SBA-15固载酸性离子液体催化酯化反应性能

为了减少离子液体用量及解决催化剂分离问题,采用键合法制备了以SBA-15为载体的固载化离子液体催化剂[C₃SO₃HCP]HSO₄/SBA-15,通过FT-IR、TG、XRD、BET和TEM分析了催化剂的结构和稳定性。并将其应用于催化丁二酸酐和乙醇的酯化反应。结果表明:[C₃SO₃HCP]HSO₄被成功固定在SBA-15上,且具有较高的热稳定性和催化活性,克服了非均相催化剂活性不高与均相催化剂难以分离的不足。在催化剂用量为反应物总质量的5%、n(C₄H₄O₃):n(C₂H₅OH)=1:3,反应温度80℃;反应时间4 h、带水剂用量为反应物总质量的30%的条件下,酯收率达93.7%,且该催化剂循环使用8次后,仍具有较高的催化活性。此外,还考察了以[C₃SO₃HCP]HSO₄/SBA-15为催化剂催化合成系列酯也获得了较高的酯收率,且易于与产物酯分离。     

反应吸附强化C2/C3烃水蒸气重整制氢反应热力学计算

为拓宽反应吸附强化水蒸气重整制氢（ReSER）原料的应用范围,采用化工流程模拟软件Aspen Plus,针对包括C₂H₄、C₂H₆、C₃H₆、C₃H₈ 的C2/C3轻烃 ReSER制氢反应可行性和优化条件进行热力学分析计算。在选择的反应压力0.1～5 MPa,温度200～800℃,水碳摩尔比（S/C）1～8和吸附剂中氧化钙和原料碳摩尔比（Ca/C）0～5条件下进行热力学分析计算。计算结果表明：在优选的水碳比（S/C）4,钙碳比（Ca/C）2.5,温度200～650℃,压力0.1～1.8 MPa的条件下, C₂H₄、C₂H₆、C₃H₆、C₃H₈均可分别通过ReSER反应获得H₂含量在95%以上的产物,产物中H₂浓度均随着水碳比和钙碳比的增大而提高。在假设的水碳比4,钙碳比2.5条件下,当CO₂脱除率达到0.9以上,C₂H₄、C₂H₆、C₃H₆、C₃H₈的反应温度分别高于250、400、250、350℃时,产物中H₂摩尔分数均可达到95%以上,产物中的H₂浓度随着反应温度的升高和CO₂脱除率的增加而提高。当CO₂脱除率低于0.9,产物H₂摩尔分数要达到95%时,C₂H₄、C₂H₆、C₃H₆、C₃H₈的反应温度均需升高50℃。在相同长度C链的烃类中,烯烃比烷烃更容易发生ReSER反应。而原料的碳链越长,则越容易发生ReSER制氢反应。     

CuZnTiO2/SAPO-34双功能催化剂的设计、制备及其用于CO2加氢制烯烃性能

CO₂加氢经甲醇（含氧中间体）制低碳烯烃工艺路线,可实现成醇、脱水两步反应串联协同进行,打破费托合成产物Anderson-Schulz-Flory（ASF）分布限制,高选择性地制取低碳烯烃。传统甲醇合成Cu基催化剂加氢能力较强,在两步反应中产物以CH₄、低碳烷烃为主。实验设计、制备了CuZnTiO₂/(Zn-)SAPO-34复合催化剂,实现了CO₂加氢在Cu基复合催化剂上高选择性合成C₂～C₄烯烃（约60%）。研究表明,两步反应过程中甲醇体积分数较低（＜6%）,且高温下逆水煤气变换反应严重,导致催化剂酸性变化对产物分布的影响较大。调变两类活性位点比例发现,CH₄的产生与串联反应存在竞争关系,SAPO-34酸量的增加抑制了CH₄的生成,促进串联反应正向进行;合适的酸性有助于生成C₂～C₄烯烃。控制成醇、脱水两类活性位点接触距离可调变烯烃的二次反应,降低加氢能力,改善产物分布。     

琥珀酸酯磺酸盐物化特性及其与甜菜碱复配体系界面性能（英文）

为满足低渗油藏注低矿化水开采原油的需要，研究了系列琥珀酸异酯磺酸盐表面活性剂(C₁₂EO₆-C_nMS,n=10,12,14和16)的泡沫特性以及溶液的表/界面活性，并研究了C₁₂EO₆-C_nMS与甜菜碱表面活性剂混合物的界面性能，得到了表面活性剂体系的最小烷烃碳数(N_min)。实验结果表明，C₁₂EO₆-C_nMS表面活性剂具有低泡性。C₁₂EO₆-C_nMS表面活性剂的临界胶束浓度(cmc)随着其脂肪醇碳链长度的增加而减小。同时，无机盐的加入使得C₁₂EO₆-C_nMS表面活性剂的cmc进一步降低，并且其降低程度随着无机盐浓度的增加而增大。脂肪醇碳链长度为10的C₁₂EO₆-C₁₀     

Ru催化加氢选择性脱除F-T合成水相中的含氧化合物

采用催化加氢技术脱除F-T合成水相中羧酸、醛、醇、酮、酯含氧化合物,考察了Ru/ZrO₂、Ru/TiO₂、Ru/SiO₂和Ru/Al₂O₃ 4种Ru催化剂的反应性能.相对于酸、醇,水中的醛、酮、酯更易被转化.其中Ru/ZrO₂和Ru/TiO₂具有良好的加氢脱羰活性,在200℃、9.8 MPa、3.0 h^-1空速下,酸、醛、醇、酮、酯均转化为C₁～C₆的烷烃,总转化率达92%.同条件下,虽然Ru/Al₂O₃对酸、醛、酮、酯的转化活性较高(>87%),但对醇的转化不到30%,具有选择性转化特点.H₂-TPR和NH₃-TPD结果表明,Ru/Al₂O₃催化剂的金属活性位与载体酸性位的协同作用有利于羧酸的加氢反应,能抑制醇的加氢脱羰活性;而金属-载体相互作用较弱和酸度较低的催化剂有利于羧酸、醇发生加氢脱羰反应.Ru/Al₂O₃催化剂运行500 h后失活,XRD、SEM和N₂-物理吸附表明,载体结构物相和织构性质的改变以及活性组分的流失是导致催化剂失活的主要因素.     

Fe2O3对Ca2Mg2Al28O46相组成与组构及其致密化进程的影响

Ca₂Mg₂Al₂₈O₄₆ (C₂M₂A₁₄)耐火材料具有优异的高温使用性能，为了将这类耐火材料应用在高温窑炉，本工作采用高温固相反应烧结法合成了三元化合物C₂M₂A₁₄，研究了烧成温度及添加1%(质量分数) Fe₂O₃对试样相组成演变与组构及其致密化进程的影响。结果表明：C₂M₂A₁₄在1 650℃由六铝酸钙(CA₆)与尖晶石反应生成，在1 750℃大量生成，随着六方板状CA₆转化为多面体C₂M₂A₁₄和低共熔液相的出现，致密化进程加快。加入Fe₂O₃后，由原来(1,1,15)晶面择优取向的六方板状晶体转变为...     

全氟三乙胺热解机理的实验与理论研究

氟胺类物质是最有希望作为哈龙替代品的含氮化合物之一,全氟三乙胺作为典型的氟胺类物质具有良好的灭火效果。为研究全氟三乙胺热解机理,在管式加热炉内对全氟三乙胺进行热分解,通过GC-MS分析全氟三乙胺在不同温度条件下的热解产物,并用Gaussian软件对其热解反应路径进行理论计算。结果表明：保持停留时间为10 s,全氟三乙胺的初始热解温度为600℃,750℃完全热解,热解产物有C₄F₉N、C₃F₇N、C₂F₆和C₃F₈,热解温度较低时C₄F₉N体积分数最大,热解温度较高时C₃F₇N体积分数最大。在全氟三乙胺热解反应路径计算中,全氟三乙胺分子中的C—C键断裂后存在1条反应路径,可生成实验产物中的C₃F₈;全氟三乙胺分子的C—N键断裂后存在3条反应路径,可生成实验产物中的C₃F₇N、 C₄F₉N和C₂F₆。全氟三乙胺热解后产生的CF₃自由基可与H、OH自由基发生反应,从而产生灭火作用。此外,其热解产物C₄F₉N和C₃F₇N具有CN双键,更容易与燃烧活泼自由基·OH、·H发生化学作用,对研究全氟三乙胺的灭火机理具有十分重要的意义。     

全氟三乙胺热解机理的实验与理论研究

氟胺类物质是最有希望作为哈龙替代品的含氮化合物之一,全氟三乙胺作为典型的氟胺类物质具有良好的灭火效果。为研究全氟三乙胺热解机理,在管式加热炉内对全氟三乙胺进行热分解,通过GC-MS分析全氟三乙胺在不同温度条件下的热解产物,并用Gaussian软件对其热解反应路径进行理论计算。结果表明：保持停留时间为10 s,全氟三乙胺的初始热解温度为600℃,750℃完全热解,热解产物有C₄F₉N、C₃F₇N、C₂F₆和C₃F₈,热解温度较低时C₄F₉N体积分数最大,热解温度较高时C₃F₇N体积分数最大。在全氟三乙胺热解反应路径计算中,全氟三乙胺分子中的C—C键断裂后存在1条反应路径,可生成实验产物中的C₃F₈;全氟三乙胺分子的C—N键断裂后存在3条反应路径,可生成实验产物中的C₃F₇N、 C₄F₉N和C₂F₆。全氟三乙胺热解后产生的CF₃自由基可与H、OH自由基发生反应,从而产生灭火作用。此外,其热解产物C₄F₉N和C₃F₇N具有CN双键,更容易与燃烧活泼自由基·OH、·H发生化学作用,对研究全氟三乙胺的灭火机理具有十分重要的意义。     

CH4/C2H6/C3H8在MOF-505@5GO上吸附相平衡和选择性

应用溶剂热法合成了不同氧化石墨烯（GO）负载量的MOF-505@GO复合材料,分别采用全自动表面积吸附仪、P-XRD、SEM和Raman对材料进行了性能表征,测定了CH₄、C₂H₆和C₃H₈在MOF-505@GO上的吸附等温线,并进行Langmuir-Freundlich方程拟合,依据IAST理论模型计算了C₂H₆/CH₄和C₃H₈/CH₄二元混合气在MOF-505@5GO上的吸附选择性。研究结果表明,随着GO负载量增大,MOF-505@GO复合材料的孔容及BET比表面积先增大后减小,当GO负载量为5%（质量）时,复合材料MOF-505@5GO的孔容及BET比表面积达到最大,当GO负载量进一步增大至8%（质量）和10%（质量）时,复合材料的孔容及BET比表面积逐渐降低。在0.1 MPa和298 K条件下,MOF-505@5GO对CH₄、C₂H₆和C₃H₈的吸附容量分别为0.88、4.81和5.17 mmol·g^-1,相比MOF-505分别提高了14.9%、30.7%和13.1%。MOF-505@5GO对C₂H₆/CH₄和C₃H₈/CH₄的吸附选择性分别为40.1和3056.1,其对C₂H₆/CH₄和C₃H₈/CH₄具有极高的吸附选择性。     

低碳烷烃烯烃在超微孔柔性Cu(Qc)2上的吸附行为

采用实验研究与分子模拟相结合的方法研究了低碳烷烃烯烃在超微孔柔性Cu(Qc)₂上的吸附热力学、动力学和吸附分离机理。用常温合成方法制备了超微孔金属-有机骨架材料Cu(Qc)₂,测定了低碳烷烃烯烃（CH₄/C₂H₄/C₂H₆/C₃H₆/C₃H₈）在Cu(Qc)₂上的吸附相平衡和吸附动力学。使用Materials Studio中的Fortcite模块模拟低碳烷烃烯烃在超微孔柔性Cu(Qc)₂上的吸附机理以及材料的结构形变。结果表明Cu(Qc)₂具有优良的C₂H₆ /C₂H₄吸附选择性和吸附动力学,而对C₃H₈ /C₃H₆的吸附选择性很低。273 K和0.1 MPa下,C₂H₆/C₂H₄在Cu(Qc)₂上的IAST选择性达4.6。298 K和0.05 MPa下C₂H₆/C₂H₄在Cu(Qc)₂上的扩散时间常数分别达1.42×10^-3和1.48×10^-3_{s^-1,扩散活化能分别为16.62 和16.43 kJ/mol。应用装填Cu(Qc)2的固定床可在常温条件下实现C2H6 /C2H4二元混合气的完全分离。模拟结果显示Cu(Qc)2为二维堆叠结构,材料会由于吸附不同分子而发生不同程度的结构形变。甲烷易从变大的层间扩散脱附,导致其在材料上的吸附量很低;C2H6/C2H4两者都能稳定吸附在层中的孔道中,其分离推动力主要来源于两种气体在材料上明显的吸附热差异;C3H8/C3H6会分别吸附在两种不同的环境,吸附热差异小导致Cu(Qc)2对C3H8 /C3H6的吸附选择性低。}     

油页岩有机质的逐级热溶解聚及产物特性

依兰油页岩有机质经过四氢萘逐级热溶解聚,热溶解聚物分别经过GC-MS检测并归纳分类,并结合热溶解聚残渣的FT-IR和¹³C NMR分析结果,旨在从分子水平上揭示依兰油页岩有机分子结构特征。结果表明,依兰油页岩有机质经过200~400℃逐级热溶解聚后,200、300、350、375和400℃温度条件下逐级热溶解聚物的收率分别为8.8%、9.9%、18.5%、19.2%和23.4%,总收率达79.8%。在可溶性组分中,脂肪烃化合物占比为36.9%（其中直链烷烃27.4%,支链烷烃8.7%）,酚/醇类占比为5.5%,芳香烃占比为32.0%,酮类占比为12.7%,醚/酯类占比为5.4%,其他化合物占比为7.5%。呈现脂肪烃>芳烃化合物>酮类>酚/醇>酯/醚的规律分布状态,其中27.4%直链烷烃中碳数分布在14~30并在C₁₆和C₂₆呈现两个峰值。     

邻苯二甲酸酯的合成及其性能研究

以邻苯二甲酸酐和脂肪醇为原料,硫酸氢钠为催化剂酯化合成了一系列邻苯二甲酸酯。考察了脂肪醇的链长度、类型及支链醇含量等因素对合成酯性能的影响,进而得出其结构与性能的变化规律,并为高性能油品的合成提供理论依据。结果表明,随着脂肪醇链长的增加,合成酯的粘度和粘度指数逐渐增大,倾点和闪点也呈升高趋势;碳原子数目相同的支链醇酯较直链醇酯具有更高的粘度、倾点和闪点以及更低的粘度指数;在直链醇中引入支链醇,所得合成酯的粘度增大,粘度指数减小,倾点和闪点升高;且随着支链醇含量的增加,合成酯的粘度总体呈增大趋势,粘度指数逐渐减小,倾点和闪点呈锯齿型变化。     

费托合成水相副产物混合醇分离： 馏分切割工艺设计及控制

费托合成水相副产物主要为C₁~C₈醇（甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、己醇、庚醇和辛醇）与水的混合物,其中水的质量分数高达95%,且C₂~C₈醇与水均形成最低共沸物。此类醇水混合物的完全分离虽具重要价值,但难度大、能耗高,一直是学界和工业界的关注热点。本研究充分利用C₂~C₃醇水混合物的均相共沸物特性和C₄~C₈醇水混合物的高度非均相共沸物特性,提出两塔-侧线分相器工艺：通过侧线精馏塔实现C₁~C₃醇水、富C₄~C₈醇水和水的精准馏分切割;富C₄~C₈醇水混合物通入分相器以打破精馏边界,其中富水相返回侧线精馏塔,富醇相进入汽提塔,得到无水C₄~C₈醇混合物。基于年度总成本（total annual cost,TAC）的稳态优化表明,与常规三塔粗分流程相比,两塔-侧线分相器工艺能够降低TAC 14.79%,节约能耗15.96%。进一步,建立了两塔-侧线分相器工艺的控制结构,动态模拟表明,结合浓度控制器与前馈比例的控制结构表现出良好的控制性能。     

焙烧温度对TiO2成型载体性能的影响

以偏钛酸为原料,采用挤条成型的方法制备TiO₂成型载体。考察焙烧温度对TiO₂成型载体抗压强度、比表面积、孔容、孔径分布和晶相结构等的影响,采用XRD、BET、TG-DSC和SEM等手段对载体进行表征,并采用浸渍法制备了用于粗对苯二甲酸加氢精制的Pd/TiO₂催化剂。结果表明,提高焙烧温度有利于提高成型载体的侧压强度,但会使成型载体的比表面积和孔容降低,孔径分布向大孔方向位移。焙烧温度超过800 ℃,锐钛型TiO₂成型载体的晶型结构发生相变,逐步转变成金红石型。600 ℃制备的TiO₂成型载体的侧压强度在110 N·cm^－1以上,比表面积达60 m²·g^－1。并用TiO₂成型载体制备了质量分数0.5%Pd/TiO₂催化剂,用于对苯二甲酸加氢精制过程,4-CBA转化率达99%以上,为对苯二甲酸加氢精制催化剂研究提供了新的载体。酸     

酯化法合成对苯二甲酸二(β-羟乙基酯)的研究

以对苯二甲酸和乙二醇为原料,采用自制催化剂合成出了对苯二甲酸二(β-羟乙基酯)(BHET).最佳反应条件:1 mol对苯二甲酸使用0.2 g催化剂,醇酸摩尔比为12∶1,反应时间为10h,反应温度为185℃.粗品经结晶、重结晶可得质量分数＞99％的BHET产品.     

醚基功能化离子液体催化合成乙酸正丁酯

合成了5种醚基功能化酸性离子液体[Me（OEt）₁-MOR-C₃SO₃H][MeSO₃]、[Me（OEt）₂-MOR-C₃SO₃H][MeSO₃]、[Me（OEt）₃-MOR-C₃SO₃H][MeSO₃]、[2（C₃SO₃H-MOR）-（OEt）₂₀₀][2MeSO₃]、[2（C₃SO₃H-MOR）-（OEt）₄₀₀][2MeSO₃],使用红外光谱和核磁共振氢谱对合成的离子液体结构进行表征,考察离子液体的黏度、溶解性和腐蚀性。以正丁醇和乙酸的酯化反应考察了离子液体的催化活性,并使用响应面分析法优化反应工艺。结果表明,当酸醇摩尔比为1.2：1、催化剂[2（C₃SO₃H-MOR）-（OEt）₄₀₀][2MeSO₃]用量为醇质量的5%、带水剂用量为醇质量的16%时,在90℃下反应5 h,酯收率可达97.8%,离子液体经回收干燥重复使用8次催化活性没有明显的降低。     

Partial oxidation of light alkanes by NOx in the gas phase

Partial oxidations of CH₄, C₂H₆, C₃H₈, and iso-C₄H₁₀ with O₂ were promoted by addition of NO in the gas phase. The addition of NO increased the conversion rate of alkanes and decreased the initiation temperatures for the reactions. Moreover, selectivities and yields to oxygenates, aldehydes, ketones and alcohols, were remarkably improved by the addition of NO. The maxima of one-pass yields of oxygenates were 7% for CH₄, 11% for C₂H₆, 13% for C₃H₈, and 29% for iso-C₄H₁₀. It is suggested that NO₂ produced from NO and O₂ is the initiator for the oxidation of light alkanes. Alkyl nitrite was proposed as the reaction intermediate for the formation of oxygenates. The alkyl nitrite decomposes into oxygenates and NO that works as catalyst for the activation of O₂ and the oxidation of alkanes.     

晶化条件对HZSM-5分子筛合成收率和性能的影响

考察了SiO2-Al2O3-TPABr-NH3·H20—H2O体系晶化时间、晶化温度和原料用量等对合成HZSM-5性能的影响。当n（SiO2）：n（Al2O3）=100、n（TPABr）：n（SiO2）=0．1、n（NH3）：n（SiO2）=1．5、n（H2O）：n（SiO2）=22和晶种添加质量分数为4％时,180℃静态晶化72h,合成收率与相对结晶度分别为10．1％和99．8％,对应理论收率为11．4％,合成收率与理论收率比为0．89。当投料n（SiO2）：n（A1203）从50增加到400,合成收率与结晶度分别超过8．9％和82．8％,合成收率与理论收率比为0．76—0．89;样品酸量随着n（SiO：）：n（Al2O3）的增加逐渐减小,比表面积为405m2·g-1,合成样品HZSM-5对甲醇制烯烃反应具有良好的酸催化活性。设定反应条件,采用投料n（SiO2）：n（AlO3）=250的样品,甲醇转化率、丙烯选择性和C=2～C=4选择性分别为100％、39．27％和62．01％。