C_(2)HF_(5)/伊利石抑制甲烷爆炸的实验研究

为研发新型环保高效的甲烷爆炸抑制剂,基于自主研发的透明亚克力管道爆炸实验平台,测试五氟乙烷(C_(2)HF_(5))气体、伊利石粉体单相抑爆剂及C_(2)HF_(5)/伊利石粉体两相抑爆剂对甲烷-空气预混气体的抑爆效果和爆炸特性参数的影响,并通过电镜扫描、粒径分析对伊利石粉体进行了表征分析。结果表明:五氟乙烷及伊利石粉体单独作用时均对甲烷-空气预混气体有抑爆作用,C_(2)HF_(5)的抑爆效果随其体积分数的增大而增大,当体积分数大于6%时完全抑爆,伊利石粉体存在最佳抑爆质量浓度,为0.16 g/L;C_(2)HF_(5)/伊利石粉体两相抑爆剂共同作用下的抑爆效果更佳,具有气体和粉体的双重抑爆性,且C_(2)HF_(5)存在临界体积分数,当高于临界体积分数时,添加较低质量浓度的伊利石粉体即可完全抑爆,该临界体积分数为3%~4%。最后,结合气体、粉体抑爆剂的热解特性及伊利石粉体的结构表征和元素组成分析了C_(2)HF_(5)/伊利石抑制甲烷-空气混合气体爆炸的机理,可为瓦斯爆炸灾害新型抑爆剂的开发利用提供参考。

C_(4)烯烃转化制丙烯工艺及催化剂研究

目的开发C_(4)烯烃催化裂解制丙烯工艺和催化剂制备工艺技术,完成小试和工业侧线试验。方法采用固定床评价装置考查了催化剂配方、改性及工业条件对催化剂活性、选择性、稳定性能的影响。结果以ZSM-5分子筛为活性组分的催化剂在C_(4)烯烃转化制丙烯反应中具有较好的活性、选择性、稳定性和再生性,磷的引入未改变催化剂的晶型结构,但降低了催化剂酸性位点数量,并调节了催化剂的n(B酸)/n(L酸),随着磷负载量增加到5%(w),分子筛中磷与铝的相互作用逐渐增强,磷可以和骨架铝和非骨架铝相互作用。结论C_(4)烯烃的转化率达到80%以上,丙烯的选择性达到35%~45%,催化剂的单程寿命达到一个月以上,且经再生后,再生恢复率达95%。

CuO掺杂C_(3)N对C_(5)F_(10)O分解组分吸附性能的第一性原理研究

全氟五碳酮(C_(5)F_(10)O)作为可替代SF_(6)的新型环保绝缘气体已被投入到实际应用中.当绝缘设备内部发生局部放电等故障时,C_(5)F_(10)O会分解产生弱绝缘性的CF_(4)、C_(2)F_(6)以及剧毒的CF_(2)O、HF等有害组分,为保证绝缘设备的安全运行,需有选择地通过吸附去除这些分解组分.新型类石墨烯C_(3)N材料在气体吸附领域具有良好的应用前景,文中基于第一性原理计算了CuO分子掺杂C_(3)N对主要分解组分CF_(4)、C_(2)F_(6)及剧毒产物CF_(2)O、HF的吸附过程,计算并分析了各分解组分吸附时的吸附能、态密度、电荷转移量、差分电荷密度以及不同环境温度下的恢复时间.结果表明,CuO-C_(3)N对HF表现出良好的吸附性,CF_(2)O次之,但其无法吸附CF_(4)与C_(2)F_(6),因此CuO-C_(3)N可以作为一种高性能的气体吸附剂对C_(5)F_(10)O绝缘设备内的剧毒分解组分HF进行吸附去除.

气体分离装置碳五组分进烷基化装置加工的方法实践

为了拓宽SINOALKY硫酸法烷基化装置原料适应范围,提高烷基化油收率,解决夏季汽油蒸气压高的问题,某石化公司进行了烷基化装置掺炼少量气体分离装置碳五组分(气分碳五)的工业实践。2021年8月发现烷基化装置反应器进料管线压差异常升高0.6 MPa,通过现场逐段测压判断出堵塞部位为烷基化反应器进料管线及相关设备。经过多种方法的检测分析,判断出烷基化反应器进料管线及设备压差升高的主要原因是气分碳五中含有微量N-甲基二乙醇胺杂质,该物质与循环异丁烷中的二氧化硫反应,生成棕黄色的亚硫酸胺盐,造成进料管线及相关设备堵塞。通过创新流程设施,增设气分碳五水洗和聚结脱水流程,经过生产实践证明该气分碳五加工方法脱杂质效果良好,气分碳五水洗罐中水洗水及中和池总排口水样氮质量浓度分别稳定控制在126.2 mg/L和47.5 mg/L左右,中和池总排口水样pH稳定在6~7,在水洗污水排放指标符合要求的同时,所得烷基化油产品质量也达标,成功实现了气分碳五连续掺炼,为该气分碳五加工方法的研究和推广应用提供了强有力的理论支撑。

热态C_(5)F_(10)O/CO_(2)混合气体电击穿特性研究

热态气体的临界击穿场强是评估高压断路器弧后电击穿特性的基础数据,文中研究了C_(5)F_(10)O/CO_(2)混合气体在C_(5)F_(10)O混合比例k=0~10%、压强0.1~2.0 MPa、温度300~4 000 K范围内的临界击穿场强。基于质量作用定律数学模型,得到不同温度下混合气体的平衡组分,采用两项近似方法求解玻尔兹曼方程,分析混合气体的电子能量分布函数、折合电离和吸附系数,获得混合气体的临界折合击穿场强和临界击穿场强。结果表明:0.6 MPa下,温度低于3 000 K时,随着温度降低,k=0~10%混合气体的临界击穿场逐渐低于SF_(6);在温度高于3 000 K时,混合气体的临界击穿场强为SF_(6)的1.2倍以上,具有较强的绝缘能力。研究结果可为C_(5)F_(10)O/CO_(2)混合气体高压断路器弧后电击穿特性研究提供参考。

C_(5)石油树脂用量对天然橡胶胶料性能的影响

研究C_(5)石油树脂用量对天然橡胶(NR)胶料性能的影响。结果表明:随着C_(5)石油树脂用量的增大,NR胶料的邵尔A型硬度、定伸应力、拉伸强度、拉断伸长率和交联密度减小,但加入40份C_(5)石油树脂的NR胶料的拉断伸长率仍达654%,表明其弹性仍较好;加入C_(5)石油树脂的NR胶料的损耗因子(tanδ)-温度曲线仅出现单个损耗峰,即C_(5)石油树脂与NR的相容性好;随着C_(5)石油树脂用量的增大,NR胶料的tanδ峰值减小,玻璃化温度向高温方向移动,有效阻尼温域拓宽,阻尼性能明显提升;未加入C_(5)石油树脂的NR胶料的断面较为粗糙,加入C_(5)石油树脂的NR胶料的断面较平滑。

SF_(6)替代型环保绝缘气体:研究、应用和展望

为应对全球气候变暖趋势,强温室效应SF_(6)气体的使用管控日趋严格,而环保气体绝缘设备的研发和应用是电力系统“双碳”目标实现的重要技术方向。近年来,以全氟异丁腈(C_(4)F_(7)N)气体绝缘420 kV气体绝缘开关设备(gas insulated switchgear,GIS)、全氟五碳酮(C_(5)F_(10)O)气体绝缘24 k V环网柜为代表的环保电力装备,已在多个国家实现工程应用,推进电力行业的绿色低碳转型。该文主要围绕C_(4)F_(7)N、C_(5)F_(10)O这两种有推广应用前景的环保替代气体,综述分子设计技术、微观参数、绝缘性能和分解稳定性、灭弧性能、设备材料相容性、工程应用等方面的最新研究进展,并对未来工程应用技术路线选择和技术研究方向进行展望,以期为我国绿色电力装备的研发及应用提供一定的借鉴。

花生秸秆热解挥发分在HZSM-5负载Ga催化剂上的裂解特性

生物质热解能够将木质纤维素类生物质转化为生物油,但粗油含氧量高、热值低。利用负载Ga的HZSM-5催化剂对生物质热解挥发分进行催化裂解,可以促进生物油的选择性脱氧和芳构化,实现生物油提质。分别采用离子交换法和水热法制备了两种负载Ga的HZSM-5催化剂(Ga-H5-E和Ga-H5-H),采用两段式固定床反应器进行了花生秸秆热解在线联合热解挥发分催化裂解实验。花生秸秆在反应器下段以10℃/min的加热速率从室温升温至700℃,其间逸出的挥发分通过保持在600℃的上段催化剂层进行催化裂解。结果表明,相比无负载的HZSM-5,Ga-H5-E和Ga-H5-H使BTX(苯、甲苯和二甲苯)产率分别提高了77%和93%,其中甲苯和二甲苯的增加尤为明显。采用热重分析仪、电感耦合等离子发射光谱仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能量色散X射线光谱仪、比表面积分析仪和化学吸附仪等对催化剂进行了表征分析。结果表明,两种Ga负载催化剂的积炭产率显著低于原催化剂(HZSM-5);Ga负载使催化剂强酸位显著增多,有利于增加脱氧反应的催化活性中心;相比于Ga-H5-E,Ga-H5-H含有容积较大的介孔和较小的平均孔径,而且更多Ga浸入了颗粒内部,这些差异可能促进乙烯和丙烯在介孔内发生芳香化反应,从而提高了单环芳香烃产量。

超薄2D/2D NiPS_(3)/C_(3)N_(5)异质结的界面工程促进光催化产氢

探索高效水分解光催化剂具有获得氢能源的巨大潜力。调控异质结界面可以有效地促进电荷载流子的分离和太阳能的利用,从而提高光催化活性。本工作使用了一种机械混合辅助自组装方法来构建NiPS_(3)(NPS)纳米片(NSs)/C_(3)N_(5)(CN) NSs (NPS/CN)异质结,即在二维(2D) CN NSs表面紧密沉积2D NPS NSs以形成2D/2D异质结构。在可见光下,通过在去离子水和海水中分解水生成氢气来评价样品的光催化性能。与CNNSs和NPSNSs相比,NPS/CN复合材料显示出较高的光催化产氢(PHE)活性,这是由于光捕获能力增加和异质结形成的协同作用所致。然而,过量的NPS NSs沉积在CNNSs表面会降低NPS/CN中CNNSs组分的光吸收,从而降低NPS/CN复合材料的PHE活性。这表明,NPS/CN复合材料要获得良好的光催化活性,需要两个组分之间适当的质量比。优化后的光催化剂(3-NPS/CN)具有良好的结构稳定性,在可见光下PHE效率最高,为47.71 μmol·h^(-1),是CN NSs的2385.50倍。此外,3-NPS/CN在海水中也表现出良好的PHE活性,反应速率为8.99 μmol·h^(-1)。采用光电化学、稳态光致发光(PL)、时间分辨光致发光(TR-PL)、稳态表面光电压(SPV)和时间分辨表面光电压(TPV)技术研究了不同光催化剂上的电荷分离和迁移。根据表征结果提出了一种可能的PHE机理。在NPS/CN光催化剂中,由于CN NSs和NPS NSs之间的电位差和强的界面电子耦合,光生电子从CN NSs的导带迅速迁移到NPS NSs的导带。然后,聚积在NPS NSs组份导带上的光生电子可以有效地还原质子生成氢气分子。同时,在三乙醇胺(TEOA)分子存在下,CN NSs和NPS NSs的价带上的光生空穴被消耗。本研究提供了一种简单的2D/2D异质结构光催化剂制备方法,该方法对于构建高效二维异质结光催化剂在能源领域中的应用具有重要价值。

一种新型等离子体共振效应调控的Ag/Ag_(3)PO_(4)/C_(3)N_(5)S型异质结光催化材料高效降解左氧氟沙星抗生素

抗生素在自然水体中的含量不断升高,引发的水体污染对社会的可持续发展构成了巨大威胁。光催化技术是一种高效且环保的环境净化技术,在解决环境污染方面具有巨大的应用前景。C_(3)N_(5)是一种性能优越的非贵金属光催化剂。然而,该催化剂的应用面临着一些挑战,比如光反应动力学较慢和光生载流子快速复合的问题。近期的研究表明,构筑独特的S型异质结是获得优良光催化剂的一种有效策略。因此,通过一种简易的制备方法成功构筑了一种等离子体效应协同的Ag/Ag_(3)PO_(4)/C_(3)N_(5)S型异质结光催化材料。由于等离子体效应和S型异质结的协同作用,Ag/Ag_(3)PO_(4)/C_(3)N_(5)异质结展现出优异的吸收太阳光的能力、高效分离光生载流子的能力以及强大的光氧化还原能力,能够在太阳光的激发下有效产生大量的·OH和·O_(2)^(-)自由基。因此,Ag/Ag_(3)PO_(4)/C_(3)N_(5)表现出卓越的光催化性能,对左氧氟沙星(LEV)的降解速率常数高达0.0362min^(-1),比C_(3)N_(5)、Ag_(3)PO_(4)和Ag_(3)PO_(4)/C_(3)N_(5)分别提高了24.8、1.1和0.7倍。此外,Ag/Ag_(3)PO_(4)/C_(3)N_(5)异质结具有出色的抗外界环境干扰性和可重复使用性。该研究为C_(3)N_(5)基光催化剂材料在环境净化方面迈出了坚实的一步。

乙酰胺改性13X分子筛的制备及其脱除2-氯戊烷性能

为解决固体吸附剂13X分子筛对未聚碳五油中2-氯戊烷吸附容量低、吸附成本高的问题,采用浸渍法制备了一系列乙酰胺改性13X分子筛吸附剂,探究其对2-氯戊烷的吸附脱除性能。利用低温氮气吸附-脱附、氨气程序升温脱附、元素分析、傅里叶变换红外光谱等表征手段和分子模拟技术阐明未聚碳五油的脱氯机理,同时测定改性样品对2-氯戊烷的吸附等温线和吸附动力学特性。研究结果表明:改性后13X分子筛的骨架结构未被破坏,新引入的羰基官能团与2-氯戊烷吸附产生了较强的氢键相互作用。当乙酰胺浸渍液浓度为0.75 mol/L时,改性后吸附剂总孔体积、孔径和总酸量最大,对2-氯戊烷的静态吸附容量最高,为107.5 mg/g,吸附过程既存在物理吸附也存在化学吸附。298 K下该改性样品对2-氯戊烷的吸附符合Langmuir等温吸附并且吸附过程符合拟二级动力学模型,吸附平衡常数K_(L)为0.16 L/mg,动力学常数K_(2)为8058.04 g/(mg·h)。

内建电场与偶极场协同增强SnNb_(2)O_(6)/富氮C_(3)N_(5)S型异质结光催化性能

定向电荷转移是调控光生载流子分离动力学的一种极具吸引力的策略。本文通过在SnNb_(2)O_(6)纳米片上原位生长C_(3)N_(5)纳米棒,设计一种具有强内建电场(IEF)和偶极场(DF)的新型2D/1D SnNb_(2)O_(6)/富氮C_(3)N_(5)S型异质结。通过构筑S型异质结,在界面处产生IEF,促进电荷从SnNb_(2)O_(6)向C_(3)N_(5)的定向迁移。与此同时,C_(3)N_(5)中的DF提供一种驱动力,将光生电子定向转移至活性位点。通过IEF和DF的协同效应,SnNb_(2)O_(6)/C_(3)N_(5)异质结实现了快速的定向电子转移,从而显著提高了电荷分离效率。研究结果表明,SnNb_(2)O_(6)/C_(3)N_(5)异质结的最佳产氢速率高达1090.0μmol·g^(-1)·h^(-1)(反应过程中持续释放H2气泡),分别是SnNb_(2)O_(6)和C_(3)N_(5)的38.8和10.7倍。此外,SnNb_(2)O_(6)/C_(3)N_(5)异质结在去除罗丹明B、四环素和Cr(Ⅵ)方面也表现出优异的光催化性能。通过电子顺磁共振(EPR)、时间分辨光致发光光谱(TPRL)和密度泛函理论(DFT)计算,本文系统探讨了SnNb_(2)O_(6)/C_(3)N_(5)异质结的定向电荷转移机制。这项研究为开发高效异质结光催化剂提供了一种可行的方法。

LY-2008B/LY-2005C复合床镍基加氢催化剂在吉林石化碳五加氢装置的工业应用

针对吉林石化裂解碳五加氢的原料特点(高烯烃)和工艺条件,研发了2种非贵金属镍基加氢催化剂LY-2008B和LY-2005C,将两者按一定比例进行级配并进行了工业应用。2021年9月,在吉林石化的碳五加氢装置实现首次工业应用,一次开车成功,目前装置运行平稳,加氢产品溴价集中在10~14 g(Br)·(100 g)^(-1),运行至今床层压差没有明显变化,表明催化剂具有较好的活性和稳定性。

乙烯原料组分分离与裂解产物模拟优化

基于某石化公司乙烯装置加工饱和液化石油气、饱和C_(5)原料典型性质与单体烃裂解产物模拟结果,利用Aspen软件设计并优化组分分离流程,对组分分离后原料进行裂解产物模拟分析。结果表明:饱和液化石油气与C_(5)原料主要组分中异丁烷与异戊烷模拟双烯收率明显低于其他组分,与异己烷相比,双烯收率分别低12.26、7.29百分点;原料优化后,饱和液化石油气与C_(5)原料模拟双烯收率分别提高5.40、6.33百分点;脱丙烷塔塔顶产品与脱异丁烷塔塔底产品混合裂解与单独裂解相比,乙烯收率增加0.16百分点,丙烯收率降低0.20百分点,若以双烯收率最大为目标,宜选择单独裂解方案;与运行初期相比,裂解炉运行到第50天时,脱丙烷塔塔顶产品与脱异丁烷塔塔底产品双烯收率分别降低1.13、0.50百分点,脱丙烷塔塔顶产品裂解炉粗管最高表面温度为1098.2℃,满足烧焦要求。

ZSM-5基复合分子筛催化裂解制低碳烯烃研究进展

系统介绍了ZSM-5基复合分子筛的合成方法;针对典型的核-壳结构和微-介孔结构,阐述了复合结构对其孔隙结构、酸性质和水热稳定性等的调控方法和规律。在此基础上,详细综述了复合分子筛在甲醇、轻烃、生物质及其混合原料催化裂解制低碳烯烃领域的应用,提出复合分子筛催化材料未来发展前景。

C_(5)/C_(9)共聚石油树脂热聚合成工艺影响因素分析

为了得到浅色优质C_(5)/C_(9)共聚石油树脂,本文以C_(5)馏分、双环戊二烯(DCPD)和C_(9)馏分为原料,在原料配比C_(5):(DCPD):C_(9)=350ml:350ml:200ml时,详细考察了反应温度和反应时间对共聚石油树脂的收率、软化点和色度的影响。结果表明:当反应温度为240~245℃时,反应时间为7~8h,可得色度为4#左右的优质石油树脂,并且石油树脂的收率高达60%以上。

ZSM-35沸石的合成及其催化裂解庚烷制烯烃

利用烷烃催化裂解制备轻烯烃的研究已取得显著进展,而提高轻烯烃产率和选择性仍然存在挑战。文中采用水热合成方法以吡咯烷(PYR)和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为双模板剂制备了具有层状薄片堆叠构成的球形ZSM-35-0.01CTAB分子筛。通过PYR和CTAB的相互作用,相对于母体ZSM-35催化剂,ZSM-35-0.01CTAB比表面积和孔体积分别由309 m^(2)/g和0.19 m^(3)/g升至340 m^(2)/g和0.24 m^(3)/g。在正庚烷催化裂解过程中,相比于ZSM-35的27.68%和ZSM-35-0.005CTAB的32.19%,有促进中间体的传质,将C_(2)^(=)~C_(4)^(=)产率提升至37.05%。新的合成策略为调节ZSM-35沸石的形貌和尺寸提供了有效途径,并在烷烃裂解过程中提供了新的理论指导。

用混合C_5馏份制甲基异丙基酮

以混合Ｃ５ 馏份为原料，用自制硅藻土－ 磷酸作催化剂，经水合制备甲基异丙基酮。试验表明，在催化剂的浸酸质量分数为６５ ％ 、反应温度２２０ ℃、ｎ（ 水） ｎ（Ｃ５） ＝ ６ ．２ 、ＬＨＳＶ 为０－３２ ｈ － １ 时，甲基异丙基酮的收率为６６ ％ ，选择性为８３ ％ ，异戊二烯的转化率为８０ ％ 。

多级孔花状ZSM-5分子筛的合成及其正辛烷催化裂解反应性能研究

高性能催化剂的研发是石脑油催化裂解制低碳烯烃领域的研究热点。使用双子季胺盐表面活性剂[C_(18)H_(37)-N^(+)(CH_(3))_(2)-C_6H_(12)-N^(+)(CH_(3))_(2)-C_6H_(13)]Br_(2)作为结构导向剂,成功合成了花状ZSM-5分子筛。利用XRD、SEM、N_(2)吸附-脱附和NH_(3)-TPD表征技术研究了晶化温度、n(Si)/n(Al)、n(H_(2)O)/n(Si O_(2))和n(Na_(2)O)/n(Si O_(2))等合成条件对ZSM-5分子筛物化性质的影响,并考察其正辛烷催化裂解反应性能。研究结果表明,花状ZSM-5分子筛的优化制备条件为:n(Na_(2)O)∶n(Al_(2)O_(3))∶n(Si O_(2))∶n(C_(18-6-6)Br_(2))∶n(H_(2)O)=5∶1∶100∶10∶4000、晶化时间为72 h、晶化温度为175℃。随着n(Si)/n(Al)的增大,花状分子筛颗粒逐渐团聚;当投料n(Na_(2)O)/n(Si O_(2))高于0.05时,分子筛样品中开始出现其他杂相;随着投料n(H_(2)O)/n(Si O_(2))的增大,分子筛层状形貌逐渐不明显。在催化裂解正辛烷制乙烯和丙烯反应中,经过30 h连续测试,花状ZSM-5分子筛的正辛烷转化率始终保持稳定,乙烯和丙烯总收率从62.0%逐渐增加至64.4%。花状ZSM-5分子筛较高的催化活性和优异的抗积炭稳定性主要归结于其独特的层状形貌和多级孔结构。

P改性ZSM-5纳米片催化裂解丁烯的研究

制备了一系列低P负载量的P/ZSM-5纳米片分子筛,通过X射线衍射仪､低温N2吸附-脱附､NH_(3)-TPD､SEM等表征手段考察了P改性对纳米片分子筛晶型､孔结构､酸性质和形貌的影响,并将各催化剂用于催化正丁烯裂解反应。结果表明,由于P负载量较低,改性后的ZSM-5纳米片分子筛的比表面积､微孔孔容和形貌基本不变,而纳米片强酸位点的数量显著降低;P改性后可显著改善催化剂在正丁烯催化裂解中的稳定性和乙丙烯的选择性;与未改性的ZSM-5相比,当P负载量达0.45%时催化剂失活速率降低了1倍以上,且产物中乙烯､丙烯选择性可达58%左右。