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当期目录

    2020年 第36卷 第4期    刊出日期:2020-07-25
    研究报告
    TS-1分子筛催化苯甲醛或环己酮氨肟化反应机理
    杨永佳, 夏长久, 林民, 朱斌, 彭欣欣, 罗一斌, 舒兴田
    2020, 36(4):  653-660.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2020.04.001
    摘要 ( 282 )   PDF (1346KB) ( 267 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    采用在线红外光谱仪对苯甲醛、环己酮氨肟化反应过程进行跟踪检测,并设计两步实验法,系统探究了TS-1/H2O2催化氧化体系中苯甲醛、环己酮氨肟化反应机理。结果表明:环己酮氨肟化反应过程不存在亚胺路径,反应主要遵循羟胺路径;苯甲醛氨肟化反应过程中,苯甲醛与氨可相互作用生成亚胺中间体,亚胺中间体可进一步被TS-1/H2O2催化氧化为苯甲醛肟;同时该过程氨可被TS-1/H2O2催化氧化为羟胺中间体(NH2OH),苯甲醛与羟胺反应直接生成苯甲醛肟,即苯甲醛氨肟化反应过程中同时存在亚胺路径和羟胺路径。

    烃分子结构对其催化裂解反应性能的影响
    李福超,袁起民,魏晓丽
    2020, 36(4):  661-666.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2020.04.002
    摘要 ( 195 )   PDF (567KB) ( 245 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    采用脉冲微型反应器和小型固定流化床催化裂解装置,研究了直馏石脑油中不同结构烃分子的裂解反应性能,考察了链烷烃与环烷烃的相互作用,以及催化材料对烃分子裂解性能的影响。结果表明:随着烷烃分子支链度的增加,C8烷烃的反应性能降低,丙烯选择性提高;链烷烃和具有烷基侧链的环烷烃是丙烯的主要来源,双环环烷烃对丙烯也有部分贡献,而芳香烃不易生成低碳烯烃;环烷烃的竞争吸附抑制了链烷烃的转化,而链烷烃在催化裂解过程中生成的碳正离子或烯烃提高了环烷烃的反应性能;与Beta分子筛相比,ZRP分子筛具有较狭窄孔道和较多的Brønsted酸中心,有利于正辛烷的质子化裂解,裂解产物中乙烯和丙烯产率高。
    介孔TiO2晶须-γ-Al2O3复合载体催化剂的制备及其对二苯并噻吩的加氢脱硫性能
    岳凡,李蒙,杨祝红,花泽林,李龙,李力成
    2020, 36(4):  667-676.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2020.04.003
    摘要 ( 151 )   PDF (3035KB) ( 223 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    以介孔TiO2晶须作为钛源,采用溶胶-凝胶法制备了介孔TiO2晶须与γ-Al2O3复合载体(TiO2-Al2O3),在此基础上,通过等体积浸渍法制备了不同MoO3负载量的MoO3/ TiO2-Al2O3催化剂,采用N2吸附-脱附(BET)、X射线衍射(XRD)、拉曼(Raman)、H2程序升温还原(H2-TPR)、场发射扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)等表征技术对催化剂结构进行剖析,并考察了其对二苯并噻吩(DBT)的加氢脱硫性能。XRD和Raman等结果显示,当MoO3负载质量分数低于20%时,MoO3能够在TiO2-Al2O3复合载体上分散良好,当MoO3负载质量分数超过20%时,复合载体催化剂上出现晶态的MoO3物种;TPR结果显示,出现晶态的MoO3会增加其还原温度,不利于形成活性相;所有催化剂拥有良好的介孔结构,比表面积均大于200 m2/g。DBT的加氢脱硫结果显示,MoO3/ TiO2-Al2O3复合载体催化剂的MoO3负载质量分数为20%时具有最佳催化性能,DBT转化率达到了56%,优于相同条件纯γ-Al2O3为载体的催化剂(49%)。

    N-甲基咪唑氟硼酸盐基低共熔溶剂的制备及其氧化脱硫性能
    刘昊然,陈思宇,李秀萍,赵荣祥,毛微
    2020, 36(4):  677-687.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2020.04.004
    摘要 ( 197 )   PDF (1408KB) ( 223 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    以N-甲基咪唑氟硼酸盐([HMIM]BF4)和苯丙酸(C9H10O2)为原料合成了[HMIM]BF4/xC9H10O2(x=0.5、1、2)型低共熔溶剂(DESs);对其进行FT-IR、1H NMR和TGA表征分析;将[HMIM]BF4/0.5 C9H10O2低共熔溶剂作为萃取剂和催化剂、H2O2作为氧化剂脱除模拟油中的二苯并噻吩(DBT),分别考察了n(C9H10O2)/n([HMIM]BF4)、反应温度、n(H2O2)/n(S)、低共熔溶剂的加入量和不同含硫化合物对脱硫率的影响。结果表明:在模拟油体积为5 mL、n(C9H10O2)/n([HMIM]BF4)=0.5、反应温度为60 ℃、n(H2O2)/n(S)=8、反应180 min、[HMIM]BF4/0.5 C9H10O2的加入量为1.0 mL的最佳反应条件下,[HMIM]BF4/0.5 C9H10O2对DBT、4,6-二甲基二苯并噻吩(4,6-DMDBT)和苯并噻吩(BT)的脱硫率分别达98.4%、93%和89.6%;红外分析表明DBT与DESs之间存在较强的相互作用,可使DBT的结构发生畸变;在5次循环反应后,[HMIM]BF4/0.5 C9H10O2的脱硫率仍高达90.2%,表明其具有较高的稳定性。
    选择性增产碳四烯烃催化裂化催化剂的研究
    于善青,严加松,郭瑶庆,王仲霞,张杰潇,田辉平,林伟
    2020, 36(4):  688-695.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2020.04.005
    摘要 ( 172 )   PDF (2361KB) ( 265 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    采用XRD、X射线荧光光谱、N2吸附-脱附和SEM等手段分析了REUSY、Hβ和ZRP-1分子筛的物理化学性质,考察了REUSY、REUSY+Hβ和REUSY+ZRP-1分子筛催化剂对原料油的催化裂化性能和产物碳四烯烃选择性的影响。结果表明:高稀土含量的REUSY分子筛具有较强的重油裂化能力和较高的汽油选择性,但是碳四烯烃选择性较低;Hβ分子筛对产物的碳四烯烃选择性优于REUSY和ZRP-1分子筛。在此基础上,提出采用催化材料目标导向技术开发选择性增产碳四烯烃催化剂的方案。

    稀土对催化裂化催化剂抗钒污染性能的影响
    杜晓辉, 任世宏,刘璞生, 孙书红,高雄厚
    2020, 36(4):  696-701.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2020.04.006
    摘要 ( 140 )   PDF (2227KB) ( 259 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    采用沉淀法在USY分子筛中引入稀土(RE)组分La2O3、CeO2和LaPO4,分别制备得到La-USY、Ce-USY和LaPO-USY分子筛样品,系统研究了稀土抗钒组分对分子筛及催化剂物化性质和反应性能的影响。结果表明:La2O3和CeO2部分迁移到分子筛晶内,起到稳定骨架结构的作用,其余分散于分子筛表面;LaPO4主要分布于分子筛表层,对分子筛的性能影响不大。在钒污染分子筛和催化剂后,稀土组分均表现出优异的抗钒作用。与添加氧化稀土La2O3和CeO2的催化剂相比,引入LaPO4抗钒组分,催化剂LaPO-Cat具有最低的焦炭和干气选择性,表现出良好的抗钒污染性能。

    载体改性对Fe-Mn/AC低温选择性还原催化剂脱硝性能的影响
    冯阳,遇治权,于才渊,王瑶
    2020, 36(4):  702-711.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2020.04.007
    摘要 ( 167 )   PDF (1714KB) ( 262 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    以经硝酸、柠檬酸、氧等离子体改性的活性炭(AC)和未改性活性炭为载体,以Fe、Mn为活性组分,采用等体积浸渍法制备了一系列Fe-Mn/AC催化剂。采用N2物理吸附、傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等手段对催化剂进行了表征,研究了载体改性对Fe-Mn/AC催化剂脱硝性能的影响。结果表明:所研究的载体改性方法主要是通过调控活性炭表面含碳氧双键官能团的数量来改善NH3的吸附特性,从而提高烟气低温选择性还原(SCR)反应的脱硝率;所研究的改性方法不会对Mn、Fe活性组分产生显著影响;硝酸和柠檬酸改性的Fe-Mn/AC催化剂在反应温度120 ℃和空速8000 h-1条件下,脱硝率均为95%左右;柠檬酸可以替代硝酸,用于低温SCR催化剂载体活性炭改性,从而便于工业生产。
    锌和钾改性HZSM-5临氢芳构化催化剂研究
    张孔远,王崇, 付兴旺, 郑传富, 刘晨光
    2020, 36(4):  712-719.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2020.04.008
    摘要 ( 166 )   PDF (880KB) ( 270 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    以等体积浸渍法制备了Zn/HZSM-5和不同含量K改性的K-Zn/HZSM-5催化剂,采用XRD、NH3-TPD、py-IR和N2吸附-脱附等方法对所制备催化剂进行了表征,在HZSM-5催化剂中加入5%质量分数的ZnO,催化剂的总酸量略有增加,L/B酸比值增加;同时又加入不同含量的K2O,随着K2O含量的增加,催化剂的L酸量和L/B酸比值均降低,少量K2O的引入对催化剂酸性质影响较小。以正庚烷为原料考察HZSM-5催化剂以及Zn和K改性后的催化剂的临氢芳构化性能,结果表明,ZnO质量分数为5%、K2O质量分数不超过0.5%时,随着钾含量的升高,改性催化剂的芳构化率和苯、甲苯、二甲苯(BTX)的选择性大幅提高,C9+芳烃的选择性降低,Zn和K改性催化剂的活性和稳定性较好。
    纳米级过硫酸铵微胶囊的制备及性能
    李晓丹,李光辉,郑家桢,周伟康
    2020, 36(4):  720-727.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2020.04.009
    摘要 ( 137 )   PDF (2094KB) ( 247 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    通过原位聚合法成功制备了以过硫酸铵为芯材、聚吡咯为壳材的微胶囊,并通过扫描电镜、激光粒度仪、红外光谱和拉曼光谱分析微胶囊的形貌和结构。结果表明:微胶囊的粒径分布集中在100~300 nm,且聚吡咯成功包覆过硫酸铵。微胶囊在水中分散时的电导率的变化过程说明微胶囊的释放过程为渗透释放;且随着甘油量的增加,微胶囊吸水速率加快,内部固体过硫酸铵溶解速率提高,对应过硫酸铵的释放速率提高。将过硫酸铵与等质量的微胶囊分别加入聚合物压裂液中,通过高温降黏实验,发现该微胶囊能延迟破胶7 h以上。
    微通道反应器中高效催化合成丙烯酸十四酯
    杨哲,叶建林,郗大来,李宁,周军,张洪姣
    2020, 36(4):  728-735.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2020.04.010
    摘要 ( 165 )   PDF (1790KB) ( 251 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    为解决丙烯酸高碳酯常规工艺合成过程中出现的收率低、控温不准确、生产不连续、副反应多、后处理难等问题,以微通道反应器合成丙烯酸十四酯为主要研究对象,结合红外光谱、核磁共振、沸点、折光率及偏光显微镜等手段对成品酯进行分析表征,系统考察了醇/酸摩尔比、反应温度、进料流量、催化剂及阻聚剂添加量等对丙烯酸十四酯收率的影响。结果表明:随着醇/酸摩尔比的减小,油浴加热温度升高,进料流量、催化剂和阻聚剂添加量的增大,丙烯酸十四酯的收率基本上呈现先增加后减小的趋势;在进料醇/酸摩尔比为1∶1.2、高温循环器油浴加热温度为150 ℃、催化剂对甲苯磺酸与阻聚剂对苯二酚添加质量分数分别为0.8%和0.6%、甲苯与十四醇质量比为0.8、进料流量为0.3 L/min优化工艺条件下,采用微通道反应器进行催化合成丙烯酸十四酯的收率最大,达到92.4%,而常规间歇式反应器在相似工艺条件下,丙烯酸十四酯的收率仅为82.0%,且反应时间更长;丙烯酸十四酯与油品中蜡晶具有相似的结晶形态,有利于其相互融合,产生共晶,从而表现出降凝功效。

    催化裂化分馏与换热过程模拟及综合优化
    郭伟新,彭敏仪,管尤亮,陆航宇,张冰剑,陈清林
    2020, 36(4):  736-745.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2020.04.011
    摘要 ( 164 )   PDF (1748KB) ( 198 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    以国内某设计规模为240×104 t/a催化裂化(FCC)装置为背景,采用流程模拟系统Aspen Plus建立催化裂化反应油气分馏过程模拟模型;采用夹点分析和?分析方法对FCC装置的分馏及换热过程用能进行分析评价,找出过程用能瓶颈,对分馏与换热过程?损失偏大的问题提出相应的节能改进措施。结果表明:通过优化调整主分馏塔回流取热比例,合理提高高温位回流取热量,过程?总量32.71 MW增加到34.03 MW,?效率提高了4.0%;经换热网络优化后,装置多产压力为3.5 MPa的蒸汽流量约13.4 t/h,吸收稳定系统节约压力为1.0 MPa的蒸汽流量约11 t/h,产品油浆高温热量回收0.81 MW,过程低温余热回收增加2.91 MW,换热过程?总量从24.83 MW增加到27.70 MW,过程?效率提高了11.5%。

    合成乙酸丁酯的热泵技术的分隔壁反应精馏流程模拟与优化
    陈丽娟,冯申尧,叶青
    2020, 36(4):  746-755.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2020.04.012
    摘要 ( 107 )   PDF (1509KB) ( 218 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    在合成乙酸丁酯的工艺中,将热泵技术用于其分隔壁反应精馏流程。针对这种塔顶、塔釜流股温差较大的体系,基于热泵技术提出了3种不同的分隔壁反应精馏流程,分别为:塔底换热的热泵分隔壁反应精馏流程、带中间换热的热泵分隔壁反应精馏流程和带预热器及中间换热的热泵分隔壁反应精馏流程。优化分析这3种精馏流程的能耗和年总费用(TAC),并与常规分隔壁反应精馏流程进行对比。结果表明,热泵技术的应用使分隔壁反应精馏流程的能耗和费用都显著地降低;带预热器和中间换热的热泵分隔壁反应精馏流程是该合成工艺中反应精馏流程的优化选择;与常规分隔壁反应精馏流程相比,在回收期为8 a时带预热器和中间换热的热泵分隔壁反应精馏流程可以使能耗、CO2排放和年总费用分别降低35.18%、71.53%和35.35%。
    基于LightGBM的催化重整装置产品预测及操作优化相关性分析
    刘禹含,曹萃文
    2020, 36(4):  756-766.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2020.04.013
    摘要 ( 125 )   PDF (2476KB) ( 253 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    基于Aspen HYSYS软件建立了与某炼油厂有限实际生产数据相吻合的连续催化重整装置的机理模型;然后在此模型中考虑多种生产可能性,扩展数据范围得到完整的装置产品预测数据集;与常用的BP神经网络作对比,采用训练速度快、预测精度高、适合非线性过程建模的LightGBM决策树模型对该催化重整装置以4个反应器的温度和循环氢流量为特征变量,分别以戊烷、二甲苯、C6、重整汽油、氢气的流量和氢气纯度为目标建立了6个单目标数据驱动产品预测模型。通过对特征变量和目标之间的相关性分析,进行10折交叉验证,得到了特性变量的重要度排序,从而针对不同生产目标找出影响最大的操作变量。结果表明,使用LightGBM建立模型的预测准确度比BP神经网络的预测准确度有大幅度提升。
    NH3-HCl-H2S环境下加氢空冷系统流动腐蚀演化机理及冲蚀特性预测
    金浩哲, 全建勋, 龚程程, 张林, 刘骁飞, 张威, 杨涛
    2020, 36(4):  767-776.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2020.04.014
    摘要 ( 201 )   PDF (3690KB) ( 214 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    以某石化公司柴油加氢空冷器及其出口管道系统的流动腐蚀运行风险为研究对象,基于流动-传热-相变过程中的工艺关联分析,研究腐蚀性易结晶组分NH3、H2S、HCl在多元流体中的变化规律,揭示多元多相流体输运过程NH3-H2S-HCl环境下的流动腐蚀演化机理,建立了基于工艺分析的空冷器流动腐蚀分析方法。基于分析结果,采用Mixture模型与SST k-ω湍流模型对空冷器出口管道的冲蚀特性进行数值预测,定量分析剪切应力、传质系数及腐蚀速率等冲蚀表征参数的分布规律,进行冲蚀高风险区域的定量预测。研究结果表明:空冷器出口二级管道的三通3、三级管道的三通4的流动腐蚀各项表征参数均处于高值,其中最大腐蚀速率达到2.86×10-7kg/(m2•s),易发生冲蚀穿孔泄漏。超声波测厚仪测试获得的管道减薄趋势与数值预测的结果基本吻合,可为加氢空冷系统的抗流动腐蚀优化设计和在役风险检验提供理论支撑。
    化学链气化过程中CuFe2O4/SiO2载氧体的反应性能及次烟煤的结构演变
    安梅,潘鑫,胡修德,马晶晶,郭庆杰
    2020, 36(4):  777-783.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2020.04.015
    摘要 ( 143 )   PDF (1026KB) ( 212 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    以CuFe2O4/SiO2为载氧体,次烟煤为燃料,在间歇流化床中进行次烟煤的化学链气化实验,通过X射线衍射和拉曼光谱分析了化学链气化过程中CuFe2O4/SiO2载氧体和次烟煤的结构演变规律。结果表明:与以SiO2为床料的次烟煤气化相比,CuFe2O4/SiO2载氧体的加入使得次烟煤化学链气化的最大碳转化速率提高了43%。这是因为在化学链气化过程中,CuFe2O4/SiO2载氧体会释放分子氧和传递晶格氧,而分子氧会促进次烟煤中大芳香环的裂解,晶格氧会加快次烟煤中小芳香环的消耗。
    ZIF-8/ZDDP作为润滑脂添加剂的摩擦学性能研究
    牛文星,原敏,石琪,徐红,董晋湘
    2020, 36(4):  784-793.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2020.04.016
    摘要 ( 115 )   PDF (9351KB) ( 230 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    在锂基润滑脂中分别添加了ZIF-8、ZDDP以及ZIF-8与ZDDP复配剂(ZIF-8/ZDDP),采用SRV往复摩擦磨损试验机和四球摩擦磨损试验机研究了上述3种添加剂在钢/钢摩擦副下对锂基润滑脂摩擦磨损性能的影响。采用3D光学轮廓仪、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)和X射线能谱仪(EDS)分析了摩擦副磨损表面的形貌、化学状态和元素含量。结果表明,ZIF-8/ZDDP复配添加剂能够显著提高锂基润滑脂的抗磨性能和承载力。摩擦过程中,ZIF-8颗粒黏附在摩擦副表面形成物理保护膜,并与ZDDP生成的化学反应膜协同互补,表现出优良的复配增效性。
    枝孢霉菌对喷气燃料性质的影响及降解烷烃机理
    牛明明, 苏鹏, 熊云, 许世海, 孙新枫
    2020, 36(4):  794-800.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2020.04.017
    摘要 ( 137 )   PDF (1770KB) ( 227 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    以菌丝干重为指标,采用正交实验设计考察喷气燃料中特征真菌枝孢霉菌(A. resinae)的生长繁殖条件,及其生长过程中对喷气燃料总酸值、银片腐蚀等性能的影响;以喷气燃料替代物正十二烷构建枝孢霉菌生长体系,通过气相色谱、气-质联用仪考察枝孢霉菌生长规律,及正十二烷的降解率和降解中间产物,探讨正十二烷的降解机理,以考察枝孢霉菌影响喷气燃料性能的原因。结果表明:枝孢霉菌最佳生长繁殖条件为温度25 ℃、初始pH值8.0、钠元素质量浓度200.0 mg/L;枝孢霉菌能显著升高喷气燃料的总酸值,降低其表面张力,但对喷气燃料银片腐蚀实验结果和水反应实验结果没有明显影响;枝孢霉菌通过单末端氧化途径降解正十二烷,依次将其氧化为2-十二碳烯、2-十二碳烯-1-醇和2-十二碳烯酸。
    淀粉接枝聚丙烯酰胺凝胶的流变性能
    林梅钦, 魏娴娴, 董朝霞, 杨子浩, 孙斐斐
    2020, 36(4):  801-811.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2020.04.018
    摘要 ( 122 )   PDF (6230KB) ( 218 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为了克服以聚丙烯酰胺作为主剂制备凝胶类调剖堵水剂时溶液黏度大不易泵入、易被剪切等缺陷,采用羟丙基淀粉(HPS)接枝的方法改善了聚丙烯酰胺强凝胶的性能,利用HAAKE流变仪及ESEM研究了凝胶的流变性能与微观结构,考察了主剂(丙烯酰胺(AM)+HPS)含量、AM/HPS质量比、交联剂浓度和纳米级SiO2浓度对凝胶流变性的影响。结果表明:随主剂含量与AM/HPS质量比增大,凝胶体系弹性模量和黏性模量增大,屈服应力也增大,柔量减小,形变幅度减小,回复率增大;随着交联剂浓度增大,凝胶强度先增强后减弱,屈服应力渐增;加入纳米级SiO2有利于增强凝胶的强度、弹性及屈服应力;ESEM测试结果表明,加入羟丙基淀粉与纳米级SiO2后的凝胶可观测到致密的三维网络结构,可能是凝胶强度增强的原因。
    哌嗪活化N-甲基二乙醇胺半贫液脱碳工艺配方优选及参数优化
    花亦怀,刘倩玉,丁御,唐建峰,尹全森,付生洪,周凯
    2020, 36(4):  812-822.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2020.04.019
    摘要 ( 144 )   PDF (1625KB) ( 189 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    哌嗪(PZ)活化N-甲基二乙醇胺(MDEA)半贫液脱碳工艺是高含碳天然气预处理能耗高问题的解决途径之一。针对某天然气处理陆上终端采用的PZ活化MDEA半贫液脱碳工艺(设计天然气处理能力为8×109 m3/a,原料气中CO2体积分数为35%),采用吸收再生实验方法对系统中存在的贫液、半贫液吸收CO2性能以及富液解吸CO2性能进行考察,优选适用于半贫液脱碳工艺的胺液配方,并采用HYSYS软件建立半贫液工艺模型,对筛选出较优工艺配方下的工艺参数进行优化。结果表明:随着总胺浓度增加,贫液、半贫液吸收CO2性能及富液解吸CO2性能先增加后减小,较优总胺质量分数为40%;总胺质量分数一定时,随PZ添加量增加,贫液及半贫液吸收CO2性能先增加后减小,解吸CO2相对再生能耗先增加后降低,PZ较优添加质量分数为3%,之后随着PZ添加量的增加,解吸CO2相对再生能耗又缓慢升高,较优胺液配比(质量分数)为37%MDEA+3%PZ;模拟得到较优工艺参数为再沸器温度386.15 K,贫液吸收温度323.15 K,贫液循环量253 m3/h、半贫液循环量1147 m3/h。
    研究报道
    反应时间对重油悬浮床加氢裂化反应的影响
    崔敏,韩亚鹏,杨腾飞,邓文安,李传
    2020, 36(4):  823-831.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2020.04.020
    摘要 ( 141 )   PDF (4798KB) ( 227 )  
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    以环烷酸钼为催化剂,考察反应时间对委内瑞拉常压渣油悬浮床加氢裂化反应产物和催化剂抑制生焦能力的影响,并采用四组分分析法、SEM、XPS等手段对体系胶体稳定性、焦炭形貌、催化剂表面Mo元素的形态及相对含量进行分析。结果表明:随反应时间的延长,原料转化率和轻油、焦炭产率升高,催化剂抑制生焦能力先提高后降低,其表面加氢活性较强的Mo4+位较难生成焦炭;体系胶体稳定性、催化剂表面Mo元素相对含量和焦炭产率的变化趋势一致,说明反应时间对重油悬浮床加氢裂化反应的影响主要表现在影响体系胶体稳定性和焦炭覆盖催化剂活性金属的程度。
    煤焦油催化裂解过程钙-镁催化剂的抗积碳性能
    颜浩,巩明鑫,王金玉,王翠苹
    2020, 36(4):  832-838.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2020.04.021
    摘要 ( 163 )   PDF (2120KB) ( 202 )  
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    采用两段式固定床反应器进行了煤焦油Ca-Mg催化裂解的实验研究,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及比表面积测试(BET)等手段表征反应前后Ca-Mg催化剂的物化特性,考察了添加Fe2O3助剂对Ca-Mg催化剂抗失活性能的影响。结果表明:长时间裂解反应中积炭叠加导致Ca-Mg催化剂失活,当积炭率达到3%~5%时,出现焦油裂解率降低的拐点;Ca-Mg催化剂中Fe2O3的加入,因积炭与Fe2O3发生慢速固-固反应,明显延迟了Ca-Mg催化剂活性拐点的出现,从而提高了Ca-Mg催化剂的抗积炭性能。
    基于ICP-MS/MS分析微量金属元素的原油产地溯源
    杨雯懿,郝婧,黄建华,聂西度
    2020, 36(4):  839-847.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2020.04.022
    摘要 ( 168 )   PDF (1215KB) ( 230 )  
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    建立电感耦合等离子体串联质谱(ICP-MS/MS)法测定原油中微量金属元素的分析方法,结合聚类分析(CA)建立判别模型,进行原油产地溯源研究。原油样品经微波消解处理后,采用ICP-MS/MS测定其中18种微量金属元素Mg、Al、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Rb、Sr、Mo、Ag、Cd、Ba、Pb的质量分数。在MS/MS模式下的碰撞反应池(CRC)中,应用O2或NH3/He为反应气可消除多原子离子对轻质量元素的干扰,采用国际标准物质燃油(NIST SRM 1634c)验证了分析方法准确可靠性,并利用多种微量金属元素质量分数的比值进行聚类分析。方法的检出限为0.43~59.2 ng/L,相对标准偏差(RSD)不大于4.82%;CA将18种原油聚为4大类,可实现原油产地的初步判别。通过微量金属元素的ICP-MS/MS分析,并结合CA能够对原油进行有效的产地溯源和判别。
    纳米材料改性沥青的制备及分散稳定机理
    王佳,蔡斌,马华宝
    2020, 36(4):  848-856.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2020.04.023
    摘要 ( 150 )   PDF (2223KB) ( 161 )  
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    采用纳米CaCO3、纳米ZnO和纳米TiO2复配纳米材料对SBS沥青进行改性,并优化了制备工艺条件;研究了表面活性剂纳米材料在SBS沥青中的改性机理。结果表明:纳米CaCO3、纳米ZnO和纳米TiO2质量分数比为1∶2∶1、总添加质量分数为4%时,对SBS沥青的改性效果和经济性最好;在反应温度170~180 ℃、反应时间40 min、最高剪切速率为7000 r/min、剪切次数为2次时,制备的纳米改性沥青的综合性能最优。纳米材料提高了沥青的热稳定性,增强了沥青的抗老化性能;非离子表面活性剂在纳米粒子表面形成反胶束,改变了纳米粒子表面性质,使得纳米材料在沥青中可以均匀分散和稳定存在。
    甲醇与一氧化碳制芳烃反应机理
    贺振富
    2020, 36(4):  857-865.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2020.04.024
    摘要 ( 165 )   PDF (1547KB) ( 223 )  
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    甲醇与一氧化碳(CO)反应制芳烃是煤制芳烃技术重大突破。以杂化轨道理论和对含Si、Al元素催化剂酸中心认识为理论依据和研究方法,以反应物分子与催化剂B酸中心相互作用为切入点,分析其相互作用,揭示甲醇与CO制芳烃反应机理。结果发现:甲醇与CO制芳烃反应过程分为5步:(1)B酸中心释放H+攻击甲醇分子中C-O键,C-O键断裂生成甲基碳正离子(CH3+),B酸中心失活;(2)失活B酸中心从CH3+获得H+,反应生成中间体C↑↓〇H2,C↑↓〇H2中C原子外层有1对孤对电子(e-)和1个空轨道,失活的B酸中心获得H+后恢复活性;(3) C↑↓〇H2与CO反应生成中间体C↑↓↑〇H和C↑,↑↑H;(4)6个C↑↓↑〇H或6个C↑,↑↑H可以形成苯环结构,但构成方式不同;(5)C↑↓〇H2与苯环反应生成混合芳烃。
    综述
    分子筛和金属有机骨架材料用于乙烯/乙烷分离的研究进展
    边青敏,忻睦迪,邹亢,徐广通
    2020, 36(4):  866-877.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2020.04.025
    摘要 ( 171 )   PDF (1470KB) ( 246 )  
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    在石油工业中,乙烯和乙烷由于分子尺寸和物化性质相近,具有很大的分离难度。与高能耗的深冷分离方法相比,以多孔材料(如分子筛等)作为吸附材料的吸附分离法可在常温下实现乙烯和乙烷的分离,具有低成本、低能耗等特点,在乙烯和乙烷的低能耗分离方面展现出了很大的潜力。笔者归纳了近30年来研究应用最为广泛的两类多孔材料(分子筛和金属有机骨架材料(MOFs))的晶体和孔道结构、改性方法及其乙烯/乙烷主要分离机理和应用效果。研究对比发现:分子筛类吸附材料对乙烯和乙烷具有较高的分离选择性以及优异的稳定性,但吸附容量较为一般;MOFs由于具有便于调控的骨架以及丰富的孔道结构,对乙烯和乙烷展现出了优异的吸附分离性能,然而其结构稳定性以及分离选择性仍有很大提升空间。依据分子筛和MOFs各自在乙烯/乙烷吸附分离方面表现出的优势,提出了二者在乙烯/乙烷吸附分离方面的研究趋势及发展方向。
    智能优化算法及人工神经网络在催化裂化模型分析中的应用进展
    杨帆,周敏,金继民,曹军
    2020, 36(4):  878-888.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2020.04.026
    摘要 ( 177 )   PDF (1488KB) ( 223 )  
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    催化裂化是一个由多种高度非线性和相互强关联因素影响的复杂工艺过程,对其工艺过程和产品收率优化的数学建模分析一直是石油加工领域研究的热点和难点。集总动力学模型是机理分析层面最为常用的研究方法。选用合适而快捷的参数估算和求取方法,是集总动力学模型构建过程中的重要一环。遗传算法、粒子群算法和模拟退火算法等智能算法一定程度上克服了经典算法对初值依赖性,难寻找全局最优的问题,同时还保证了算法的收敛性,对于集总动力学模型的发展起到了极大的促进作用。此外,通过构建原料油性质、催化剂性质、操作条件和产品分布之间的神经网络模型,可以从统计学的角度找到产物分布的影响机制,分析得到常规集总分析方法忽略的一些因素,且可对产物分布进行进一步的预测,是构建催化裂化分析模型的一种新型且有效的手段。笔者对现有关于人工智能算法在催化裂化工艺模型构建中应用的研究成果做一整理,以期对后续的研究提供帮助。