超临界反应技术在废旧塑料回收再生利用方面的应用

本文介绍了各种废旧塑料在超临界流体中的化学分解反应过程 ,分析并比较了以超临界流体为介质分解废旧塑料与常规分解方法的优缺点 ,为废旧塑料 。

超临界反应的应用

采用环境友好的溶剂在超临界状态下进行的化学反应,能加快化学反应速率,提高反应的产率和选择性,方便地实现反应分离过程的一体化,该技术以其独特的优越性获得了广泛研究与关注。笔者简述了近年来超临界反应在石油化工、环境保护、生物柴油制备领域的应用。

用于石油升级的超临界反应器系统和工艺

用于升级基于石油的组合物的超临界升级反应器和反应器系统包括一个或多个催化剂层和在一些实施方案中一个或多个净化流体入口,其中一个或多个催化剂层至少部分筛分重烃馏分并使其转化成轻烃馏分以产生升级的超临界反应器产物。在一些实施方案中,升级反应器系统包括交替变换功能的一个或多个超临界升级反应器和一个或多个超临界备用反应器以使得超临界升级反应器转换成超临界备用反应器并且超临界备用反应器转换成超临界升级反应器,其中超临界升级反应器升级组合的进料流同时超临界备用反应器将清洁流体递送至超临界备用反应器中。

超临界二氧化碳冷却反应堆空泡反应性研究

由于二氧化碳本身的慢化能力较弱,因此超临界二氧化碳冷却反应堆通常具有较硬的能谱,在冷却剂丧失事故发生时容易出现由正反应性反馈引入的安全问题。本文针对超临界二氧化碳反应堆的能谱特点,提出了描述其中子循环过程的三因子公式,并将冷却剂丧失对反应性的影响拆分为能谱项和泄漏项,作为进一步研究的理论依据。基于蒙特卡罗模拟方法,对美国麻省理工大学提出的超临界二氧化碳冷却反应堆堆设计方案进行了建模计算和验证,分析了径向反射层、添加慢化材料的影响。研究结果表明:超临界二氧化碳反应堆的设计需要注重能谱的软化与合理的堆芯几何设计,通过分区设置慢化材料的方案可以展平通量、软化能谱,同时降低冷却剂丧失事故引入的反应性;以超临界二氧化碳作为反射层材料,可以通过增大冷却剂丧失事故时的泄漏率在保证中子经济性的同时实现较低的空泡反应性;在进行超临界二氧化碳反应堆设计时,需综合考虑空泡反应性随燃耗的变化,并可以通过优化燃料核素组成来降低空泡反应性。

超临界CO_2萃取反应合成碳酸二甲酯

实验测定了不同条件下碳酸二甲酯(DMC)、甲醇、乙二醇(EG)、碳酸乙烯酯(EC)在超临界相和液相中的分配系数,计算了DMC相对于其他组分的分离因子.DMC相对于甲醇的分离因子随EC浓度的升高而降低,随DMC和EG含量增加而升高,随压力增加而增大,随温度升高而变小.这种变化规律表明利用超临界萃取与反应耦合提高酯交换反应转化率的前提是:(1)反应体系中DMC的浓度要高,即进料中环氧乙烷(EO)的浓度要高,且EC转化率要高;(2)低的反应温度和高的反应压力.在160℃和5～20MPa下,以环氧乙烷、甲醇和CO2为原料,考察了超临界CO2萃取与反应相耦合提高酯交换反应转化率的可行性.研究结果表明,DMC与甲醇间的分离因子是影响超临界萃取反应操作过程中DMC收率的关键因素.采用耦合技术可以提高DMC的单级收率约4%以上.

超临界甲醇与松脂反应制备生物柴油实验

在超临界甲醇状态和无催化剂条件下,以松脂为原料进行酯化-裂解反应制备生物柴油。建立了一套超临界化学反应实验装置,给出了反应产物和松脂基生物柴油的在线采样与分析测试方法。采用气-质(GC-MS)仪对380℃、20 MPa下超临界甲醇与松脂酯化-裂解反应产物进行了分析鉴定,并应用GB/T5530—2005等国家标准测定了松脂基生物柴油产品的理化性能。结果表明,所制备的松脂基生物柴油主要成分为甲酯类、烯烃类化合物,还有较少量的芳香烃类、烷烃类和醇酮类等化合物。松脂基生物柴油各项理化性能指标接近或达到现行石化柴油与国内外生物柴油标准;松脂基生物柴油与0#柴油进行复配所得油品密度为859kg/m3,运动黏度(40℃)为5.63 mm2/s,酸值为0.79 mgKOH/g,十六烷指数为49.5,达到石化柴油和生物柴油燃烧性能指标。

超临界反应堆堆芯中定位格架阻力特性影响数值研究

采用非结构化多面体网格,利用商业计算流体动力学软件对4类定位格架对超临界反应堆堆芯子通道内阻力特性的影响进行数值研究。定位格架造成的压力损失主要为摩擦阻力和形状阻力,前者由格架本体长度决定,后者则与定位格架的阻塞率以及流动强化特征的结构有关。交错型叶片结构的流动强化特征由于更具流线性,因而在强化流动的同时,造成的压力损失较小。由于C类定位格架相对于标准蛋篓型定位格架所具有的流动强化优势,在超临界反应堆的设计过程中,可以将其结构作为定位格架优化设计方向加以重点考虑。

负载型双核配合物Cu_2(μ-iOPr)_2/SiO_2的制备与表征及其超临界条件下合成DMC的反应性能

采用表面改性和离子交换相结合的方法制备了 SiO2 负载的 Cu2(μ-iOPr)2 双核配合物催化剂,用化学分析、IR、TPD-MS 和超临界反应技术考察了催化剂的表面构造及 CO2 和 CH3OH 在催化剂上的化学吸附和超临界条件下的反应性能。结果表明:负载型双核配合物 Cu2(μ-iOPr)2/SiO2中金属离子 Cu2+与载体 SiO2表面 O2-以双齿配位键合,配体以桥基形式连接双金属离子形成双核物种 Cu2(μ-iOPr)2;CO2在催化剂表面存在桥式和异丙氧碳酸酯基两种吸附态,其中异丙氧碳酸酯基吸附态是生成 DMC 的关键物种;CH3OH 在催化剂上只有一种分子吸附态。在适宜的超临界条件(温度 130℃,压力 7.5MPa,催化剂/甲醇=0.05(质量比))下,DMC 的选择性为 100%,甲醇的转化率可达 5%左右。

超临界二氧化碳中的化学反应

介绍了超临界二氧化碳的性质,总结了超临界二氧化碳中的加氢反应、氢甲酰化反应和氧化反应,并找出存在的问题,提出解决的建议。

超临界条件下负载型配合物Cu2(μ-iOPr)2/SiO2为催化剂合成DMC的反应性能

采用表面改性和离子交换相结合的方法制备了SiO2负载的Cu2(μ-iOPr)2双核配合物催化剂,用超临界反应技术考察了CO2和CH3OH在催化剂上超临界条件下的反应性能.结果表明,催化剂用量、反应压力、反应温度和反应时间对催化剂的反应性能都有不同程度的影响.在适宜的超临界条件(温度130℃、压力7.5 MPa,催化剂/甲醇质量比为0.05)下,DMC的选择性为100%,甲醇的转化率可达5%左右.

含乙醇废水的超临界水氧化反应动力学及反应机理

研究了等温平推流反应器中乙醇的超临界水氧化反应 (SCWO) ,反应温度 475～ 5 5 0℃、压力 2 2～ 3 0MPa、停留时间 0 6～ 63 7s、氧气与乙醇摩尔浓度比 4 5 6～ 9 0 9.一氧化碳和二氧化碳分别是反应中间产物和最终产物 .随停留时间增大、温度升高 ,乙醇去除率增大 ,压力和氧气浓度变化对过程无显著影响 .以幂指数方程描述乙醇SCWO动力学 ,乙醇和氧气的反应级数分别为 1和 0 ,计算值和实验值相差基本在 10 %以内 .超临界条件下分别以过氧化氢和氧气为氧化剂时乙醇的氧化反应无明显差别 ,亚临界条件下过氧化氢氧化速率大于氧气 .基于对此现象的分析 ,作者推测 :无论以过氧化氢或氧气作为氧化剂 ,在超临界水中 ,它们之间可以通过一系列自由基反应迅速达到平衡 ,且各物种的平衡分布与初始分布无关 。

原位ATR红外光谱研究超临界条件下酯交换反应过程与机理

在温度15℃～300℃和压力0.1 MPa～25 MPa下,采用原位ATR(Attenuated Total Reflectance)红外光谱技术研究高温高压条件下甲醇、乙醇和丙醇的分子间氢键和分子内化学键随温度和压力的变化及亚/超临界甲醇条件下醇油的混合与酯交换反应过程与机理。纯物质的红外光谱研究表明,在压力高于14 MPa时,随温度由15℃升高到250℃,甲醇、乙醇和丙醇的分子间氢键减弱,减弱程度最大的温度为75℃～225℃;但温度升高对甲基的振动没有影响,当温度超过225℃后,甲醇的羟基振动峰发生明显分峰,而乙醇和丙醇的羟基振动峰未发现分峰变化;在整个温度和压力范围内,三油酸甘油酯的红外光谱图未发生明显变化。醇油混合与酯交换反应过程的红外研究表明,在14 MPa时,当温度超过185℃后甲醇与三油酸甘油酯完全互溶,两者形成均相;当混合体系温度超过220℃时,甲醇与三油酸甘油酯开始发生酯交换反应。因此,超临界甲醇条件下的酯交换是均相反应,而且氢键变化不是导致酯交换反应的主要原因,高温高压条件下C-OH键振动形式的变化,即出现C+…O-…H+振动使小分子醇的亲电性和亲核性均增强是导致超临界无催化酯交换反应快速进行的主要原因。

超临界化学反应技术及其应用

采用环境友好的溶剂在超临界状态下进行的化学反应,能加快化学反应速率,提高反应的产率和选择性,方便地实现反应分离过程的一体化。笔者就其在聚合反应、羰基化反应、长链烷烃脱氢、废水处理、聚合物解聚、酶催化等方面的应用作了简要的阐述。

超临界水冷反应堆内带定位格架的类三角形堆芯通道流动传热特性研究

采用结构化多面体网格和商用CFD软件对反应堆堆芯棒径D=8 mm,栅距比P/D=1.4超临界水冷反应堆内带定位格架类三角形堆芯通道内超临界水流动与传热特性进行研究。研究结果表明:采用SSG湍流模型计算得出的内壁温度与实验数据吻合良好。定位格架会导致工质产生扰动,阻流片型定位格架比标准型定位格架对流体扰动影响大。定位格架可强化堆芯通道内超临界水传热,阻流片型定位格架末端强化换热能力要优于标准型定位格架。

超临界化学反应技术及应用研究进展

介绍了超临界化学反应的概念、原理及特点,综述了超临界流体在酶催化反应、固体催化反应、加氢反应、F-T合成中的应用研究进展。

值得关注的超临界流体化学反应技术

介绍了超临界流体的物理特性 ,较全面地综述了超临界流体技术在多相催化、高分子化工、污水处理领域的应用研究概况。

超临界流体中的烯烃氢甲酰化反应

该发明提供了一套完整的超临界反应与均相反应多相化相结合的组合技术，用于超临界烯烃氢甲酰化催化反应中。该发明的主要特征在于：(1)提供了一种采用铑催化剂母体及水溶性配体，以超临界二氧化碳+水、超临界烯烃+水为溶剂，在超临界条件下进行均相烯烃氢甲酰化反应的方法；(2)提供了一套超临界反应工艺条件，包括反应温度、铑浓度、膦铑比等；(3)该方法不仅适用于低碳烯烃而且也适用于高碳烯烃；

油脂替代品—蔗糖多油酸酯的合成(I)——超临界状态下合成油酸甲酯

研究了以油酸与甲醇为原料 ,在超临界状态下合成油酸甲酯。对超临界合成油酸甲酯的反应条件进行了试验研究 ,并对合成产物进行了定性分析。超临界技术的应用 ,可以大大地缩短反应时间 ,降低了投料的甲醇 /油酸摩尔比 ,提高了酯化收率 ,简化了精制过程。

超临界CO_2+EtOH+CO+H_2四元体系压力和温度变化规律及超临界性质的研究

在 5～ 1 1 MPa的范围内 ,利用恒容静态平衡法详细考察了 CO2 密度在 0 .5 42～ 0 .5 90 g/cm3范围的不同组成的超临界 CO2 +Et OH+CO+H2 四元体系的压力和温度的变化规律 ,并测定了相应的临界温度和临界压力 .模拟了超临界丙烯氢甲酰反应体系的相行为 .结果发现 ,CO+H2 加入量的增多可明显改变超临界CO2 +Et OH+CO+H2 四元体系的超临界性质 ,主要表现为该体系的临界温度随着 CO和 H2 摩尔分数的增加而线性降低 ,临界压力随着 CO和 H2 摩尔分数的增加而线性增加 .在相同的 CO和 H2 组成下 ,超临界四元体系的压力随着体系温度的增加而线性增加 ,并且 p-T线的斜率基本相同 .在相同温度下超临界四元体系的压力随着体系中 CO和 H2 摩尔分数的增加线性增加 。