采用欧拉双流体模型对鼓泡流化床中气-固两相流动行为进行数值模拟。模拟结果表明,采用结构曳力模型能够较好地预测B类颗粒在鼓泡流化床中的流动行为。对比初始流态化颗粒浓度图和完全流态化颗粒浓度分布图,可以发现结构曳力模型能够较好地展现鼓泡流化床中气泡的运动特性。当比较不同曳力模型下的模拟结果时,结构曳力模型比传统曳力模型能够更好地预测颗粒的径向分布。
为了揭示铁矿粉颗粒在还原过程中产生晶须或瘤状物的影响因素,通过数值模拟的方法模拟了铁氧化物的还原反应,考察了流体温度与颗粒形状对反应过程的影响。结果表明:当颗粒为规则球形颗粒,表面受热均匀时,反应过程符合未反应核模型的动力学理论,且当球形颗粒受热不均匀时,温度高的一侧会优先反应;当不规则颗粒受热均匀时,反应过程同样符合未反应核模型,但曲率大的部位会优先反应,且当不规则颗粒受热不均匀时,曲率大的部位和流体与颗粒相切的部位会优先反应。颗粒受热不均和形状不规则都会引起产物层的偏移,产物层分别向温度高的一侧和曲率大的部位偏移,增加了颗粒在还原过程中产生晶须状或瘤状物的可能性。
采用Gibbs自由能最小化原理考察了气流床中不同固体燃料-氧气的气化特性以探索固体燃料-氧气气化规律。考察了气流床中不同固体燃料(H和C物质的量比(H/C比)为0~1.6,O和C物质的量比(O/C比)为0.1~0.8)在氧气气氛下完全气化时所能达到的平衡温度、合成气组成、气化炉有效能效率及所需当量氧气比。结果表明:固体燃料H/C比一定时,低O/C比下,H2和CO含量保持恒定,H2O和CO2含量较少;高O/C比下完全气化所需当量氧气比迅速降低,平衡温度降至700 ℃(O/C比大于 0.6),气化炉有效能效率也呈现下降趋势,H2和CO含量减少,CO2和H2O含量增加。固体燃料O/C比一定时,随着H/C比增加,平衡温度迅速降低(O/C比小于 0.6),气化炉有效能效率也随之减少,CO含量减少,H2,CO2和H2O含量增加。
采用可逆加成-断裂链转移化学剪切法制备细乳液和纳米胶囊
以含羧基的双亲性可逆加成-断裂链转移(RAFT)试剂为乳液稳定剂前体,探索化学剪切法与双亲性RAFT试剂相结合制备细乳液并进而制备纳米胶囊的可行性。研究发现,通过化学剪切法可制备液滴大小为亚微米的细乳液,乳化效果与双亲性RAFT试剂的结构密切相关。在本研究范围内,以poly(AAm-b-Stn)RAFT和poly(MAAm-co-Stn)RAFT为试剂的乳化效果较好,采用这两种RAFT试剂,经细乳液界面聚合均可得到核壳结构的纳米胶囊粒子,前者聚合过程的稳定性较好。
针对可预涂厌氧胶贮存稳定性差的问题,从过氧化物微胶囊颗粒控制和热稳定性出发,以异丙苯过氧化氢(CHP)为芯材,脲醛树脂(PUF)为壁材,制备脲醛树脂包覆CHP微胶囊。研究了稳定剂用量、反应时间、搅拌速率和升温速率等工艺条件对微胶囊颗粒形态的影响。结果表明:稳定剂用量和反应时间需要大于一临界值后才能得到形貌规整的微胶囊;升温速率越快,颗粒越早稳定;只要反应速率合适,搅拌速率对颗粒大小的影响较小。在相同温度下,脲醛树脂包覆CHP微胶囊的热失重远低于CHP;制备的脲醛树脂包覆CHP微胶囊稳定性优于市售国外包覆CHP型微胶囊,大大提高了可预涂厌氧胶的贮存稳定性。
采用稀酸酸解反应工艺,利用机械活化-稀酸酸解反应耦合技术,在磁驱转动的球磨反应装置上进行了钛铁矿的酸解反应。考察了反应器旋转速率、酸矿比、球料比及硫酸浓度等对酸解反应的影响。结果表明,在硫酸质量分数为60%、酸矿比1.6:1、球料比10:1及反应温度90 ℃条件下,与原矿浸出反应空白实验相比,采用活化-浸出耦合反应的浸出速率明显提高,浸出2 h酸解率从32%提高到49%,所得钛液的稳定性大于450 mL。扫描电镜(SEM)及X射线衍射(XRD)表征结果表明,耦合反应使得矿物颗粒不断破碎、细化和脱落,使剩余未活化芯继续活化并不断反应浸出。
研究了原料中萘含量对非贵金属改性催化剂上甲苯与重芳烃歧化和烷基转移反应的影响。结果表明:随着原料中萘含量的增加,甲苯与重芳烃歧化和烷基转移反应受到的抑制效果增加,需以提高反应温度来补偿催化剂活性的损失;撤掉原料中的萘后,甲苯歧化反应不能完全恢复,重芳烃烷基转移反应能够恢复。萘系物在反应过程中存在一平衡值:原料中不含萘时,甲苯与重芳烃歧化与烷基转移反应副产少量萘系物;原料中萘含量低于平衡值时,萘主要发生烷基转移反应,生成烷基萘;原料中萘含量高于平衡值时,萘除了发生烷基转移反应外,还发生了加氢裂解反应。
为提高重芳烃的利用率,研究了芳烃原料中茚满含量对HAT-097甲苯歧化与烷基转移工业催化剂催化反应性能的影响,并探讨了茚满的反应途径。结果表明:HAT-097催化剂具有较好的抗茚满能力,但随进料中茚满含量的增加,要达到相同的转化率,需提高反应温度;茚满可能发生了5元环的断裂反应,生成了甲乙苯等反应产物。
以富含2-丁烯的C4烯烃为原料,采用固体酸催化剂在固定床反应器中进行了1 800 h的2-丁烯异构化制1-丁烯反应的稳定性和再生实验,并采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、吡啶红外光谱(Py-IR)、物理吸附及热重分析等表征手段对新鲜催化剂、反应后以及再生催化剂进行表征。结果表明,2-丁烯转化率为22%,1-丁烯收率为21%,再生催化剂的反应性能可恢复到新鲜催化剂的水平。再生催化剂的形貌、酸量和孔结构等与新鲜催化剂相当。
以柏木烯为原料,大孔型强酸性阳离子交换树脂为催化剂,将柏木烯中的罗汉柏木烯异构化得到olefin B,考察了柏木烯异构化反应的条件,并分析产物中olefin B的含量和总得率。柏木烯异构化反应的适宜条件为催化剂为柏木烯质量的20%,柏木烯与乙酸的质量比1:2,反应温度40 ℃,反应时间3 h。在该条件下,罗汉柏木烯转化率为99.58%,olefin B的质量分数和总得率分别为21.63%和49.55%。进一步考察了该催化剂在适宜反应条件下的重复使用性能,发现经过6次重复使用后催化剂仍保持较高反应活性。
以水为溶剂,空气为氧化剂,采用Pd/C催化氧化木糖合成木糖酸,以KOH调节pH值,考察了pH值、反应温度、底物浓度、催化剂用量和催化剂回收次数等工艺参数对反应性能的影响。结果表明,在空气流速为0.4 L/min的条件下,取质量分数为5%的Pd/C催化剂1.0 g,当pH值为9,反应温度为50 ℃,木糖的初始浓度为0.4 mol/L(木糖和Pd物质的量之比为170),反应4 h,底物木糖转化率为99.2%,产物木糖酸选择性为99.1%。在该条件下,催化剂可以多次重复使用。
在可无级调速的玻璃搅拌釜气液相反应器中,系统地研究了不同温度下用氯化氢干气酸解2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸五甲酯的反应动力学,以开发制备2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸(PBTCA)的绿色工艺。采用1级串联反应动力学方程拟合2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸五甲酯酸解反应动力学数据,得到2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸五甲酯和2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸三甲酯酸解反应的表观活化能分别为37.87和42.72 kJ/mol。结果表明,用氯化氢干气酸解2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸五甲酯制备PBTCA是可行的。
考察了几种催化剂(硫酸,HZSM-5分子筛,酸性阳离子交换树脂)在甲醇(MeOH)和多聚甲醛(POM)制备聚甲醛二甲醚(PODEn)反应中的催化活性,并对PODEn合成的反应动力学进行了研究,建立了多步串联的反应动力学模型,通过测量在不同温度下的表观反应速率,得到了PODEn合成反应动力学方程。结果表明:以硫酸为催化剂,在温和条件下反应,催化活性较佳,甲醇的转化率可达90.1%,目标产物PODEn(n 为2~5)的收率可达47.8%;各步串联反应级数均为1,各串联反应的活化能随产物PODEn聚合度的增加依次降低。
综述了采用高分辨扫描隧道显微镜(STM)等表面技术和密度泛函理论(DFT)计算等手段对TiO2(011)晶面的表面化学研究的进展,重点介绍了(011)面的表面结构组成、乙酸分子的吸附及诱导重构现象、水分子的吸附及产生的吸附氢原子的迁移和反应等方面的研究成果,揭示了TiO2表面结构与其化学性质的相互关系,为在原子尺度上理解TiO2催化材料的作用机理创造条件。
采用MIP-DCR催化裂化工艺技术,利用LPEC专利设备—预提升混合器,降低了再生催化剂和原料油的接触温度差。在原料性质相当的情况下,两套装置干气收率分别下降了33.41%和23.84%,焦炭收率分别下降了7.16%和2.39%,轻油收率分别上升了2.97%和2.35%。同时,气体产品的裂化机理比例(CMR值)表明,MIP-DCR技术可以减少催化裂化反应过程引发中的单分子质子化裂化反应和热裂化反应的比例和选择性,从而最终实现在基本相同的反应深度下,降低干气和焦炭的产率来提高产品总液收,达到从石油资源中获取更多高价值产品的目的。