异丁烷脱氢工业化技术概述及其国产化分离工艺开发

概述了国外主流异丁烷脱氢工艺,分析了反应产物分离工艺特点。由于异丁烷脱氢反应产物含有大量的氢气、甲烷、乙烯、丙烯等轻组分,采用精馏分离时,需要较低的温度,因此国外工艺均采用冷箱或低温分离单元。为避免采用冷箱或低温分离单元,在研究中选用了吸收分离方法,开发了一种由吸收塔、解吸塔及脱C4塔组成的吸收分离流程。以10万t/a异丁烷脱氢装置为例,采用C8抽余油作为吸收剂,分析了上述流程的分离效果、公用工程消耗、能耗及操作费用。研究结果表明,吸收分离异丁烷脱氢反应产物,在技术上可行,可以作为国产化异丁烷脱氢工艺技术的一部分。     

反应条件对环己醇低温脱氢过程的影响

在固定床反应器中,采用Cu系催化剂研究了环己醇低温脱氢合成环己酮的反应,考察了反应温度、反应压力、空速和原料组成对环己醇低温脱氢转化率和选择性的影响。确定较佳的反应条件为:反应温度264～272℃,反应压力为常压,空速0.6～0.8 h~(-1),还应控制原料中环己酮和杂质的含量。在264℃、常压、空速0.8 h~(-1)的条件下,环己醇转化率为65.6%,环己酮选择性为99.0%。     

固定床反应器中直接法合成甲基氯硅烷

在固定床反应器中,对不同反应压力下直接法合成甲基氯硅烷的原料氯甲烷及硅粉的转化率进行了研究。采用氯原子守恒的方法计算氯甲烷的转化率,并提出对反应后固体残留物进行热解重量分析(TGA)得到硅粉平均转化率的新测量方法。研究表明,在相同反应压力下,原料氯甲烷的转化率和副产物甲基三氯硅烷的选择性随反应时间的变化具有相同趋势。在一定压力范围内,氯甲烷和硅粉的平均转化率均随反应压力的升高而提高,提高反应压力有助于优化反应过程。     

强酸性阳离子交换树脂催化合成乙酸脱氢芳樟酯

采用强酸性阳离子交换树脂为催化剂,以脱氢芳樟醇和乙酸酐为原料合成乙酸脱氢芳樟酯,考察了离子交换树脂的处理方法、催化剂用量以及反应条件等因素对反应结果的影响。当n(脱氢芳樟醇):n(乙酸酐)=1:1.2、反应温度80℃、催化剂用量为醇酐总质量的5%、反应时间为3.5h时,反应的转化率和选择性分别达到80%和90%以上。     

钛酸异丙酯催化脱氢芳樟醇合成柠檬醛

以钛酸异丙酯为主催化剂,氯化亚铜为助催化剂,在氮气保护和有机酸的存在下,研究了脱氢芳樟醇经迈耶－舒斯特重排反应合成柠檬醛.优化的反应条件如下:n(钛酸异丙酯):n(氯化亚铜)=4:1,催化剂(钛酸异丙酯+氯化亚铜)和对甲基苯甲酸的用量分别为原料脱氢芳樟醇质量的3.5%和10%,在110℃下反应3h,得到脱氢芳樟醇的转化率为98.8%,生成柠檬醛的收率为88.4%.采用水蒸气蒸馏的方法分离反应液,得到纯度≥97%的柠檬醛,采用FTIR对产物进行表征,确定了产品柠檬醛中所含有的主要杂质.最后,探讨了脱氢芳樟醇合成柠檬醛的反应机理.     

2，6-二甲基萘合成工艺研究新进展

介绍了近年来国内外对合成PEN的基本原料2,6-二甲基萘研究开发的一些新工艺路线,重点是介绍以甲苯、二甲苯、混合二甲苯、萘、甲基萘和丁二烯等原料的工艺路线。一般通过烷基化、环化、脱氢和异构化等反应步骤合成2,6-二甲基萘。其中以邻二甲苯与丁二烯为起始原料报道最多:第1步反应生成OTP的选择性为80%,其后环化转化率达100%,接着进行脱氢反应,反应转化率达90%以上,反应得到的1,5-DMN和1,6-DMN的总选择性大于90%。这两个异构体容易异构化为富含2,6-DMN的混合物,再经过结晶和分离即得2,6-DMN产物,这是一条适合规模工业化生产的路线。     

Ru-Pd双金属负载型催化剂催化吡啶偶联合成2,2'-联吡啶

制备了Ru-Pd双金属负载催化剂,系统考察了工艺条件对吡啶脱氢偶联合成2,2'-联吡啶反应活性的影响。结果表明,Ru-Pd双金属负载催化剂对吡啶脱氢偶联反应有较高的催化活性;5wt%Ru-3wt%Pd/Al2O3在催化剂用量1.0 g,DMAC用量80 g,反应温度250℃,反应时间48 h条件下催化20 g吡啶偶联反应,原料吡啶转化率可达54.6%;2,2'-联吡啶收率达52.5%。该方法合成2,2'-联吡啶工艺中原料无需经吡啶氯化过程,是一条原材料成本较低,节能环保,易于工业化的合成路线。     

绝热多段甲烷化工艺研究

利用净化后的焦炉煤气在500℃的温度下进行甲烷化反应,通过分股的方式将原料气分别通入2个甲烷化反应器,从1~#反应器反应后的气体与其中一股原料混合后通入2~#反应器中;从2~#反应器反应后的部分气体循环至1~#反应器内,其他的气体通入3~#反应器内将剩余的一氧化碳、二氧化碳进行反应。利用Aspen Plus流程模拟软件对绝热多段甲烷化工艺进行了流程模拟,并优化相关参数。最终操作参数的运行结果显示,一氧化碳转化率为100%,二氧化碳转化率为99.67%,甲烷的含量由35.87%变为63.36%,为后续分离制LNG和氢气创造了条件。     

连续反应精馏合成C16～18混酸甲酯的研究

在ｄ２２ｍｍ×ｌ１４００ｍｍ的玻璃填料塔中,以硫酸为催化剂,Ｃ１６～１８混合脂肪酸和甲醇为原料,对反应精馏合成混合脂肪酸甲酯的过程进行了研究,考察了各操作参数对脂肪酸转化率的影响。适宜的工艺条件是：催化剂用量为脂肪酸质量的１．１％,醇酸摩尔比为４．６,回流比为５,相应的脂肪酸转化率为９７．６％。     

连续反应精馏合成C_(16～18)混酸甲酯的研究

在ｄ２２ｍｍ×ｌ１４００ｍｍ的玻璃填料塔中,以硫酸为催化剂,Ｃ１６～１８混合脂肪酸和甲醇为原料,对反应精馏合成混合脂肪酸甲酯的过程进行了研究,考察了各操作参数对脂肪酸转化率的影响。适宜的工艺条件是：催化剂用量为脂肪酸质量的１．１％,醇酸摩尔比为４．６,回流比为５,相应的脂肪酸转化率为９７．６％。     

The optimum plate aspect ratio for the best performance in a flat-plate thermal diffusion column of the frazier scheme

The effects of plate aspect ratio on the degree of separation, production rate and plate surface area in a flat-plate thermal diffusion column of the Frazier scheme, have been investigated. Theoretical considerations show that when the thermal diffusion columns of the Frazier scheme are constructed with the best plate aspect ratio, maximum separation, maximum production rate or minimum plate surface area can be obtained. The optimum plate aspect ratio for maximum separation is obtained with given production rate and plate surface area, while that for maximum production rate is determined with the degree of separation and plate surface area fixed, and that for minimum plate surface area is estimated with known degree of separation and production rate. It is interesting that the optimum plate aspect ratio for maximum separation is exactly the same as that for minimum plate surface area. The maximum separation and maximum production rate are achieved without changing any total expenditure, while the design with minimum plate surface area results in minimizing the total expense.     

热扩散法分离氖同位素级联设计及应用

通过计算设计了热扩散法分离氖(Ne)同位素的工艺参数,并进行了单柱试验;在此基础上设计了Ne同位素分离的热扩散级联装置,应用于^22Ne同位素的分离,得到了^22Ne同位素浓缩的动力学曲线及装置的浓缩曲线、产率曲线。试验结果表明该工艺和技术具有较高的分离Ne同位素的效率。     

A study of the separation efficiency of continuous-type packed thermal diffusion columns

Padding of the packing materials in a continuous-type thermal diffusion column substantially increases the separation efficiency by reducing the remixing effect. Considerable improvement in separation over the achieved by an open column was obtained by employing a packed column with packing materials having the best value of permeability.     

ENRICHMENT OF HEAVY WATER BY THERMAL DIFFUSION

Equations of the best wire angle of inclination for the maximum separation, maximum output and minimum column height for enrichment of heavy water in a concentric-tube wired thermal diffusion column have been derived. Considerable improvements in performance were obtained by employing the wired column instead of using the open column (without wire). It was also found that the wire inclination for maximum separation is also the wire inclination required to obtain the maximum production rate, or minimum column height, for a specified degree of separation.     

The Optimum Column Number for the Best Performance of Thermal Diffusion in the Frazier Scheme with the Total Sum of Column Height Fixed

The effect of column number N, as well as the column height h of thermal diffusion columns, on the degree of separation in the Frazier scheme with the total sum of the column height L (=Nh) fixed, has been investigated. The equations, which may be employed to predict the optimum column number N* for the maximum separation Δ _N,max, have been derived. Considerable performance in separation is obtainable if the column number, as well as the column height, in a Frazier scheme with the total sum of the column height fixed is properly assigned for a certain flow-rate operation.     

高沸点热敏体系精馏过程的研究进展

在精馏系统中，高沸点、热敏性物系分离存在物料受热温度高且时间长的问题，容易引起热敏性物质变质，一直是高效分离与提纯的难点。本文对高沸点热敏性物质精馏分离理论基础进行归纳，提出操作压力低和停留时间短的工艺要求。基于此，总结了分子蒸馏和真空精馏（包括真空蒸馏、真空分馏、真空间歇精馏）在高沸点热敏性物系分离中的优缺点及应用，发现分子蒸馏的真空度和分离程度较真空精馏高，但分离效率和工业化程度比真空精馏低。最后，文章指出，对于采用精馏分离高沸点热敏性体系仍需在新工艺和新设备等方面进行探索，以提高分离效率和降低分离能耗，便于实现工业规模应用。     

Deuterium Recovery from H-D Gas Mixture by Thermal Diffusion in the Device of Branch Columns for Improved Performance

The strength of forced convection currents, as well as the remixing effect in a continuous-flow thermal diffusion column for recovery of deuterium from H-D gas mixture, can be reduced by employing the device of branch columns, instead of the device of single column, with the same total column length. The improvement in separation increases when the flow rate or the total column length increases. It is found that the improvement in recovery can reach about 50% for the numerical example given.     

三水醋酸钠相变储能复合材料改性制备及储/放热特性

水合盐相变储热材料普遍存在的过冷和相分离现象是影响其热稳定性和热性能的关键问题。以中低温水合盐相变储热材料三水醋酸钠（SAT）为研究对象,采用熔融共混法将羧甲基纤维素（CMC）和十二水磷酸氢二钠（DHPD）作为添加剂对三水醋酸钠进行了改性研究,通过各成分的配比优化制备了高性能相变储热复合材料,利用DSC及熔融-凝固装置对改性材料进行了热物性和稳定性的测试,分析了不同质量分数的添加剂对相变储热复合材料的相变焓、相变温度、过冷度及相分离现象的影响;在此基础上采用改性的SAT相变储热复合材料构建了高密度储热器并搭建了相变储能热水实验系统,研究了不同运行工况下相变储热器的储/放热性能。结果表明：添加0.5% CMC和2% DHPD的相变储热复合材料有效改善了纯SAT的相分离严重和过冷度大的问题,具有良好的热稳定性,多次循环后复合样品的相变焓为258 kJ·kg^-1,相变温度为57℃,过冷度在2℃以内;相变储能热水系统在不同放热工况下出口水温度均超过50℃,放热过程中相变材料温度变化平稳,储热器的储放热效率高于90%,放热功率大于10 kW,且随着入口水温下降,放热功率、放热量及储放热效率都提高,相变储热器的储能密度是传统水箱的2.6倍。     

张力拉伸对PAN纤维热稳定化反应进程的影响

在不同拉伸条件下,对聚丙烯腈(PAN)纤维进行热处理。借助傅里叶变换红外光谱、X射线衍射等表征手段,研究了PAN纤维热稳定化过程中,拉伸张力对纤维分子链聚集态结构及化学反应的影响。结果表明:PAN纤维热处理过程中,施加张力会在一定程度上影响纤维的环化反应。当热处理温度较低(180℃)时,施加张力可抑制环化反应的发生;热处理温度较高(大于200℃)时,拉伸张力有利于环化反应的发生。热处理过程中,施加张力,对PAN纤维结晶度影响较小,晶区取向和全取向度增加,晶粒尺寸增大。这是由于拉伸与温度双重作用影响了纤维的聚集态结构,导致参与环化反应的分子数量发生变化。     

Thermal diffusion in the modified Frazier schemes with column heights varied at a constant increment for improved performance

The effects of column number and column-height increment on the degree of separation in the modified Frazier scheme of thermal diffusion columns with the total sum of column heights fixed, has been investigated. The equations, which may be employed to predict the optimal column number and the optimal column-height increment for the maximum separation, have been derived. Considerable improvement in performance is obtainable if the column number and column-height increment in a modified Frazier scheme with the total sum of column heights fixed, are properly assigned under a certain flow-rate operation, instead of using the conventional Frazier scheme of constant column height with the same total sum of column heights.