Please wait a minute...

当期目录

    2019年 第35卷 第5期    刊出日期:2019-09-25
    本期封面、目录及封底
    2019年第35卷第5期封面、目录及封底
    2019, 35(5):  0-0. 
    摘要 ( 15 )   PDF (809KB) ( 10 )  
    相关文章 | 计量指标
    特约稿件
    砥砺奋进四十年 炼油工业换新颜
    杨启业 徐承恩
    2019, 35(5):  825-829.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2019.05.001
    摘要 ( 404 )   PDF (728KB) ( 431 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    对中国炼油工业改革开放40年来的炼油产能、炼油厂建设规模和炼油技术水平发展历程作扼要介绍,重点论述了中国自主开发的催化裂解(DCC)工艺、芳烃生产成套技术、多产异构烷烃催化裂化(MIP)工艺和逆流连续催化重整技术等国际先进技术。对中国在油品质量升级换代、炼油厂节能和炼油厂建设模式变革进行了充分肯定,提出了炼油工业未来面对问题的化解策略。
    研究报告
    碳纳米管@球形氮化碳核壳结构光催化剂的构筑及其性能
    贺凤婷,王帅军,刘贺峰,赵朝成,陈佳敏,吴兴阳,赵洪飞
    2019, 35(5):  830-838.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2019.05.002
    摘要 ( 572 )   PDF (4660KB) ( 535 )  
    相关文章 | 计量指标
    以二氰二胺和三聚氯氰为原料,以碳纳米管 (CNT)为核,采用溶剂热法成功制备了一系列不同CNT质量的可见光响应的碳纳米管@球形氮化碳 (CNT@CNMS) 核壳结构催化剂。采用X射线衍射光谱(XRD)、傅里叶变换红外(FT-IR)、透射电子显微镜(TEM)、紫外可见光谱(UV-vis)、X射线光电子能谱(XPS)、电化学阻抗(EIS)和光致发光光谱(PL)等分析方法对催化剂进行了表征。通过电化学表征计算出CNMS的价带与导带位置。结果表明,CNMS均匀的生长到管状CNT表面,形成CNT@CNMS核壳结构;制备的CNT@CNMS核壳催化剂比表面积增大,且可见光吸收性能明显增强。光催化性能试验表明,当CNT质量为20 mg时,制备的催化剂性能最高,反应120 min,4 - 硝基苯酚的降解率高达54.44%,其降解效果明显高于CNMS。该研究对于采用溶剂热法制备核壳结构基氮化碳催化剂治理油田废水中酚类污染物提供了理论基础。
    氧化石墨烯负载胆碱磷钨酸盐的制备及其催化氧化脱硫性能
    梁荣锋, 曾兴业, 杨嘉鸿, 梁心如, 黎岭楠
    2019, 35(5):  839-846.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2019.05.003
    摘要 ( 400 )   PDF (3933KB) ( 496 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    通过超声辅助法制备了氧化石墨烯负载的胆碱磷钨酸盐(ChTPA@GO),采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)和透射显微镜(TEM)等手段对其结构和形貌进行表征。以ChTPA@GO 为催化剂,双氧水(H2O2)为氧化剂,乙腈(CH3CN)为萃取剂,含有二苯并噻吩(DBT)的正癸烷为模拟燃油,建立了一个氧化萃取脱硫体系。考察了该体系的ChTPA@GO、H2O2、CH3CN的用量和反应温度对燃油脱硫率的影响。结果表明,当ChTPA@GO用量为004 g、H2O2用量为0175 mL、CH3CN用量为25 mL和反应温度为70 ℃时,在180 min时模拟燃油的脱硫率可达993%,实现了燃油的深度脱硫。
    咪唑类酸性离子液体催化正戊醛自缩合反应性能及机理
    杨秋生, 王娣, 安华良, 代佳琳, 胡凌峰, 王洋, 赵新强, 王延吉
    2019, 35(5):  847-854.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2019.05.004
    摘要 ( 371 )   PDF (1415KB) ( 424 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    制备了一系列咪唑类酸性功能化离子液体,用于催化正戊醛自缩合反应。考察了酸性基团种类、与酸性基团相连碳链长度、阴离子种类对离子液体酸性及其催化性能的影响。在此基础上,考察了反应条件对酸性功能化离子液体1(4磺酸丁基)3甲基咪唑对甲苯磺酸盐([HSO3bmim]pTSA)催化性能的影响和离子液体的催化稳定性;采用密度泛函理论模拟了离子液体[HSO3bmim]pTSA与正戊醛的相互作用情况,探讨了其催化正戊醛自缩合反应机理。结果表明:酸性较强的磺酸功能化离子液体催化活性明显高于羧酸功能化离子液体;对于磺酸功能化离子液体,正戊醛的转化率与离子液体酸强度正相关;[HSO3bmim]pTSA具有最好的催化性能。[HSO3bmim]pTSA催化正戊醛自缩合反应适宜的反应条件为:反应温度120 ℃,反应时间6 h,催化剂质量分数8%。在此条件下,正戊醛的转化率为886%;2丙基2庚烯醛的收率和选择性分别为808%和912%。[HSO3bmim]pTSA至少可循环使用6次,其催化性能基本保持不变。在理论模拟的基础上提出了[HSO3bmim]pTSA催化正戊醛自缩合反应的机理。
    分子筛用于丙炔/丙烯的高效分离
    贺朝辉, 杨玲,李晋平, 李立博
    2019, 35(5):  855-859.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2019.05.005
    摘要 ( 495 )   PDF (1501KB) ( 505 )  
    相关文章 | 计量指标
    为解决传统的丙炔/丙烯分离能耗高,制约丙烯生产效率的问题,探讨了几种孔径尺寸接近的5A分子筛、4A分子筛和Silicalite1分子筛对丙炔/丙烯的分离性能,通过吸附分离的方式,实现了高效的丙炔/丙烯分离。详细考察了5A分子筛、4A分子筛和Silicalite1分子筛〖JP2〗在273 K和298 K下对丙炔/丙烯的单组分吸附性能,并进行了选择性计算。对5A分子筛、4A分子筛和Silicalite1分子筛进行了模拟固定床的丙炔/丙烯(V〖DK〗(C3H4)∶V(C3H6)〖JP〗=1∶99)混合气穿透实验。结果表明,5A分子筛具有最优的分离效果。实现了基于分子筛对丙炔/丙烯的高效分离,为分子筛在低碳烃的分离应用提供了新的方向。
    钛硅材料中钛的配位结构与催化活性关系
    张耀, 夏长久, 彭欣欣, 林民, 朱斌, 段庆华, 罗一斌, 舒兴田
    2019, 35(5):  860-867.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2019.05.006
    摘要 ( 420 )   PDF (2849KB) ( 492 )  
    相关文章 | 计量指标
    为探讨钛硅原子配位结构与催化氧化活性的关系,合成了多种不同结构的钛硅材料,采用氮气低温吸附-脱附、紫外-可见光谱(UV-Vis)、紫外-拉曼光谱(UV-Raman)和红外光谱等方法分析了钛硅材料的结构和Ti-Si配位状态,分别考察了在有机过氧化物、过氧化氢参与反应中的催化活性,并建立了初步关联。结果表明,TS-1分子筛中钛原子以四角四配位钛[Ti(OSi)4]和锐钛矿型TiO2为主,Ti-MCM-41和Ti-SBA-15中钛物种以三角四配位钛[Ti(OH)(OSi)3]为主,无定形TiO2-SiO2中五配位/六配位钛物种占优;钛原子催化活化过氧化氢和有机过氧化物的能力与其配位状态密切相关,四角四配位钛原子在有机过氧化物和过氧化氢参与的氧化反应中均具有较好的催化活性;三角四配位、五配位和六配位钛物种在有机过氧化物参与的反应中表现出优异的催化活性,但难以活化过氧化氢,这可能与分子筛的亲水特性有关。
    超细非晶态合金NiB催化剂的制备、表征及其催化加氢性能
    乔卫叶,袁洪晶,白红存,郝永超,张晓楠,高雯,李怡霖,霍维涛
    2019, 35(5):  868-873.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2019.05.007
    摘要 ( 491 )   PDF (1572KB) ( 398 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    采用化学还原法,通过在制备过程中加入KAl(SO4)2和NaOH,制备了超细非晶态合金结构的NiB催化剂。Al(OH)3的生成是制备超细NiB催化剂的关键因素,且NiB的粒径随着Al(OH)3生成量的增加而减小。当Al/Ni摩尔比为1∶1时,该方法制备的NiB催化剂粒径约为未加入铝盐时的1/6。催化评价表明,在糠醛加氢和硝基苯加氢反应中,制备的NiB催化剂的活性随着制备过程Al(OH)3生成量的增加而增大。当Al/Ni摩尔比为1∶1时,NiB催化剂的催化活性为未加入铝盐时的3倍,其原因可以归于该方法制备的NiB催化剂小的粒径和大的比表面积。同时,采用含铝盐废液制备的NiB催化剂的催化结果表明,该方法制备过程的铝盐可以循环使用。
    Ti-MWW分子筛催化硫醚氧化反应的机理
    卞贺,张健,高志杰, 张会明, 徐斌, 张士国, 夏道宏
    2019, 35(5):  874-882.  doi:10.3969/j.issn.1001-87109.2019.05.008
    摘要 ( 458 )   PDF (4182KB) ( 416 )  
    相关文章 | 计量指标
    采用密度泛函理论的B3LYPD3方法,在631G(d,p)基组水平上研究了钛硅分子筛(TiMWW)/过氧化氢(H2O2)体系T3位点活性中心上二甲基硫醚(DMS)氧化反应的微观机理,并考察了不同溶剂分子对TiMWW分子筛催化性能的影响。结果表明:不同溶剂分子在活性中心上的吸附能力由强到弱依次为CH3COCH3、CH3OH、H2O、CH3CN;钛氧活性中间体的催化活性由大到小依次为Tiη2OOHCH3OH、Tiη2OOHCH3COCH3、Tiη2OOHH2O、Tiη2OOHCH3CN、Tiη2OOH、Tiη1OOH。TiMWW分子筛作为催化剂显著降低了二甲基硫醚与过氧化氢氧化反应的能垒,有利于反应的发生。
    羧酸对重油热反应的影响
    胡尊龙, 张红晓, 朱丽君, 夏道宏
    2019, 35(5):  883-891.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2019.05.009
    摘要 ( 337 )   PDF (960KB) ( 475 )  
    相关文章 | 计量指标
    以减压渣油、催化油浆和延迟焦化装置循环油及三者按一定比例配制的混合原料为对象,研究了羧酸对重油热反应的影响。分析了羧酸促进重油热裂解反应的机理,对混合原料热反应前后进行了FT-IR分析,并对混合原料沥青质进行了XPS分析。结果表明:混合原料中存在—C=O、—CHO、—COOH、—C—O—C—等含氧官能团;经过热反应后羧基和—C—O—C—发生分解反应;混合原料沥青质表面含有大量的C—O;羧酸能促进重油热反应中的裂化反应,抑制缩合反应,使重油热反应后的生焦率降低,液体收率升高;高酸重油生焦率高与重油酸含量高无关,仅由重油的胶质、沥青质含量等因素决定。
    热处理温度对长庆原油蜡沉积特性的影响
    杨飞, 刘宏业, 朱浩然, 李传宪, 夏政
    2019, 35(5):  892-898.  doi:10.3969/j.issn.1001-87109.2019.05.010
    摘要 ( 420 )   PDF (5377KB) ( 559 )  
    相关文章 | 计量指标
    通过Couette蜡沉积装置及DSC热分析探究了热处理温度对长庆原油蜡沉积特性的影响,发现随着热处理温度的升高,长庆原油蜡沉积速率减缓,蜡沉积层老化速率加快;经50 ℃和60 ℃热处理的长庆原油,蜡沉积层出现了分层现象,其表层为流动性较强的凝油状蜡沉积层,底层为结构较为致密的类固态蜡沉积层;经70 ℃热处理的长庆原油,蜡沉积层极薄且致密,无分层现象,其表面无凝油状蜡沉积层。采用沥青质分散程度分析、DSC热分析及蜡晶形貌显微观察探究了其影响机理,发现随着热处理温度的升高,长庆原油沥青质分散程度增大,从而使其析蜡点降低,蜡晶团聚性增强,原油低温流动性得以改善,进而对其蜡沉积特性产生了显著影响。
    橡胶在季戊四醇酯基础油中溶胀规律的理论模型
    周少鹏, 梁宇翔, 尹开吉, 唐红金
    2019, 35(5):  899-910.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2019.05.011
    摘要 ( 388 )   PDF (1443KB) ( 424 )  
    相关文章 | 计量指标
    采用季戊四醇分别和不同碳数脂肪酸合成一系列单酸季戊四醇酯,测定5种橡胶在不同单酸季戊四醇酯中的体积变化率,探索可解释和预测橡胶在季戊四醇酯中溶胀趋势的最佳理论模型。结果表明:季戊四醇酯的摩尔体积(Vm)和非极性参数(NPI),以及季戊四醇酯与橡胶之间的Hildebrand一维溶解度参数差值(Δδ)和能量差(Ra)在解释和预测季戊四醇酯对橡胶的溶胀规律方面皆具有一定的局限性。提出了抗溶胀参数(ΔAS)可解释和预测季戊四醇酯对5种橡胶的溶胀趋势,以及同碳数正、异构酯对5种橡胶溶胀的差异,弥补和修正了Vm、NPI、Δδ和Ra的不足。
    噻吩、吡咯、呋喃在H-FAU分子筛中吸附和扩散行为的分子模拟
    党宇, 杨晓东, 刘熠斌, 冯翔, 杨朝合
    2019, 35(5):  911-919.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2019.05.012
    摘要 ( 409 )   PDF (3777KB) ( 495 )  
    相关文章 | 计量指标
    采用蒙特卡洛方法(GCMC)和分子动力学方法(MD),研究了在823 K、100~1000 kPa条件下噻吩、吡咯和呋喃3种典型的杂原子分子在HFAU分子筛中吸附和扩散性能,分析了3种分子在HFAU分子筛中的概率密度分布、分子扩散动力学和径向分布函数(RDF)。单组分吸附模拟的结果表明,噻吩的饱和吸附量和吸附热最大,吡咯居中,呋喃最小。三元混合组分的吸附模拟表明:噻吩的吸附强度明显大于吡咯和呋喃;3种分子在分子筛的超笼和SOD笼中均有分布,且噻吩在超笼中更加集中;3种分子在孔道中扩散阻力的大小依次为噻吩、吡咯、呋喃;噻吩、吡咯和呋喃主要通过分子环区的离域电子及杂原子与孔道表面H质子进行作用。
    沥青质分子聚集体的聚集内因
    蔡新恒, 龙军, 任强, 董明, 王威, 田松柏, 刘泽龙
    2019, 35(5):  920-928.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2019.05.013
    摘要 ( 404 )   PDF (7847KB) ( 435 )  
    相关文章 | 计量指标
    运用量子力学、分子动力学等方法,研究沥青质分子聚集体形成过程的分子构型变化、能量变化以及电子分布情况。结果表明:沥青质分子形成聚集体过程中形变能很小,沥青质分子发生形变不是沥青质聚集体形成的决定因素,但为沥青质分子聚集进而形成聚集体提供基础,沥青质分子具有很强的本征聚集活性;沥青质分子间相互作用能很大,是沥青质分子聚集体形成的决定因素,其中,属于分子间固有属性的范德华力及泡利排斥作用之和相对较小,与沥青质分子结构特征相关的ππ相互作用及氢键作用之和很大,表明由沥青质分子的大芳环体系和多杂原子的结构特征引起的ππ相互作用及氢键作用是导致形成沥青质分子聚集体的主要原因;在所研究体系中,金属卟啉分子与含吡啶氮的沥青质分子通过ππ相互作用而非轴向配位作用形成聚集体。
    基于先进萃取精馏工艺的乙腈-水共沸物分离过程模拟
    韩东敏, 陈艳红
    2019, 35(5):  929-937.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2019.05.014
    摘要 ( 407 )   PDF (1184KB) ( 441 )  
    相关文章 | 计量指标
    以甘油与乙二醇的混合溶剂(摩尔比为6∶1)为萃取剂,分别采用常规萃取精馏(CED)、减压萃取精馏(LPED)、隔壁塔萃取精馏(EDWC)和结合预浓缩段和溶剂回收段的萃取精馏(CPRED)等方法对乙腈水体系进行精馏分离;并利用Aspen Plus软件对4种工艺流程进行稳态模拟,以年总费用(TAC)最小为目标,采用序贯模块法对各流程的工艺参数进行优化以获得最优结构参数。结果表明:与常规萃取精馏流程的TAC相比,减压萃取精馏的TAC下降了392%,结合预浓缩段和溶剂回收段的萃取精馏的TAC下降了10.57%,而隔壁塔萃取精馏的TAC增加了1003%;从环保角度分析,结合预浓缩段和溶剂回收段合成的萃取精馏流程CO2排放量最少,而隔壁塔萃取精馏流程CO2排放量最多。
    共沸精馏分离生物醇-水混合物的模拟与优化
    刘通, 叶青, 陈景行, 岑昊, 樊玉锋
    2019, 35(5):  938-947.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2019.05.015
    摘要 ( 434 )   PDF (3183KB) ( 532 )  
    相关文章 | 计量指标
    针对液液萃取的异丙醇正丁醇-乙醇水(IBEH2O)体系,采用共沸精馏方法分离其中的水;并利用化工软件Aspen Plus对发酵产物IBEH2O体系的分离提纯进行流程模拟,设计了精馏流程,筛选了共沸剂,考察了共沸剂的适宜用量,优化了操作条件,得到了精馏流程最优、最经济的操作条件。结果表明:IBEH2O体系分离提纯优选的共沸剂为甲基叔丁基醚(MTBE);最佳精馏流程的共沸剂循环量为58 kmol/h,理论塔板总数为15,进料位置在塔上部第3块塔板处;提纯得到混合醇产品中IBE的摩尔分数可达到99.6%;且此时共沸精馏流程经济最优。
    基于动态模拟的常压蒸馏装置SIL分析
    王雪, 崔哲, 田文德
    2019, 35(5):  948-957.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2019.05.016
    摘要 ( 378 )   PDF (1571KB) ( 434 )  
    相关文章 | 计量指标
    安全完整性等级(Safety integrity level, SIL)作为安全仪表系统(Safety instrumented system, SIS)的定量指标,对装置的设计及风险分析都具有重要意义。常压蒸馏作为原油精制的关键过程,安全问题至关重要。为了保证常压装置安全运行,降低风险发生概率,减少财产损失,笔者提出了DynamicsSIL(DynSIL)的定量分析方法。首先,以传统的定性方法对常压塔顶压力联锁回路进行SIL分析,得出其SIL等级为N/A。然后,基于DynSIL以Aspen dynamics为工具模拟常压塔参数的偏离,分析重要变量应对外来扰动的响应情况,获得对应安全阀泄漏量的模拟结果。基于泄放量进行蒸汽云爆炸危害程度计算,确定了常压塔顶压力联锁回路的SIL等级为1。最后,模拟联锁回路的控制效果。结果表明,笔者所提出的定量分析方法比传统的SIL定性分析方法更为准确,从而验证了DynSIL定量分析方法的有效性。
    研究报道
    接触剂性质和油膜厚度对减压渣油接触裂化反应性能的影响
    侯小敏, 汪燮卿, 徐广通, 张书红
    2019, 35(5):  958-964.  doi:10.3969/j.issn.1001-87109.2019.05.017
    摘要 ( 375 )   PDF (834KB) ( 429 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为考察接触剂对减压渣油接触裂化反应的影响,以石家庄减压渣油为原料,采用热解色谱(PyGC)和热重质谱(TGMS)分别评价无孔无酸接触剂(A)、有孔无酸接触剂(B)和有孔有酸接触剂(C)的孔结构、酸性,以及接触剂上油膜厚度对减压渣油裂化反应条件和反应产物的影响。结果表明,与无孔接触剂相比,接触剂上孔道的引入,使减压渣油分子能进入到孔径大于10 nm的孔道进行初步裂化,初步裂化产物能够进入孔径小于10 nm的孔道内进行二次裂化,生成更小分子。在A剂上减压渣油的油膜厚度对其热裂化反应产物的分布和生焦率没有明显影响;在B剂上减压渣油热裂化反应强度增强,生焦率增大至12%~13%;在C剂上,随着减压渣油油膜厚度的减小,其裂化产物中C12-和C12~C20馏分相对质量分数增大,C20+馏分相对质量分数减小,生焦率增大。TGMS结果表明,接触剂上酸中心的引入大大降低了减压渣油的起始裂化温度。
    ZSM-5催化剂在多周期MTP反应中的再生行为
    王林,齐静,关翀,袁炜,焦洪桥,廖祖维,金政伟,张安贵,雍晓静,李云,刘殿华
    2019, 35(5):  965-972.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2019.05.018
    摘要 ( 380 )   PDF (1190KB) ( 452 )  
    相关文章 | 计量指标
    采用热重分析探讨了经过多周期MTP反应后的工业ZSM5催化剂的再生行为,考察了催化剂积炭量、烧炭温度及氧分压对烧炭再生过程的影响。将不同周期催化剂的酸性和孔道结构作为动力学模型预测的重要因素,建立了多周期ZSM5催化剂的本征烧炭反应动力学模型。结果表明:当再生气流量为70 mL/min时,可排除失活催化剂的外扩散,不同周期失活催化剂的积炭类型较为接近;随着反应再生周期数的增加,碳级数逐渐变小、氧分压级数逐渐增大,构建的模型能较好地与实验数据拟合,相对误差在5%左右。
    生物质热解油提质及其氧化动力学分析
    梅德清 王铖 任吴越 戴鹏飞 郭冬梅 杜家益
    2019, 35(5):  973-980.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2019.05.019
    摘要 ( 395 )   PDF (1022KB) ( 496 )  
    相关文章 | 计量指标
    采用732型阳离子交换树脂为催化剂,通过预处理和催化酯化工艺对生物质热解油提质处理,获得精制生物油,分析比较生物质热解油提质前后的组分、低热值、黏度与pH值等燃料特性参数,并基于热重实验研究提质前后生物质热解油的氧化和燃烧特性。结果表明:对于100 mL粗制生物油,最佳的催化酯化反应条件为油/醇体积比2/1、催化剂用量8 g、反应温度50 ℃。GCMS检测结果表明,经过酯化工艺,粗制生物油的酯类和酮类组分分别增加了824%和310%,而酸类、酚类、大分子醚类等组分分别下降了858%、180%、366%。与生物质热解油相比,精制生物油的pH值升高至57,低热值增加75%,黏度降低101%。在空气氧化氛围热重条件下,与生物质热解油相比,精制生物油的起始质量损失温度滞后61 ℃,但其在高温氧化阶段的平均氧化速率提高65%,因而终了质量损失温度提前53 ℃。依据生物质热解油提质前后的氧化反应动力学特性,将其热重条件下的挥发氧化质量损失分为失水蒸发、慢速分解、快速燃烧和碳化等4个一级反应过程,精制生物油在失水蒸发阶段比生物质热解油挥发所需的活化能略高,但在慢速分解、快速燃烧和碳化阶段比生物质热解油挥发所需的活化能低,综合整个氧化燃烧过程可见精制生物油更易氧化和燃烧。
    宁东红石湾煤与生物质共热解协同机制
    范辉, 任倩, 冯彩云, 李平, 郭庆杰, 马清祥
    2019, 35(5):  981-987.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2019.05.020
    摘要 ( 419 )   PDF (1006KB) ( 479 )  
    相关文章 | 计量指标
    以宁东红石湾煤(HSW)与宁夏主要的生物质玉米秸秆(SWZ)作为原料进行共热解实验,通过热重分析发现,随着样品中生物质质量分数的提高,混合物样品的质量损失率逐渐增大。建立了HSW与SWZ共热解的单一反应动力学模型,计算了共热解动力学参数,各热解阶段的活化能为3~68 kJ/mol,SWZ的加入降低了反应的活化能,有利于HSW的热解。利用固定床热解实验装置,考察了不同的生物质掺混比、不同热解终温条件下HSW与SWZ共热解过程中产物的分布。当生物质掺混比由25%增至75%时,液体产物收率可由137%最大增至269%,气体产物收率可由285%最大增至401%。结果表明,共热解过程中SWZ与HSW有协同作用。
    ZnO催化作用下甲醇与碘甲烷反应的机理
    陈微微, 宗睿, 周思侬, 周晓龙, 李承烈
    2019, 35(5):  988-994.  doi:10.3969/j.issn.1001-87109.2019.05.021
    摘要 ( 618 )   PDF (1008KB) ( 456 )  
    相关文章 | 计量指标
    为了探讨甲醇与碘甲烷反应的机理,以甲醇和碘甲烷为反应物,在催化剂ZnO的作用下制备了2,2,3三甲基丁烷(Triptane),考察了CH3OH与CH3I摩尔比对反应的影响;通过考察替代反应物(醇、碘代烃)的种类对反应产物分布的影响,分析反应中间体、产物的形成机理。采用能谱仪(EDS)和热重(TG)对反应前后催化剂的组成进行分析,并探讨甲醇和碘甲烷在ZnO作用下催化反应的机理。结果表明,在n(CH3OH)∶n(CH3I)=1∶1、反应温度200 ℃下反应3 h,CH3I和CH3OH的转化率分别为595%和495%,烃类物质的总质量产率为836%,其中Triptane在油相产物中的质量分数约为35%。反应机理研究表明:该反应的催化剂为碘甲烷与氧化锌反应生成的碘化锌,而含羟基反应物与催化剂作用形成烷氧基,是反应的活性中间体。
    1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐离子液体水溶液的密度、黏度与温度、组成的关系
    刘洁, 牟浩文, 李文深
    2019, 35(5):  995-1000.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2019.05.022
    摘要 ( 444 )   PDF (662KB) ( 395 )  
    相关文章 | 计量指标
    合成了1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐离子液体([Bmim]HSO4),在常压和303.15K~333.15K的温度范围内测定了该离子液体水溶液的密度和粘度,分别计算出过量摩尔体积和黏度偏差,并采用Redlich-Kister方程对过量摩尔体积和黏度偏差进行拟合。实验结果表明:随着水含量增加、温度升高,[Bmim]HSO4水溶液的密度和黏度均减小,过量摩尔体积和黏度偏差在全部水含量范围内均为负值。Redlich-Kister四阶方程可以很好的拟合该二元体系的过量摩尔体积和黏度偏差。离子液体水溶液的密度和黏度性质受离子液体阴阳离子之间的相互作用以及离子液体与水之间形成的氢键作用的影响。
    粉煤气化过程中微量元素的迁移与富集特性
    樊建江,杨慧芳,李平,谢非,夏英,白红存,郭庆杰,邹军
    2019, 35(5):  1001-1006.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2019.05.023
    摘要 ( 417 )   PDF (558KB) ( 418 )  
    相关文章 | 计量指标
    煤气化是煤炭清洁转化利用的重要技术,运用ICPMS对某煤气化厂的气化煤、气化渣及周边土壤中Li、Be、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb、Sr、Ba和Se等13种微量元素进行测定与分析,以探究煤气化过程中微量元素的释放及迁移规律。结果表明:气化渣中微量元素与气化煤相比多表现出富集的趋势;Li、Cr、Co、Ni和Se等5种元素几乎全部富集在气化渣中;Cu、Be和Sr元素大部分富集到气化渣中;Mo、Cd和Ba元素小部分富集到气化渣中; As和Zn元素在气化渣中没有富集。所测的大多数微量元素在土壤中的含量随着采样深度的增加而增加,其中Sr元素增加最明显,说明微量元素在土壤中存在沉积现象;但在不同深度土壤中含量变化不大,说明气化过程对微量元素迁移影响较小;大部分元素富集在气化渣中,气化过程可以去除煤中绝大部分重金属元素。
    直流磁场作用下含纳米MoS2润滑油的摩擦磨损特性
    姜自超,方建华,陈波水,江泽琦, 王鑫, 冯彦寒
    2019, 35(5):  1007-1013.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2019.05.024
    摘要 ( 375 )   PDF (3611KB) ( 446 )  
    相关文章 | 计量指标
    通过在四球摩擦磨损试验机接触区设置直流磁场发生装置,研究了磁场作用下添加纳米MoS2润滑油的摩擦磨损性能。采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)及X射线光电子能谱仪(XPS)对钢球磨斑表面形貌和典型元素的含量及化学状态进行了分析,探讨了纳米MoS2的摩擦学机理。试验结果表明:纳米MoS2在有磁场和无磁场条件下均能有效改善润滑油的减摩抗磨性能,且在有磁场条件下效果更为明显,因为不均匀的直流磁场能使纳米MoS2在摩擦表面富集,同时也促进摩擦化学反应进行。
    综述
    多级孔SAPO-34分子筛的制备及在MTO反应中的应用研究进展
    赵晨, 梁世航, 王永睿, 慕旭宏
    2019, 35(5):  1014-1024.  doi:10.3969/j.issn.1001-87109.2019.05.025
    摘要 ( 481 )   PDF (4196KB) ( 597 )  
    相关文章 | 计量指标
    综述了制备多级孔SAPO-34分子筛的后处理法和直接合成法等方法,对比了不同方法的优缺点,分析了多级孔SAPO-34分子筛催化甲醇制低碳烯烃(MTO)反应的性能及其如分子筛孔径、扩散速率、活性位点数量和酸性强弱等的影响因素。结果表明,多级孔SAPO-34分子筛催化MTO反应性能优异,甲醇转化率近100%、低碳烯烃(C2=~C4=)的选择性达90%左右。原因在于多级孔SAPO-34分子筛将介孔或(和)大孔引入分子筛晶粒中,克服了传统的微孔SAPO-34分子筛孔道尺寸小、易积炭失活的缺点,有效提高了反应物和产物的扩散效率,减少了反应积炭,延长了催化剂的寿命。
    SAPO-34催化甲醇制烯烃反应积炭机理及改性研究进展
    黄芳涛, 曹建新, 刘飞
    2019, 35(5):  1025-1032.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2019.05.026
    摘要 ( 416 )   PDF (672KB) ( 455 )  
    相关文章 | 计量指标
    SAPO34分子筛被认为是最有应用前景的甲醇制烯烃(MTO)反应催化剂。目前影响SAPO34分子筛工业化应用的主要问题是易积炭失活,单程寿命极短。SAPO34催化MTO反应过程中积炭主要来源于活性中间体的转化和烯烃的二次反应,且反应温度对积炭反应具有重要影响。现有的SAPO34分子筛改性调变以延长寿命的手段主要从其表面酸性质和结构性质入手,但效果不明显,主要原因是SAPO34特有的拓扑结构没有改变,积炭前驱体的扩散限制没有得到显著缓解。基于积炭形成机理以及目前延长SAPO34反应寿命的主要改性手段,笔者针对SAPO34反应寿命延长效果不明显的瓶颈问题,提出了制备具有微介孔结构的金属氧化物/分子筛复合结构催化剂的新思路,同时通过适当降低反应温度,以进一步抑制积炭生成,延长催化剂寿命。
    燃料分子的低温氧化及其与抗爆性关系的研究进展
    王俊, 杨鹤, 田华宇, 王鹏飞, 宋海清
    2019, 35(5):  1033-1044.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2019.05.027
    摘要 ( 327 )   PDF (1684KB) ( 399 )  
    相关文章 | 计量指标
    燃料在低于1000 K温度范围内的氧化特性对其在发动机中的着火、燃烧的稳定性以及是否发生爆震等尤为重要。氧化特性不仅与发动机的操作参数密切相关,本质上更取决于燃料的分子结构。近年来,关于燃料分子在特定条件下发生氧化反应的理论计算和相关实验发展迅速,为寻求高效清洁燃料奠定了坚实的基础。笔者从化学动力学角度,综述了汽、柴油中典型组分链烷烃、环烷烃、烯烃、芳香烃以及一些含氧类添加剂分子的低温氧化特性,总结了燃料的分子结构与其抗爆性、辛烷值以及十六烷值的关系。最后归纳了该领域研究存在的问题,并对挑战和前景进行了展望。