明,菌群的最佳体积配比为VY4∶VY5∶VY6∶VY8∶VL4= 2∶2∶1∶1∶4,最佳降解降黏温度为35 ℃,pH值为7.5,菌液接种量为5%(体积分数),在此条件下,菌群对稠油10 d的降解率基本稳定在42%~44%左右。经过菌群降解后稠油的各组分含量均大幅度下降,其中重组分含量下降更加明显,C23以上的重组分几乎全部被降解,减少的重质组分相应转化为饱和分及芳香分,同时稠油的饱和程度增加,组分变轻,H/C原子比升高。菌群对原油组分显示出较宽较好的利用范围。
    耐高温五聚脲润滑脂的制备及其性能
    袁志华, 郭浩然, 袁博, 张爱黎
    2021, 37(5):  1182-1192.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2021.05.026
    摘要 ( 41 )   PDF (3941KB) ( 17 )  
    相关文章 | 计量指标
    使用尿素、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、十八胺、石墨、MoS2、CaF2、二甲基硅油为原料制备一种适用于样件表面仿生孔的五聚脲结构的耐高温润滑脂。利用Benson基团贡献法验证了尿素与异氰酸酯的扩链反应的可行性,通过单因素实验优化了润滑脂的配方和工艺。对五聚脲产品进行红外光谱分析,并比较了所制备的聚脲润滑脂与市售聚脲润滑脂的滴点和高温下的润滑性能,通过静态实验验证其在仿生孔中的润滑性能。结果表明:优化后的润滑脂配方为:MDI 9.54 g,尿素1.14 g,十八胺10.31g,MoS2 3.5g,石墨3.5 g,CaF2 3.5 g,二甲基硅油88.5 g;最优工艺条件为:扩链,封端反应温度110 ℃,扩链温度35 min,扩链时间10 min,炼制温度210 ℃,炼制时间2 h;优化后聚脲润滑脂的滴点为351℃,300 ℃下样件与C40水泥之间的摩擦系数为0.1714,在静态实验中润滑脂能够正常流出并且形成均匀的润滑膜层,具有优良的高温润滑性能和耐高温性能,能够适用于仿生润滑结构中。
    综述
    无黏结剂整体式沸石分子筛的制备及其催化应用进展
    苏重洋, 历新宇, 管冬冬, 尹海涛, 孙月玲, 刘萍, 姜男哲
    2021, 37(5):  1193-1204.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2021.05.027
    摘要 ( 50 )   PDF (7895KB) ( 24 )  
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    为了获得适宜形状和尺寸的分子筛,工业上合成的粉末或颗粒状沸石分子筛一般需要加入黏结剂来制备成整体式结构,但黏结剂的加入会覆盖沸石分子筛活性位点,堵塞部分孔道,甚至引发一系列的副反应。因此,开发具有良好性能的无黏结剂整体式沸石分子筛是目前研究的热点方向之一。笔者系统地介绍了无黏结剂整体式沸石分子筛的2种合成方法:直接合成法和黏结剂转化法;以及无黏结剂整体式沸石分子筛的3种成型技术:固载化技术、自成型技术和3D打印技术。概述了无黏结剂整体式沸石分子筛在废气净化、石油化工和生物燃料转化等催化领域的相关应用,并对其未来发展趋势进行了展望。