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当期目录

    2021年 第37卷 第1期    刊出日期:2021-01-25
    研究报告
    丙烯酸聚合物刷脱除原油中卟啉镍的实验研究
    刘思源, 耿桐, 许军, 任满年, 曹发海
    2021, 37(1):  1-9.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2021.01.001
    摘要 ( 180 )   PDF(mobile) (5900KB) ( 55 )  
    相关文章 | 计量指标
    为探寻高效、无腐蚀的原油脱镍剂,以SiO2为核、聚丙烯酸(PAA)为壳,利用自由基调聚法,合成具有核-壳结构的聚合物刷(PAA@SiO2)。通过红外光谱、热重分析和扫描电镜对PAA@SiO2进行了表征,并结合电脱盐工艺考察了PAA@SiO2对原油中卟啉镍的脱除效果,分析了原油中卟啉镍的脱除机理。结果显示:合成的PAA@SiO2中PAA的接枝质量分数和摩尔质量分别达到7.03%和351.5 g/mol;当PAA@SiO2脱镍剂用量为6000μg/g、水/油质量比为0.08、电脱盐温度为125 ℃、电脱盐低压场强为600 V/cm、高压场强为1200 V/cm时,3次连续脱镍实验后的原油脱镍率高达89.9%。因此,核-壳结构的PAA@SiO2聚合物刷可有效脱除原油中的金属镍,为原油脱金属剂的结构设计提供了新思路。
    2-苯基环己硫醇在γ-Al2O3和SiO2负载的WS2催化剂上的脱硫反应
    刘盛男, 周学荣, 李翔. 王安杰. 王琳
    2021, 37(1):  10-23.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2021.01.002
    摘要 ( 125 )   PDF(mobile) (8533KB) ( 22 )  
    相关文章 | 计量指标
    合成了2-苯基环己硫醇(2-PCHT);通过等体积浸渍法制备了分别以γ-Al2O3和SiO2作载体的WS2催化剂,采用X射线衍射(XRD)、N2物理吸附和透射电镜(TEM)技术对催化剂进行表征。在临氢和非临氢(Ar)条件下研究了2-PCHT在WS2/ Al2O3和WS2/SiO2催化剂上的脱硫反应。结果表明:在240 ℃和5.0 MPa H2条件下,2-PCHT在WS2催化剂上主要通过β消除、氢解和脱氢3条平行路径脱硫,其中β消除和氢解并重,β消除反应速率快于氢解;非临氢条件下,主要通过β消除、C-S键均裂(或氢解)及脱氢3条平行路径脱硫,并以β消除为主;哌啶对β消除路径的抑制作用最大、对脱氢路径作用次之,但对氢解几乎没有影响,并促进了C-S键均裂;WS2/ Al2O3的反应活性优于WS2/SiO2,可能与其活性组分的分散度较高有关;临氢条件下,2-PCHT的反应动力学可以用假一级模型描述;但其在非临氢条件下则不能用简单的幂函数拟合,可能归因于环烷基C-S键断裂机制的复杂性。
    氮化物对多孔ZSM-5沸石和Al2O3负载NiMo催化剂加氢脱硫性能的影响
    和法端, 张磊
    2021, 37(1):  24-31.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2021.01.003
    摘要 ( 170 )   PDF(mobile) (2225KB) ( 14 )  
    相关文章 | 计量指标
    分别以多级孔ZSM-5沸石(ZSM-5-H)和γ-Al2O3为载体,制备了NiMoS/ZSM-5-H和NiMoS/γ-Al2O3催化剂,采用X射线衍射(XRD)、N2吸附-脱附、氨气程序升温脱附(NH3-TPD)等分析方法对催化剂的结构和性质进行了表征,考察了碱性氮化物喹啉和非碱性氮化物吲哚对4,6-二甲基二苯并噻吩(4,6-DMDBT)和二苯并噻吩(DBT)在2种催化剂上加氢脱硫性能的影响。结果表明:与ZSM-5相比,γ-Al2O3具有更大的介孔体积和更强的表面酸性。在不存在含氮化合物的情况下,NiMoS/ZSM-5-H催化剂对4,6-DMDBT加氢脱硫性能高于NiMoS/γ-Al2O3催化剂;含氮化合物的加入导致NiMoS/ZSM-5-H催化剂对4,6-DMDBT的加氢脱硫活性低于NiMoS/γ-Al2O3催化剂,主要原因是含氮化合物强烈地抑制了4,6-DMDBT的转化,但对DBT的加氢脱硫几乎无影响。
    折流式外取热器内传热强化特性
    刘璐, 姚秀颖, 李建涛, 卢春喜
    2021, 37(1):  32-43.  doi:10.3969/.j.issn.1001-8719.2021.01.004
    摘要 ( 210 )   PDF(mobile) (4271KB) ( 14 )  
    相关文章 | 计量指标
    为解决流化催化裂化(FCC)外取热器的取热负荷不足问题,提出了一种新型折流式外取热器,即在工业常用的下流式外取热器的基础上,沿催化剂流动方向增设若干折流板。通过大型冷模实验分别测量了下流式和折流式外取热器密相区和稀相区的传热系数,结果表明:在密相区和稀相区,折流式外取热器的传热系数均大于下流式外取热器,其中密相区和稀相区的传热系数的相对增长量分别为26.9%~267.9%和31.6%~152.5%。在折流式外取热器的密相区,传热系数得到强化,主要是因为颗粒径向流动的增加、密相床层的轴向混合的增强和气泡尺寸的变小;在稀相区,主要是由于颗粒流沿折流板以“折流”形式流动,增长了颗粒的过流路径,同时折流板上的开孔使催化剂分布更加均匀,提高了颗粒与换热管的接触分率。由于下流式和折流式外取热器内密相区传热系数均远大于稀相区,因此密相区为主要换热区域。建立了2种外取热器的密相区传热系数关联式,其计算值与预测值间相对误差小于20%。
    Michael加成衍生化结合气相色谱-质谱法测定汽油馏分中的硫醇化合物
    张文青, 王乃鑫, 王威, 刘泽龙, 蔡新恒
    2021, 37(1):  44-54.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2021.01.005
    摘要 ( 103 )   PDF(mobile) (2790KB) ( 21 )  
    相关文章 | 计量指标
    建立了基于Michael加成反应结合气相色谱-质谱测定汽油中硫醇化合物的方法。以苯基乙烯基砜(PVS)为衍生化试剂,4-二甲氨基吡啶(DMAP)为催化剂,甲醇为溶剂,反应迅速且各硫醇单体转化率均在99%以上。采用气相色谱质谱(GC-MS)测定汽油中硫醇化合物单体,并对C1~C8烷基硫醇进行定量分析,同时对焦化汽油、催化裂化汽油中的烷基硫醇化合物进行定量分析。结果表明:该测定方法对于13种烷基硫醇的定量标准方程在其质量浓度为1~200 mg/L范围内呈现良好的线性关系,相关系数在0.9985~0.9997 之间,加标回收率处在74.1%~124.6%,相对标准偏差(RSD)均小于5%。汽油中硫醇化合物集中分布在C2~C3的低碳数硫醇中,占总硫醇化合物的60%以上。焦化汽油中硫醇化合物含量较高,含较多的正构硫醇;而催化裂化汽油硫醇化合物含量相对较低,同碳数异构硫醇的相对含量多大于正构硫醇含量。
    短链二烷基多硫的热裂解
    吴明清, 吴晓颖, 潘罗奇, 曾光乐, 李涛
    2021, 37(1):  55-66.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2021.01.006
    摘要 ( 81 )   PDF(mobile) (3347KB) ( 8 )  
    相关文章 | 计量指标
    以90~120 ℃石油醚为模拟轻烃,以二甲基二硫、二乙基二硫、二叔丁基二硫、二甲基三硫和二乙基三硫为代表性二烷基多硫,在高压反应釜内进行轻烃中微量多硫的热裂解反应,考察反应条件对二烷基多硫的热裂解反应的影响,并采用气相色谱测定二烷基多硫的热裂解产物。结果表明:反应温度、反应压力显著影响短链二烷基多硫的热裂解反应;二烷基多硫的热裂解产物主要是硫醇、H2S和二烷基硫醚;二烷基三硫先歧化反应生成二烷基二硫及二烷基四硫后继续裂解;相同烷基的二烷基多硫分子中硫原子数越多,或相同硫原子数的二烷基多硫分子的烷基越大,硫化物的热稳定性越差。在压力为1.0 MPa时,二甲基二硫、二甲基三硫、二叔丁基二硫的热裂解起始温度分别为213、161及 143 ℃。升高温度可促进热裂解反应,当反应温度由210 ℃(关联压力1.2 MPa)升至330 ℃(关联压力6.5 MPa)时,二甲基二硫热裂解率可由0升为95%以上;当反应温度由120 ℃(关联压力0.20 MPa)升至310 ℃(关联压力5.3 MPa)时,二甲基三硫在120 min内的热裂解率可由0升至95%。增大压力可抑制烷基多硫的热裂解反应,在290 ℃下当反应压力由3.3 MPa升至4.7 MPa时,二甲基二硫在120 min内的热裂解率由90%降至25%;在210 ℃下当反应压力由1.2 MPa升至2.4 MPa时,二甲基三硫在120 min内的热裂解率由36%降至0。调整反应温度和压力,可在一定程度上控制二烷基多硫的热裂解反应程度及产物分布。
    基于汽油分子组成的辛烷值模型开发
    桂晓娇, 王杭州, 纪晔, 孙宝文, 魏强, 段伟
    2021, 37(1):  67-78.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2021.01.007
    摘要 ( 437 )   PDF(mobile) (2773KB) ( 51 )  
    相关文章 | 计量指标
    建立了一种基于Ghosh RON模型的改进了分子组成的预测汽油辛烷值的模型,能够通过调合组分分子组成和调合比例预测调合汽油产品的研究法辛烷值。该改进模型以汽油馏分的488种烃分子及含氧化合物为基础,并综合考虑了总芳烃与总烷烃、总烯烃、总环烷烃、含氧化合物4类组分之间的相互作用对辛烷值的影响。采用改进模型对直馏石脑油、重整生成油、催化汽油等炼油厂多种汽油调合组分(实测研究法辛烷值为45~108)进行预测,预测结果的标准误差为0.21。针对调合过程,预测6种不同辛烷值的调合汽油产品,改进模型预测结果的标准误差为0.69。改进模型不受调合组分数量、种类及性质的限制,对不同来源的汽油调合组分及调合汽油产品均有较好的预测精度。
    基于数据驱动的蜡油加氢装置产品预测与多目标操作优化
    田水苗, 曹萃文
    2021, 37(1):  79-87.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2021.01.008
    摘要 ( 189 )   PDF(mobile) (7549KB) ( 9 )  
    相关文章 | 计量指标
    依据某炼油厂蜡油加氢装置生产数据,采用Aspen HYSYS对该装置进行机理建模,并用分层随机抽样法验证机理模型的有效性;然后以正常生产的28种减压蜡油和焦化蜡油进料量分区,运行机理模型,扩充了产品预测数据集。在此基础上,利用BP神经网络建立蜡油加氢装置的产品预测数据驱动模型,来预测精制蜡油流量,精制蜡油中硫、氮的质量分数,石脑油、液化气和燃料气的流量;最后以最小化精制蜡油中硫、氮的质量分数为目标进行在线操作优化。仿真结果表明:BP神经网络模型具有较高的产品预测精度,其平均绝对误差为6.286×10-3,均方误差为5.631×10-5;依据多目标优化结果调节操作参数,可降低精制蜡油中硫、氮的质量分数。
    管柱式气-液分离器溢流压力降计算模型
    王亚安, 陈建义, 叶松, 岳题, 杨洋, 韩明珊
    2021, 37(1):  88-99.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2021.01.009
    摘要 ( 207 )   PDF(mobile) (5500KB) ( 7 )  
    相关文章 | 计量指标
    溢流压力降是评价管柱式气-液分离器(Gas-liquid cylindrical cyclone,GLCC)分离性能的重要指标,目前尚未形成有效的预测方法。为了准确预测GLCC溢流压力降,笔者基于压力降沿程分布理论,结合实验观测数据,综合考虑分离器结构参数、气-液相操作参数及物性参数,建立了GLCC溢流压力降的半理论-半经验模型。该模型首次将GLCC溢流压力降分为3部分,即入口(I区)损失、筒体(II区)损失及出口(III区)损失;并且在筒体损失的计算中,考虑了不同气、液相流型的分布及液滴携带因素对压力降的影响。该模型既可用于计算气-液两相溢流压力降,也可计算单气相溢流压力降。将该模型计算值与实验测量值进行对比,其相对误差在25%以内,说明该模型精度较高,建模方法可行。
    叔丁醇-乙醇-水分离的萃取精馏节能设计与动态控制
    王晓红, 丁欣, 李文魁, 陈敬轩, 李明高
    2021, 37(1):  100-112.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2021.01.010
    摘要 ( 147 )   PDF(mobile) (7615KB) ( 23 )  
    相关文章 | 计量指标
    针对工业实例分离叔丁醇-乙醇-水三元共沸物,设计了常规三塔萃取精馏(CTCED)及节能型多侧线塔萃取精馏(EDCMR)分离流程。通过稳态优化对2种流程进行对比,基于以年度总费用(TAC)最低为目标的稳态优化后可以得出,多侧线塔萃取精馏流程的TAC比常规三塔萃取精馏流程降低了16.16%。在此基础上,对于多侧线塔萃取精馏流程,提出了双温度控制结构(CS1)和带有热负荷/进料流量前馈控制的组成-回流比控制结构(CS2)。在经±10%进料流量和进料组分扰动后,CS1的产物纯度可以在10 h内稳定,但无法恢复到扰动前水平;CS2的产物纯度可以在10 h内恢复到扰动前水平。
    FCC装置再生立管输送催化剂的影响因素
    彭威, 刘艳升, 黄炳庆, 向继刚
    2021, 37(1):  113-120.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2021.01.011
    摘要 ( 218 )   PDF(mobile) (2637KB) ( 12 )  
    相关文章 | 计量指标
    在1.0 Mt/a FCC装置上,考察了再生立管输送催化剂的影响因素和调控方法。通过测量不同工况时再生立管轴向压力和提升管反应温度,以及计算立管内表观气体速率,监测立管内部催化剂输送状态。结果表明:沿立管从上至下,立管轴向压力分布为非线性,压力梯度减小;反应温度波动幅度随松动风流量增加而增大。松动风流量为540 m3/h时,立管内气体表观速率范围为0.04~0.9 m/s;催化剂流态出现填充流是滑阀压降降低的主要原因。在松动风量、滑阀压降、反应温度等参数优化的基础上,建立了三者相互关联的立管操作控制图,提出了最佳松动风流量的概念,保障装置平稳运行。
    基于随机森林的不可靠数据化工过程故障诊断方法
    冯子芸, 王治红, 戴一阳
    2021, 37(1):  121-129.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2021.01.012
    摘要 ( 190 )   PDF(mobile) (9286KB) ( 13 )  
    相关文章 | 计量指标
    针对化工过程的监测数据存在数据缺失、漂移和卡死等不可靠现象可能严重影响故障诊断的准确性问题,提出了一种基于随机森林(RF)的故障诊断方法。利用训练集对RF分类器进行训练和调优,得到最优的RF分类器模型,确定决策树数量和随机属性个数,最后将存在不可靠变量的测试集数据输入RF分类器模型,利用随机森林方法的强抗干扰能力,实现对存在不可靠数据的化工过程进行诊断。将该方法应用到田纳西-伊斯曼(TE)过程的故障诊断,并与反向传播神经网络(BPNN)、径向基函数神经网络(RBFNN)和深度信念网络(DBN)方法相比,结果表明,基于RF的故障诊断方法能在数据不可靠的条件下,更加有效地检测并识别故障类型,在实际工业环境的应用中具有一定的优越性。
    煤直接液化重油胶质和沥青质中杂原子化合物的分子表征
    王琦, 毛学锋, 李文博, 曲思建, 李军芳, 钟金龙
    2021, 37(1):  130-138.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2021.01.013
    摘要 ( 200 )   PDF(mobile) (6003KB) ( 14 )  
    相关文章 | 计量指标
    采用傅里叶变换离子回旋共振质谱(FT-ICR MS)研究沸点大于360℃的煤直接液化重油中胶质、沥青质的组成,通过在分子水平上对杂原子化合物进行表征分析胶质、沥青质中杂原子类型、碳数分布和等效双键(DBE)。结果表明,煤直接液化重油中胶质及沥青质中杂原子化合物的分子组成十分复杂,采用正离子电喷雾结合高分辨傅里叶变换离子回旋共振质谱鉴定出了N1、N1O1、N2、N2O2、N2S1 5类不同分子组成的碱性氮化物和S1、S2 2种含硫化合物;采用负离子电喷雾鉴定出了N1、N1O1、N1O2、N2、N2O1、N2O2 6类非碱性氮化物和O1、O2、O3、O4、O5、O6、O1S1、O2S1、O3S1、O4S1 10类含氧化合物,其中碱性氮化物相对丰度较高的是N1类化合物,含硫化合物相对丰度较高的是S1类化合物,非碱性氮化物相对丰度最高的是N1O2类化合物,含氧化合物相对丰度最高的是O2类化合物。根据各类化合物的DBE和碳数分布,获得了煤直接液化重油中胶质、沥青质分子组成的重要信息。碱性N1类化合物主要母核结构是吡啶和喹啉为中心官能团的化合物,非碱性N1类化合物主要母核结构是苯并咔唑,S1类化合物主要以高缩合、长侧链的稠环含硫芳烃为主,O2类化合物主要母核结构是菲二酚及蒽二酚。
    加氢装置空冷器出口管道多元水-盐体系的冲刷腐蚀特性
    金浩哲, 许恒晖, 刘骁飞, 偶国富, 黄爱斌, 王金玲
    2021, 37(1):  139-147.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2021.01.014
    摘要 ( 177 )   PDF(mobile) (6760KB) ( 7 )  
    相关文章 | 计量指标
    基于工艺关联过程及流体仿真模拟,分析了某石化企业加氢反应产物空冷器(REAC)系统出口管道中多元腐蚀流分布规律,建立了包含铵盐结晶温度、NH4HS质量分数、最大壁面剪切应力、水相体积分数等参数的流动腐蚀表征预测体系,并通过测量腐蚀产物及腐蚀余量等来验证预测模型的准确性。结果表明:正常工况下,空冷器出口管道内无铵盐结晶风险,但存在冲蚀风险;水相中NH4HS的质量分数为1.56%,且腐蚀产物中存在S元素;冲蚀高风险区主要集中在空冷器出口管的三通主管轴线方向110~135 mm和水平管轴线方向60~70 mm处;该位置与实际腐蚀减薄严重区域基本吻合,预测精度约为91.67%。
    316L不锈钢在污水汽提塔顶循环系统的腐蚀特性
    吕文超, 偶国富, 刘骁飞, 许恒晖
    2021, 37(1):  148-156.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2021.01.015
    摘要 ( 165 )   PDF(mobile) (7781KB) ( 8 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    设计、搭建了循环流动实验装置,模拟污水汽提装置塔顶循环系统腐蚀环境,采用电化学测试方法和表面分析技术,对316L不锈钢(316L SS)在污水介质中的腐蚀行为和特性进行了研究。实验结果表明,316L SS在污水介质中的腐蚀形态为局部点腐蚀,腐蚀表面具有弥散分布的点蚀坑。污水介质中NH4Cl含量和介质流速是影响 316L SS 腐蚀速率的关键因素。当污水介质中NH4Cl质量分数小于4.0%时,腐蚀体系阻抗较大,316L SS的阳极极化曲线表现为典型的溶解、钝化和点蚀过程;当NH4Cl质量分数大于4.0%时,极化曲线不具有明显的钝化区,且此时体系的阻抗半径急剧减小,表明316L SS表面未形成完整的钝化膜,材料耐蚀性降低。当污水中NH4Cl质量分数为4.0%、介质流动速率大于1.0 m/s时,316L SS腐蚀速率急剧升高。
    喷油参数对PODE/柴油混合燃料燃烧污染物排放的影响
    嵇乾, 王天婷, 刘军恒, 孙平, 高婉莹, 杨晨
    2021, 37(1):  157-167.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2021.01.016
    摘要 ( 135 )   PDF(mobile) (5933KB) ( 9 )  
    相关文章 | 计量指标
    以柴油(P0)、聚甲氧基二甲醚(PODE)/柴油混合燃料(P10和P20)为对象,在高压共轨柴油机上,考察其在不同喷油压力和喷油正时下的燃烧排放特性及颗粒物排放规律。结果表明:随混合燃料中PODE体积分数的增加,燃料燃烧缸内压力和放热率峰值有所降低;随着喷油压力的提高,3种燃料的CO、碳氢化合物(HC)和烟度排放均明显下降,NOx排放有所上升,排气颗粒的峰值数量浓度不断降低,其中积聚态颗粒占比降低,核态颗粒占比增加;推迟喷油可以降低NOx排放,但会增加CO、HC和烟度排放,颗粒的数量浓度有所增加;3种燃料中,P10燃料NOx生成量和排气颗粒的几何平均直径受喷油压力和喷油正时影响最小。
    Pseudomonas aeruginosa菌的原油除蜡降黏性能
    王卫强, 吴尚书, 崔静, 鲍天宇, 张海娟, 张政一
    2021, 37(1):  168-175.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2021.01.017
    摘要 ( 128 )   PDF(mobile) (4287KB) ( 9 )  
    相关文章 | 计量指标
    采用单细胞Raman-D2O同位素标记技术确定了5种原油嗜蜡菌中的优势菌种;考察了其最佳生长条件,并对其代谢产物及其对原油的除蜡降黏性能进行测定。结果表明:优势原油嗜蜡菌种为SS1,属于铜绿假单胞菌属(Pseudomonas aeruginosa);其最佳生长条件为温度36 ℃、pH值7、NaCl质量浓度5 g/L;该菌种在生长代谢过程中产生糖脂类生物表面活性剂,乳化系数高达63.75%;用该菌种对原油处理120 h后,原油蜡降解率为53.16%,析蜡点及析蜡高峰点均有所降低;在36 ℃下,其对原油降黏率达到72.84%。
    研究报道
    碱处理对ZSM-5分子筛多级孔道结构和扩散性能的影响
    史延强, 陈帅, 孙立杰, 郑爱国, 徐广通
    2021, 37(1):  176-180.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2021.01.018
    摘要 ( 154 )   PDF(mobile) (3234KB) ( 45 )  
    相关文章 | 计量指标
    以氢氧化钠水溶液处理ZSM-5分子筛,调变分子筛内部孔道结构。使用“零长柱”(ZLC)方法研究不同碱处理时间下环己烷探针分子在ZSM-5分子筛中扩散系数的变化;使用Ar吸附-脱附手段表征碱处理前后样品中微孔和介孔体积、孔径分布变化;并结合透射电镜(TEM)表征研究了不同碱处理扩孔程度下ZSM-5分子筛中介孔的变化和孔道的连通情况,建立表征多级孔分子筛中孔道的连通性和定量评价扩孔效果的方法。结果表明:碱处理反应增加了ZSM-5分子筛中的介孔体积并改善了探针分子的扩散性能;随着碱处理时间增加,介孔中孔径大于10 nm的孔道比例逐渐提高,进一步改善了孔道间的连通性。
    纳米HZSM-5的酸性调控及其催化苯和稀乙烯制乙苯
    段欣瑞, 李孝国, 张永坤, 边凯, 张安峰, 侯章贵, 郭新闻
    2021, 37(1):  181-189.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2021.01.019
    摘要 ( 97 )   PDF(mobile) (4260KB) ( 12 )  
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    采用硅溶胶、氯化铝、四丙基溴化铵(模板剂)为原料,在水热条件下合成纳米HZSM-5分子筛。以此为母体,在焙烧脱除模板剂前,用硝酸酸洗处理不同时间,得到一系列外表面酸量不同的纳米HZSM-5分子筛,并以此制备催化剂。采用XRD、SEM、NH3-TPD、XRF、XPS和Py-FTIR等手段对硝酸酸洗前后的纳米HZSM-5分子筛进行表征,考察纳米HZSM-5分子筛在硝酸酸洗处理后酸量、外表面酸分布的变化以及制备的催化剂对催化苯和稀乙烯烷基化反应性能的影响。结果表明:硝酸酸洗处理能改变纳米HZSM-5酸量和外表面的酸分布,与母体相比,硝酸酸洗处理16 h得到的分子筛外表面酸中心最少;以酸洗16 h的HZSM-5分子筛(Z160-N-16)制备催化剂(Z160-N-16-C),在360 ℃、1.4 MPa、n(Benzene)∶n(Ethylene)=1、乙烯质量空速1.5 h-1条件下催化苯和稀乙烯烷基化反应,苯的转化率、乙基(乙苯和二乙苯)的选择性和分别为37%和96%;该催化剂的积炭速率降至以母体分子筛制备催化剂的50%,副产物二甲苯的质量分数降低了20%。
    水力空化场苯-甲醇低温烷基化制备二甲苯
    陈吉超, 马凤云, 刘景梅, 钟梅, 李学宽, 魏贤勇, 殷双杰
    2021, 37(1):  190-200.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2021.01.020
    摘要 ( 152 )   PDF(mobile) (5288KB) ( 10 )  
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    基于文丘里型空化管的水力空化场强化,苯与甲醇在低温下进行烷基化反应;采用气相色谱质谱联用分析反应产物,考察反应条件对反应效果的影响,并根据产物分布,推测并验证了反应历程。结果表明:在水力空化条件下,苯与甲醇在低温下发生了烷基化反应,其主要反应产物为甲苯、二甲苯和乙苯。最佳反应条件为:空化管入口压力0.4 MPa,反应终温40 ℃,苯摩尔分数20%,时间40 min。该反应历程为:在水力空化场强化下,苯与甲醇解离生成·C6H5、·H、·CH3和·OH,继而·C6H5与·CH3和·H发生自由基串联反应,依次生成烷基苯和烷基环烷烃,·OH与·C6H5或·H发生自由基反应,分别生成苯酚或水。
    Co3O4/CNTs复合电极材料的水热法合成及电化学性能
    苏暐光, 王文鑫, 史雨晨, 张策, 宋旭东, 王焦飞, 白永辉, 姚敏, 于广锁
    2021, 37(1):  201-209.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2021.01.021
    摘要 ( 158 )   PDF(mobile) (5382KB) ( 7 )  
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    为了考察CNTs使Co3O4/CNTs导电性和Co3O4分散性的提高对增大复合电极材料比电容的影响,以Co(NO3)2·6H2O和CNTs为原料,通过水热法成功制备了Co3O4和Co3O4/CNTs复合电极材料,并采用TEM和XRD表征了复合材料的粒径大小、微观形貌和物相结构等物性,测试了Co3O4和Co3O4/CNTs的循环伏安(CV)、恒电流充放电(GCD)和电化学阻抗(EIS)等电化学性能。结果表明:由于CNTs的分散作用,复合材料中Co3O4的粒径从87 nm减小到13 nm,且具有尖晶石结构的Co3O4纳米粒子主要负载在CNTs的外表面;Co3O4/CNTs 复合材料的比电容和电容保持率均远高于Co3O4,且其导电性能提高对比电容增加的贡献远高于Co3O4粒径减小的贡献;经过2000次充放电循环后,Co3O4/CNTs复合材料的比电容保持在180 F/g左右,表现出良好的倍率性能和循环稳定性。
    高性能煤基活性炭的制备与性能评价
    查春梅, 王伟, 王力, 王斌, 马飞龙
    2021, 37(1):  210-217.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2021.01.022
    摘要 ( 157 )   PDF(mobile) (3678KB) ( 4 )  
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    针对煤基活性炭性能不佳的问题,以太西煤(TX)和灵武煤(LW)为原料,通过对配煤、炭化、活化等工艺的优化,从而制备一种高性能活性炭,并对制备的活性炭进行孔结构表征和柴油吸附脱硫性能评价。结果表明,该活性炭制备的优化工艺条件为:配煤质量比为89%TX+11%LW、活化剂(KOH)质量分数0.8%、炭化温度600 ℃、升温速率为10 ℃/min;活化温度850 ℃。改进工艺后煤基活性炭的比表面积和微孔面积与椰壳活性炭相近,分别为984.94 m2/g和713.30 m2/g;其吸附脱硫性能达到或超过了椰壳活性炭的性能。
    甲烷干重整反应中CO2解离路径的分子模拟
    赵晓光, 曲亚坤, 张荣俊
    2021, 37(1):  218-223.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2021.01.023
    摘要 ( 205 )   PDF(mobile) (4662KB) ( 11 )  
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    采用量子化学计算方法考察Ni基催化剂上甲烷干重整反应中CO2解离路径的能量、结构和电荷分布。计算结果表明,CO2的直接解离和氢助解离路径总体都是吸热反应。其中活化能较低的路径为:CO2中碳原子先被氢进攻生成甲酸基(—COOH),随后甲酸基(—COOH)裂解生成CO(g)和—OH。CO2更容易沿此活化能较低的路径解离。随后分析了CO2分子内Mulliken电荷分布等性质,进一步解释了CO2氢助解离路径的电子转移过程,为设计具有更高活性和抗积炭性能催化剂提供理论基础。
    气化细渣与原料煤的混合燃烧特性
    徐文静, 李平, 王凤, 阚浩勇, 闫瀚文, 胡修德, 郭庆杰
    2021, 37(1):  224-229.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2021.01.024
    摘要 ( 187 )   PDF(mobile) (1345KB) ( 7 )  
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    利用热重分析仪对气化细渣单独燃烧及与动力原料煤混合燃烧特性进行研究,考察了掺混比例对混合燃烧特性的影响,分析了混合燃烧过程中的交互作用和反应动力学。结果表明:气化细渣和原料煤掺烧存在一定的协同效应;掺混原料煤的比例越高,混合燃料燃烧反应的活化能越低,其可燃性和综合燃烧特性越好。这可为改进气化细渣的燃烧特性,有效利用气化细渣的热值,降低固废量研究提供参考。
    全二维气相色谱-四级杆质谱联用分析吉林市售汽油组分
    张原, 李嵬, 张冠男, 白利文, 张景顺, 朱军, 刘占芳, 孙玉友
    2021, 37(1):  230-238.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2021.01.025
    摘要 ( 89 )   PDF(mobile) (2617KB) ( 11 )  
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    用全二维气相色谱-四级杆质谱联用(GC×GC-qMS)对汽油样品进行定性、定量分析,考察了进样方式、程序升温和调制周期3个因素对分离效果的影响。用6种直链烷烃、2种烯烃、2种环烷烃和11种芳香烃组成的混合标准溶液对各族组分的响应值进行校正。结果表明:汽油样品中直链烷烃、支链烷烃、环烷烃、烯烃、烷基苯、茚系和萘系等各族组分在优化条件下均得到较好分离;采用优化方法对吉林市采集到的92#、95#、98#汽油样品进行组分分析,实现了对3种标号汽油样品的识别;GC×GC-qMS适用于组分接近的复杂体系样品的分析,是一种可实现汽油成分精确表征的实用方法。