Catalytic transfer hydrogenation of levulinate ester intoγ-valerolactone over ternary Cu/ZnO/Al2O3 catalyst

An effective catalytic transfer hydrogenation (CTH) process of bio-based levulinate esters into γ-valerolactone (GVL) was explored over ternary Cu/ZnO/Al2O3 catalyst which was prepared by coprecipitation method and could be sustainably used. As a result, quantitative conversion of ethyl levulinate (EL) and 99.0% yield of GVL were obtained in the CTH process using i-PrOH as hydrogen donor. The Cu/ZnO/Al2O3 catalyst with high-surface-area could be reused at least four times without the loss of catalytic activity. Furthermore, the structure and properties of Cu/ZnO/Al2O3 catalyst was characterized through XRD, BET, SEM, TEM and H2-TPR. Also, the influence of different support oxides and calcination temperatures was investigated.

微纳尺度气液传质强化油品催化加氢反应

相比于经典的滴流床加氢技术,液相加氢技术由于其一次性投资成本和运行能耗低,受到了企业界和学术界的广泛关注。但如何进一步强化氢油相界面的传质速率来提高液相加氢效率,仍是一个重要的难题。近年来快速发展的微纳尺度气泡或液滴的气液传质强化技术有助于油品催化加氢反应。本文以微纳气泡为例,首先总结了微纳气泡特点及产生方式,简述了微纳尺度气液传质强化液相加氢过程可行性判别,回顾了微纳尺度气液传质强化在油品液相加氢工艺中的相关研究及工业应用。最后分析了微纳尺度气液传质强化在油品液相加氢中面临的挑战以及发展方向,即微纳尺度传质与本征反应的匹配、工况条件微纳气泡在反应器中的流动以及含微纳气泡混合物的气液分离等。

制造氢气瓶内胆的电加热滚塑工艺参数的优化研究

在static bed模型的基础上为在PID控制模式下制造氢气瓶内胆的电加热滚塑工艺建立了一个传热模型,并通过FLUENT软件来仿真计算模具表面温度和模内温度以及加热时间和加热电能。这些仿真值与实测值都吻合得较好,从而验证了本文传热模型的准确性。然后应用该传热模型计算了在16种情形下停止加热时的模内温度以及加热时间和加热电能,并通过灰色关联度方法分析了PID模式的触发温度和初始加热功率的百分比对加热时间和加热电能的影响程度。结果表明,停止加热时的模内温度随初始加热功率的百分比变化较小,但随PID模式触发温度的升高而降低。加热时间和加热电能都是随着PID模式的触发温度的升高而减少。最优化的工艺参数是PID模式的触发温度取250℃且初始加热功率的百分比取90%。另外,PID模式的触发温度对加热时间和加热电能的影响程度都要大于初始加热功率的百分比对它们的影响程度。

气液混合强化在固定床加氢过程中的应用进展

炼油工业作为国民经济的支柱,在创造大量财富的同时,往往存在高能耗、高物耗和高污染的问题。固定床加氢技术是重要清洁炼油技术,在油品质量升级、产品结构调整、原油资源高效利用、生产过程清洁化进程中发挥了重要的作用。提高固定床加氢效率有助于充分利用石油资源、生产清洁燃料和实现生产过程的节能降耗。本文从固定床反应器滴流床加氢和液相加氢过程的氢油两相物料混合特性出发,综述了通过开发新型混氢设备和加氢工艺,强化气液混合过程,提高固定床多相催化加氢效率的应用进展,并提出固定床加氢反应过程气液混合强化技术发展趋势,为炼油化工生产过程提质增效、节能降碳新技术的开发提供参考。

加氢液化复杂多相体系氢传递催化机理

煤直接液化复杂多相体系中重组分轻质化过程中,氢传递与催化机理的探究对于了解煤液化过程,提高氢利用程度以及煤的加氢转化都有非常重要的意义。以新疆淖毛湖煤和四氢萘为原料,分别在N_2和H_2气氛下进行了高压釜试验研究,并与各自的催化剂添加体系比对,讨论了临氮热裂化,临氮催化裂化,临氢热裂化和临氢催化裂化不同供氢环境下,煤加氢液化复杂多相体系催化机理和氢的过程传递。结果表明,催化剂促进了气相氢的活化,促进了活性氢分别向煤的热解产物和溶剂转移,也促进了溶剂中的氢向煤的热解产物转移,有利于煤的转化和油产率的提升。本实验条件下,与气相氢相比,溶剂对于活性氢的贡献更大,约为气相氢贡献的2倍,且气相氢供氢量和溶剂供氢量均与煤和沥青质向油气转化呈正向相关。

包钢VD真空脱氢的工艺参数

通过VD真空脱氢工业实验，用回归的方法确定了脱氢速度方程及其传质系数、吹氩气量计算方程和搅拌功. 在真空条件下氩气泡压力与钢液面的压力相差很大，由实验结果给出了真空脱气时，氩气泡压力和VD终点钢液中氢含量的经验关系式，进而得到了确定氩气量的经验关系式. 工艺实验得到的参数为包钢在连铸重轨钢生产中进一步降低能耗和提高质量提供了基础数据.

煤直接液化催化剂及其作用机理研究进展

煤直接液化是高效洁净利用低变质煤资源的重要技术途径,而催化剂的性能优劣直接决定整个工艺的经济性和可操作性。简述了煤直接液化工艺概况及反应历程,对液化反应历程中煤大分子热解、氢气活化、溶剂加氢、沥青烯加氢、自由基之间的相互反应等过程进行分析和总结,指出煤直接液化反应过程是非均相催化,催化剂在促进煤及沥青烯热裂解的同时为大分子自由基输送H自由基。在结合活性评价分析煤直接液化催化剂作用机理的基础上,提出铁系催化剂活性优化及贵金属催化剂成本优化,即催化剂的微粒径、抗团聚、高活性和低成本仍将是进一步研究的重要方向。

复杂多相体系煤加氢液化反应与氢传递的研究

研究新疆淖毛湖煤(NMH)在四氢萘为溶剂条件下的加氢液化反应行为,探究了液化过程氢传递规律,并借助XRD、饱和磁化强度和扫描电镜表征手段,研究了煤液化条件下铁系催化剂的相态变化对煤液化性能的影响。结果表明,NMH煤在420℃、17 MPa就具有良好的液化效果;催化剂的活性态Fe7S8在煤液化反应初期发挥了催化作用,加氢液化后期,转变为非活性态Fe_9S_(10)和FeS;提高催化剂加氢活性并延长反应时间有利于沥青烯和前沥青烯加氢轻质化;催化剂有利于活化气相氢向煤的热解产物和溶剂转移,也有利于活化溶剂中的氢向煤的热解产物转移;溶剂对液化反应的活性氢贡献更大,约为气相氢的两倍,气相氢向溶剂传递的氢量随温度的升高、压力的增大和时间的延长变化不大,气相氢和供氢溶剂供氢与煤和沥青质向油气转化呈正相关。

9,9'-二芴-9,9'-二醇的合成及其引发甲基丙烯酸甲酯自由基溶液聚合的研究

采用Zn-ZnCl2还原偶联法,在四氢呋喃水溶液中合成了9,9'-二芴-9,9'-二醇(BFDOL),反应温度为30℃时转化率可达81.5%。使用傅立叶变换红外光谱仪、紫外-可见光分光光度计以及质子核磁共振谱仪对BFDOL的结构进行了表征确认。进而将BFDOL作为自由基引发剂,对其引发的甲基丙烯酸甲酯(MMA)溶液聚合进行了研究,结果表明,BFDOL在四氢呋喃、甲苯和苯甲醚中均可引发聚合反应,尤其是在四氢呋喃溶剂中,低温条件也可引发MMA聚合反应;温度对聚合反应速率及聚合物分子量的影响符合自由基聚合的特点;自由基聚合的引发反应通过氢转移引发途径实现。

固定床渣油加氢过程的数值模拟

采用中东高硫渣油考察了工艺条件对渣油加氢反应的影响,并将该数据对创建的渣油加氢反应器模型进行求解。实验和计算结果表明:反应温度对杂质脱除率的影响最大,体积空速的影响次之,氢分压的影响最小。在反应温度365~395℃、氢分压14~17 MPa、体积空速0.15~0.25 h^(-1)、氢/油体积比800条件下,创建的渣油加氢反应器模型计算的脱杂质率和实验的脱杂质率最大相对误差为6.9%,可以较好地模拟实际反应情况。以实验室装置工况下的气-液传质速率为基准,气-液传质速率提高10倍时,残炭加氢转化率和加氢脱氮率分别提高2.6和6.3百分点;但以渣油加氢工业装置工况下的气-液传质速率为基准,气-液传质速率提高10倍时,残炭加氢转化率和加氢脱氮率仅分别提高0.2和0.6百分点,即气-液传质速率不是反应过程的速控步骤。

煤炭直接液化反应机理研究进展

为探讨煤炭直接液化反应机理,论述了煤炭直接液化反应历程,分析了煤的浸润溶胀、煤的热解、供氢溶剂热解、H2溶解、H2活化、自由基之间的相互反应等过程。研究发现,在合适的温度范围内,煤热解10 min以内即接近自由基浓度的最大值,与煤热解自由基反应活性强弱分别为:煤热解提供的活性氢及小分子自由基>供氢溶剂提供活性氢>H2提供活性氢,并指出H2与煤热解自由基的反应程度是决定最终液化产物整体H/C原子比的重要因素。基于液化反应机理,提出进一步明确H2在不同催化剂作用下被活化与煤热解自由基反应的机理,降低反应温度、压力,开发高活性催化剂是下一步研究方向。

化学环制氢三流化床反应器系统工艺模拟研究

化学环制氢技术能够从化石燃料中高效制取氢气并分离出二氧化碳,由于商用工艺模拟软件缺少适用于化学环制氢的反应器模型,制约了该技术的工艺模拟及优化。建立了一种基于轴向扩散方程的化学环制氢三流化床反应器模型,将反应器模型嵌入商用工艺模拟软件中实现工艺全流程模拟及优化。分析了三流化床反应器的操作条件,结果表明:蒸汽反应器操作温度在850℃、蒸汽输入流量与天然气输入流量比值为2.6条件下能够高效制取氢气,氢气/甲烷比率达到263.86%;蒸汽燃料反应器操作温度在800℃,三氧化二铁流通量与天然气输入流量比值为3.82条件下能够高效分离出二氧化碳,二氧化碳捕获率达到99.21%。