化石能源,特别是石油资源的日益短缺,促使人们不断开发新的可再生能源来替代目前的化石能源。本文介绍了生物质在能源和化工领域替代石油资源的各种可能途径,分析了这些途径的发展前景,提出了各种生物质资源不但能够成为石油资源的直接替代,如燃料乙醇、生物柴油等;而且能够成为开发各种化工产品的资源平台,形成对石油化工产品的产业竞争,实现对石油资源的间接替代,如各种生物基基本有机化学品和功能性高分子材料等。开发生物质转化制液体燃料技术和生物化工技术将对石化工业的发展起到推动作用,有助于石油化工产业的可持续发展。
FCC轻汽油中的叔碳烯烃和乙醇醚化,不仅可以降低油品中的烯烃含量,而且可获得优良的汽油增辛剂乙基叔烷基醚。本文全面回顾了碳五(C5)叔碳烯烃与乙醇醚化合成乙基叔戊基醚(TAEE)的研究进展,分析了所涉及的醚化、异构化、烯烃聚合以及水合等各类反应,并通过对反应体系的热力学分析,考察了各反应进行的难易程度。同时对醚化催化剂、反应机理及动力学等方面的研究成果进行了综合分析,并对今后该领域的发展方向进行了展望。
实现合成气经草酸酯加氢制乙醇酸酯的C1工业路线关键在于高性能催化剂的开发,而目前国内外在这方面的研究还处于基础阶段。本文对草酸二甲酯加氢制乙醇酸甲酯催化剂的研究进展进行了概述,包括液相加氢和气相加氢。着重阐述了气相加氢催化剂稳定性和选择性的影响因素,介绍了相应催化剂的结构组成及合成方法,并初步探讨了加氢反应机理。最后,综合分析了草酸二甲酯加氢制乙醇酸甲酯催化剂在现在或将来要面临的实际问题。这些将为我国开发出具有自主知识产权的催化剂及其合成工艺提供有益参考。
综述了T形微通道内气泡(液滴)的生成机理。讨论了挤压机制、剪切机制以及挤压-剪切共同作用机制下气泡(液滴)生成控制因素,表明挤压机制发生于受限气泡(液滴)的生成,其生成尺寸主要由气液流量控制;剪切机制发生于未受限气泡(液滴)生成,主要由毛细数控制;挤压和剪切共同作用机制发生于挤压-滴状转变区内气泡(液滴)的生成,并由毛细数和流量比共同控制。同时介绍了3种不同机制的物理模型以及黏度比对气泡(液滴)生成的影响。
对污垢的形成过程中起始、输运、附着、剥蚀和老化5个阶段的机理进行了简要的概述。综述了近几年国内外换热设备污垢领域的研究进展,以预测、监测和对策3个主要研究方向进行了归纳。综合已有的研究成果,提出了蒸汽污垢研究这一新方向。
有机过氧化物是热危险性物质并造成大量的事故,本文主要综述了有机过氧化物热危险性参数、热动力学参数、自加速分解温度的求解模型、热分解及与不相容性物质反应的研究进展。化学不相容性主要介绍了有机过氧化物与酸、碱、有机溶剂、金属等物质的反应。有机过氧化物危险性参数主要是通过DSC、ARC、VSP2、C80、TAM等表征获得,进而计算得到反应动力学参数,推测可能的反应机理等,研究结果为研究反应物的危险特性及生产、存储、运输提供了参考依据。
在直径为0.28 m椭圆底搅拌釜内,以空气-聚醚多元醇为实验物系,对20~120 ℃范围内不同温度下两种三层组合桨的搅拌功率及气含率特性进行了实验研究,并获得了不同组合桨的相对功率消耗及气含率关联式。结果表明:随着通气流量和搅拌转速的增大,两种组合桨的气含率均升高,相对功率消耗均减少;随着温度的升高,两种组合桨的气含率和相对功率消耗均减小。但组合桨Ⅰ(底HEDT+中WHu+上WHu)的综合性能要优于组合桨Ⅱ(底6XYK+中6XDT+上HEDT),有利于获得较高的气含率和通气搅拌功率,更适合用于聚合体系气-液两相混合操作过程中。
采用非等径二组元颗粒,用圆形滚筒模拟回转干馏炉,研究回转干馏炉转速对颗粒径向混合的影响。以滚筒径向颗粒Lacey指数作为混合指数,对5种不同转速下滚筒侧表面颗粒的混合指数与混合机理进行研究,对比分析了混合指数的变化趋势。结果表明:在圆形滚筒混合器内1/6填充率、倾角为0°的情况下,在转速为13.3 r/min时混合度优于其它转速,以对流混合与扩散混合为主;通过对混合质量与混合机理综合分析,得颗粒混合呈现“双振荡趋势”。
应用响应面法对通过钡盐转化法制备重铬酸钠的工艺进行了优化,在单因素试验基础上,选定反应温度、反应时间和液固比为影响因子,以铬酸钡的转化率为响应值,采用Design-Expert软件设计三因素三水平的响应面分析方法,由此得到最优工艺参数为:反应温度80 ℃、反应时间400 min、液固比9∶1(体积质量比mL/g)。在此条件下进行试验,得到铬酸钡的转化率实际值是95%,与预测值非常接近,响应面法可有效用于钡盐转化法制备重铬酸钠工艺的优化。
以空气分离为例,考察了将隔壁精馏塔应用于空气分离的建模与基于年总成本的优化过程。首先对于空分上塔的氩浓度剖面进行了分析,提出了两种应用隔壁精馏塔的可能性,最终选择了带侧线精馏段的隔壁塔。然后考察了空分隔壁精馏塔上塔的各个结构参数与操作参数对其年总成本的影响,在保证产品质量的基础上得到优化的结构参数与操作参数。研究表明,与传统流程相比,将隔壁精馏塔应用于空气分离过程可使年总成本减少7.69%。
通过FLUENT计算流体力学软件对旋流板塔内的气相流场进行数值模拟分析。采用k-ε湍流模型和SIMPLER算法,对旋流板塔内气相流场进行三阶运算,得到气相流场的三维描述。模拟结果表明:将模拟所得的压降与试验值进行对比,发现在小进气量工况下数值模拟结果和试验结果吻合较好;在旋流板塔流场内部,存在一轴向速度为负的区域;切向速度随着高度的增加而强度减弱;径向速度随着高度的增加,减小的趋势比较明显。
介绍了国内外生物油的发展现状。根据生物油制备原料不同,将其分为植物油、热裂解油和生物柴油等。概括了生物油制备的方法和原理,分析3种生物油的物理化学性质。综述了生物油的主要应用方式,包括食品加工、化工应用和燃烧应用等。最后总结了生物油领域存在的主要问题,并对生物油应用方面的发展方向进行了展望。
利用秸秆来制取燃料乙醇越来越受到重视,但由于秸秆的成分复杂,很难直接利用其来进行发酵生产乙醇。本文从秸秆原料组分分析入手,介绍和比较了以秸秆为原料的各种预处理方法,并系统分析了典型纤维素酶的种类及特点,对水解方法及发酵生产乙醇的关键技术的进展进行了总结,并进一步分析了秸秆生产燃料乙醇的关键技术问题和今后的研究发展趋势。
催化氧化深度脱除烯烃中微量CO,具有工艺设备简单、易操作、脱除效率高等特点。本文综述了国内外深度脱除烯烃中微量CO的催化剂研究状况,接着介绍了CO氧化脱除机理,然后详细讨论了铜系催化剂上存在的3种氧化态(Cu2+、Cu1+、Cu0)在CO氧化反应的活性差异以及活性晶格氧的性质对CO氧化活性的影响,并对该技术发展做了展望。
以钼催化剂的应用领域为线索,综述了它在化工生产过程中的主要应用,包括含硫处理过程、选择性氧化过程及甲烷无氧芳构化过程。Mo独特的耐硫性能使其在加氢精制、CO耐硫变换及低碳醇合成过程中具有不可替代的作用,其氧化物或复合氧化物是低碳烃选择性氧化的良好催化剂,其优良的配位性能可以发挥络合物催化剂在烯烃选择性氧化及不对称氧化过程中的优势,除此之外,它还是甲烷无氧芳构化过程理想的催化体系。钼基催化剂在化工生产过程中发挥着重要作用,但催化剂的活性和稳定性均有待提高。
采用浸渍法制备了Cu掺杂的镁铝水滑石类化合物Cu/HT,经过400 ℃焙烧得到Cu掺杂的镁铝复合金属氧化物Cu/ Mg-Al LDO,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、热重分析(TG)、N2吸附-脱附等技术对催化剂的结构进行了表征。研究了其对尿素与1,2-丙二醇合成碳酸丙烯酯的催化性能。考察了Cu掺杂量、镁铝比、不同催化剂载体等催化剂制备条件对催化剂活性的影响,同时考察了催化剂的再生性能。结果表明,当Cu掺杂量为1%、镁铝比摩尔为3∶1时的Cu/Mg-Al LDO(3)对尿素与1,2-丙二醇合成碳酸丙烯酯具有比较好的催化活性,在170 ℃、1,2-丙二醇与尿素的摩尔比为4∶1、催化剂用量为原料总质量的1%、反应3 h时,碳酸丙烯酯的收率达到96.1%,且催化剂经4次再生重复使用,催化活性稳定。
阳极氧化制备的TiO2纳米管列阵由于具有独特的、高度有序的列阵结构,制备工艺简单,成本低廉,已经发展成为重要的无机功能材料。在TiO2纳米管内外复合其它纳米材料以构成一种特殊的异质结复合结构可以提高其性能,拓展其应用空间。本文基于国内外最新研究进展,系统综述了采用金属、半导体、有机物对TiO2纳米管列阵修饰而得的复合纳米材料,及其化学、电化学和物理的方法;并介绍其在光催化降解污染物、太阳能电池、生物传感器方面的潜在应用,提出了未来的发展方向。
介绍了国内外主要含钾资源的种类,指出我国含钾资源综合利用的研究现状。综述了近年来从不溶性含钾岩石中提取钾的主要工艺技术,评价了各种工艺的优点及不足之处。指出开发利用不溶性含钾岩石的重要意义。
中间相沥青的各种优异性能使其成为制备许多高级功能炭材料的优质前体,并在高新材料领域得到越来越多的重视。简述了国内外中间相沥青的发展历程,介绍了其性质、形成机理以及几种中间相沥青基炭素材料的研究现状,并展望了中间相沥青的潜在应用及发展方向。
综述了国内外关于由煤的氧化解聚获得有机化学品的研究进展,介绍了氧化解聚的方法、机理、产物分布及其优缺点等,并探讨了今后的发展趋势。认为由煤的氧化解聚制取高附加值化学品是可行的,是一条值得探索的煤高效利用之路。
回顾了离子印迹聚合物方面的主要研究内容和成果。由于离子印迹聚合物具有预定识别性,制备简单、价格低廉、稳定性好,对模板离子表现出较高的选择性和亲和性,在离子分离、富集以及传感识别等领域有着广泛的应用前景。介绍了离子印迹技术的原理,并依据模板离子种类的不同(主族金属离子、过渡金属离子、稀土金属离子、锕系金属离子、阴离子等),对各离子印迹聚合物的制备方法、吸附特性和应用性能进行了综述,并展望了离子印迹聚合物的发展方向。
氨基四唑是有机物中含氮量最高的一类化合物,具有高的正生成焓和良好的热力学稳定性,在高能钝感炸药、气体发生剂、无烟烟火剂、固体推进剂等领域有着广泛的应用前景。氨基四唑主要包括分子化合物、离子化合物和配合物3种。本文综述了5-氨基四唑和1,5-二氨基四唑类含能化合物的合成及性能。在此基础上,分析了氨基四唑类含能化合物的未来发展趋势。
制备了O,O-双十二酰化-N,N,N-三甲基壳聚糖季铵盐(DATMC),用FTIR、EA和1H NMR对产物进行表征,并研究其与胆固醇(CH)的混合单分子膜性质。结果表明:DATMC在氯仿、THF和DMF中具有良好的溶解性。随着胆固醇含量的增加,DATMC /CH混合分子膜的崩溃压和极限分子占据面积均减小;在任何膜压下,体系的超额自由能ΔGexc< 0,说明DATMC与CH二者处于混溶状态。并且XCH=0.8时,ΔGexc最小,此时相容性最好,体系最稳定。实验结果表明,调整胆固醇的含量可以改变混合单分子膜的性质。
以4,4′-二氨基二苯醚、偏苯三酸酐和过量的一缩二乙二醇为原料合成了一种含有酰亚胺基团的二醇,用NCO封端的聚氨酯预聚物和含有酰亚胺基团的二醇通过溶液聚合反应合成了一种新型的聚氨酯酰亚胺弹性材料。利用红外光谱(FT-IR)、差示扫描量热分析(DSC)、热失重分析(TGA)等方法对产物进行了表征。研究表明:酰亚胺基团的引入能够明显改善该共聚物的热分解性能,初始分解温度提高了近12%,在600 ℃时的分解剩余量提高了18%;两种嵌段共聚物均出现两个玻璃态转变温度Tg,它们在N2中均呈现出两个失重台阶;聚合物能较好地溶解在强极性非质子有机溶剂中,且对无机稀酸具有一定的抗腐蚀性能。
探讨了碱存在下不同分子量魔芋葡甘露低聚糖(KOGM)的流变特性。采用高级旋转流变仪和凝胶渗透色谱-静态光散射联用仪(SEC-MALS)测定魔芋葡甘露低聚糖的分子量、相关分子参数和流变性质。SEC-MALS分析结果表明,随KOGM分子量的下降,均方根旋转半径迅速减小,相对刚性参数β从0.38增加到0.80,即分子链由半柔顺性链向短小的刚性链转变。流变分析结果表明,所形成凝胶的储能模量G'和耗能模量G''均随着KOGM相对分子量、KOGM浓度和碱浓度的增加而增加,损耗因子tand 则相应减少,即形成凝胶的弹性和稳定性增加。
葡萄糖二酸是含有多羟基的二元酸,广泛来源于葡萄糖基物质,可用于可降解聚合物、药物和食品等产品的制备。本文介绍了硝酸氧化、TEMPO氧化等化学法和生物法制备葡萄糖二酸的原理和方法,并综述了其在抗癌及显像剂药物、聚合物等方面的应用。
作为生物可降解性大分子,壳聚糖具有独特的功能特性,但是受其溶解性等因素的限制,以往常采用化学法进行改性以期改善其相关性质,由于化学改性带来的环境污染、反应步骤多、专一性差等问题,生物法改性日益得到人们的关注。酪氨酸酶作为一种双重功能的生物催化剂,可连续地催化与氧有关的二个不同的反应,即单酚经邻羟基化为邻酚(苯甲酚酶活性)和随后邻酚氧化为邻醌(邻苯二酚酶活性)。酪氨酸酶可将特定的酚类化合物接枝到壳聚糖上,改善了壳聚糖的溶解性;酪氨酸酶将二酚氧化为邻醌,起到交联剂的作用而增强壳聚糖膜的抗张性能;酪氨酸酶可将蛋白质的酪氨酸残基氧化,从而与壳聚糖结合生成缀合物。随着研究的进一步深入,酪氨酸酶在壳聚糖生物改性的应用将更加广阔。
采用树脂吸附法固定脂肪酶Lipozyme TL 100 L,并用于催化合成蔗糖-6-乙酯(S-6-a)。比较7种树脂对Lipozyme TL 100 L的吸附与固定化酶合成S-6-a能力,选择非极性大孔树脂HZ-802为固定化载体。固定化酶在吸附温度30 ℃,蛋白吸附量50.47~58.1 mg/g树脂,相对水含量小于5%时,S-6-a产率达80%以上。用异丙醇以体积比0.5∶1处理Lipozyme TL 100 L,固定化酶的S-6-a产率可达95.4%。固定化酶反复使用8次,S-6-a产率仍有34.2%。与商品固定化酶Lipozyme TLIM相比,HZ-802吸附法制备的固定化酶催化转酯反应的活化能降低了6.47 kJ/mol。
在含有硼化合物(BC)的异丙醇(iPA)-H2O非均相体系中,以3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵(CTA)为醚化剂,对棉短绒纤维素(Cel.)进行阳离子化反应。采用正交实验确定了影响阳离子纤维素取代度(DS)的因素,并对反应进行了优化,并采用1H-NMR对产物的结构进行了确认。结果表明,按m(Cel.)∶m(iPAⅠ)∶m(iPAⅡ)∶m(30% NaOH)∶m(50% CTA)∶m(BC)= 100∶1000∶400∶296∶696∶20的配比,室温25 ℃活化处理60 min,50 ℃恒温反应4 h,产物取代度DS达到0.54。
以氯甲酸苯酯为原料,经过叔丁醇酯化、水合肼肼化得到肼基甲酸叔丁酯,考察了酯化和肼化过程中影响反应的因素。结果表明:酯化反应时间为3 h、反应温度为25~30 ℃条件下,可以得到收率为77%的叔丁基苯基碳酸酯;当水合肼与叔丁基苯基碳酸酯的摩尔比为2∶1,反应温度为100 ℃时,反应产物肼基甲酸叔丁酯的收率可以达到93%,两步总收率为71.7%,其结构经质谱和红外分析确认。
报道了一条合成杂环4-氯噻吩并[3,2-d]嘧啶的新工艺。室温下2-氯丙烯腈缓慢滴加到巯基乙酸乙酯和乙醇钠的乙醇溶液中,经环合反应制得3-氨基噻吩-2-甲酸乙酯,其溶于乙酸乙酯后通入氯化氢成盐进行稳定和分离。3-氨基噻吩-2-甲酸乙酯的盐酸盐直接在过量的甲酰胺中,于140 ℃下第二次关环生成噻吩并[3,2-d]嘧啶-4(3H)- 酮。噻吩并[3,2-d]嘧啶-4(3H)-酮在甲苯为溶剂,三乙胺为碱,100 ℃条件下与三氯氧磷进行氯代制备了4-氯噻吩并[3,2-d]嘧啶。本工艺与传统氯代方法进行比较后的优点是避免了使用过量有毒的三氯氧磷,后处理简单安全。
以乙醇酸甲酯为原料,经空气催化氧化、水解得乙醛酸。研究了氧化催化剂种类、氧化反应温度、物料空速、水解酯水比、甲醇分离方法等条件对反应的影响,优化了两步反应的工艺条件。在氧化反应中,用自制的催化剂C-3,反应温度为320 ℃,空气空速为42 h-1,乙醇酸甲酯空速为1.8 h-1;在水解反应中,用环己烷共沸分离甲醇,水酯比为5︰1。在优化条件下,氧化反应选择性达98.8%,收率达97.7%;水解反应收率92.6%,总收率达90.5%,产品质量达到Q/320902YYH005—2000要求。
采用H2O2/O3体系处理经反渗透膜处理后的浓缩垃圾渗滤液,比较了H2O2/O3体系和单独H2O2和单独O3处理浓缩液;并考察了体系初始pH值、O3投量、H2O2投量对H2O2/O3体系降解浓缩液的色度、腐殖酸以及COD的去除的影响;以及考察了H2O2/O3体系对浓缩液中大分子的胡敏酸(HA)以及中等分子量的富里酸(FA)的去除,并通过E250/E365(E2/E3)和E240/E420(E2/E4)的变化表征腐殖酸的腐殖度的变化。结果表明:H2O2/O3体系的处理效果远好于单独H2O2和单独O3处理;在pH值为8.0、O3投量为5.02 g/h、H2O2投量为90 mmol/L、反应时间为30 min时,H2O2/O3体系处理浓缩液的色度、腐殖酸和COD的去除率分别达到97.72%、88.85%和74.54%;O3/H2O2氧化体系对HA的去除率高于FA,且经过O3/H2O2氧化体系处理后浓缩液中腐殖酸分子量降低,腐殖化程度降低。
采用缺氧动态膜生物反应器(Anoxic-DMBR)处理淡水和海水养殖废水。结果表明:缺氧动态膜生物反应器对淡水养殖废水和海水养殖废水的CODMn去除率分别为89.5%和75.5%;出水总氮浓度分别为1.42 mg/L和3.50 mg/L,污泥浓度分别为3850 mg/L和3550 mg/L。由于盐度对反硝化菌的酶产生一定的抑制作用,在海水条件下反硝化效率降低了16%。淡水和海水养殖废水的NO3--N的降解速率常数分别为5.02×10-4 h-1和4.48×10-4 h-1,海水反硝化过程的反应速率低于淡水条件。
采用化学共沉淀法制备磁性Fe3O4纳米粒子,通过在磁性Fe3O4纳米粒子表面接枝高脱乙酰度羧甲基化壳聚糖(CMC),制备了一种新型磁性纳米吸附剂。通过透射电镜、红外光谱、X射线衍射、振动样品磁强计对其进行了表征,着重研究其对Cu(Ⅱ)离子的吸附性能。结果表明:溶液pH值能显著影响吸附剂对Cu(Ⅱ)的吸附效果,pH值为5时其效果最佳。等温吸附数据符合Langmuir 模型,T=298 K、pH=5、V=5 mL时,吸附剂的饱和吸附容量qm高达71.43 mg/g,吸附常数为0.0543 L/mg。
利用溶胶-凝胶法和电化学聚合制得Ti/nanoTiO2-PAn复合膜电极,并通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及循环伏安法(CV)对制备的Ti/nanoTiO2-PAn复合膜电极的结构、表面形貌和性能进行了表征。以此电极对偶氮染料甲基橙进行了催化降解处理,研究了初始浓度、不同电极等因素对甲基橙电催化氧化降解的影响,结果表明Ti/nanoTiO2-PAn复合膜电极对甲基橙具有较高的电催化氧化活性,其电催化活性优于Ti/nanoTiO2电极。
在紫铜基体上制备了化学镀Ni-W-P镀层,X射线衍射结果表明,镀层的结构形态为非晶态。污垢附着实验和池沸腾实验结果表明,低表面自由能的化学镀Ni-W-P镀层使污垢沉积速度降低了52%,在硫酸钙溶液中的传热系数则是紫铜表面的1.7倍。用高速摄影仪观察了沸腾表面的气泡行为,由于传热方式的差别形成了两种不同结构的硫酸钙污垢,紫铜表面为针状垢,而镀层表面是粒状垢。
针对现场环境复杂的石油和化工过程与设备的故障诊断需求,通过改造放射源防护罐和采用新的360°面发射方式,减轻了防护罐质量,开发了具有便携性和通用性好的扫描移动机构。经过十余年的工业化应用,形成了基于γ射线扫描的过程与设备的故障诊断技术,它可快速、直接获得设备结构数据和设备内物体流动数据,对设备结构和操作状况进行有效的准确诊断,成为石油化工过程与设备的操作优化和在线维护的重要工具。
首先描述了一种简化的间歇过程危险性与可操作性分析HAZOP(hazard and operability analysis)模型,即用Petri网和符号有向图(signed directed graph,SDG)结合的双层结构模型,模型综合了对离散事件有很好描述能力的Petri网和有较强深层推理能力的SDG二者的优点。其次应用此模型对精细化学品D3间歇生产过程操作复杂的萃取提纯工序进行了危险性分析,对生产过程中的一些误操作做了原因分析,并提出了相关的改进性措施。最后,对此方法的优缺点做了总结。