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相变储热材料强化催化反应过程的研究进展

Chinese Journal of Catalysis 2024年第5期60卷 128-157页

作者：王长安欧阳颖罗一斌高心茹高鸿毅王戈舒兴田北京科技大学材料科学与工程学院北京材料基因工程高精尖创新中心分子与微结构可控材料北京市重点实验室北京100083 中石化石油化工科学研究院有限公司北京100083 中国石油化工股份有限公司长岭分公司湖南岳阳414012 北京科技大学顺德创新学院广东顺德528399

催化过程在化工生产中起着至关重要的作用,开发高性能催化材料是提升催化效率的有效策略之一.然而,多数催化过程伴随的强烈放热或吸热效应往往影响材料的催化效率,甚至可能导致失活.近年来,相变储热材料(PCMs)因具有较好的热管理和能量... 详细信息

催化过程在化工生产中起着至关重要的作用,开发高性能催化材料是提升催化效率的有效策略之一.然而,多数催化过程伴随的强烈放热或吸热效应往往影响材料的催化效率,甚至可能导致失活.近年来,相变储热材料(PCMs)因具有较好的热管理和能量存储性能,在热催化、光催化、生物催化和电化学领域展现出广阔的应用潜力.将PCMs与催化材料相结合,形成PCMs@Catalysts复合材料,可以提升能源利用效率和强化催化反应过程.利用微胶囊技术,可以实现这种复合材料的储热区及催化区的分区组装及功能集成,其中催化材料壳层不仅增强了PCMs热导率和稳定性,还能够有效防止PCMs相变过程的泄漏.同时,PCMs芯材通过吸收/释放反应过程的热量和控制壳层催化材料的温度达到提升催化效率的目的.本综述旨在深入介绍相变材料在强化催化反应方面的最新进展,并为PCMs@Catalysts复合材料的理性设计和可控制备提出见解.本文系统地总结了PCMs@Catalysts复合材料的制备方法及其在热催化、光催化、生物催化和电化学领域的应用进展.PCMs@Catalysts的制备方法主要包括物理法和化学法.物理法,如喷雾干燥法和空气悬浮法,主要通过物理手段将外壳溶液均匀地包覆在PCMs内核表面,形成厚度适中的外壳.而化学法,如原位聚合法、原位沉淀法、悬浮聚合法、诱导氧化法和溶胶-凝胶法等,则通过在PCMs表面原位生长致密的氧化物壳层来实现复合材料的构筑.在应用方面,PCMs组分提升催化反应性能的作用机制主要包括以下三种.(1)自蓄热驱动催化效应:PCMs材料在催化反应中高效储存来自环境余热或太阳能等外界热源的热能,并在移除热源后持续稳定地释放潜热以驱动催化反应的进行.(2)原位温度调节效应:由PCMs芯材存储反应过程中的热量以调节催化材料壳层微环境温度,进而调控催化剂床层温度,防止催化过程热失控并延长催化剂使用寿命.(3)热流/电子协同效应:PCMs释放的热流能够加速催化材料表面底物分子的热运动和光生电子/空穴的迁移,进而克服反应物转化的能量势垒;热流和光生电荷的协同效应有助于提高太阳能的利用率和反应物的转化率.综上,本文系统地总结了PCMs@Catalysts复合材料的合成制备方法、协同作用机制及其在不同催化领域的应用进展.展望未来,PCMs@Catalysts复合材料研究应在保证其综合力学性能的基础上,进一步提高催化性能和储/放热效率.本文旨在为PCMs@Catalysts的理性设计和精准构筑提供参考,也为其在工业领域的规模化应用提供借鉴.

关键词：相变储热材料催化剂微胶囊技术催化性能协同效应

类Fenton-PAC耦合工艺应用于氨肟化废水预处理研究

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化工设计通讯 2024年第6期50卷 93-95,98页

作者：刘丹阳中石化湖南石油化工有限公司湖南岳阳414014

针对氨肟化废水可生化性差和粉末活性炭(PAC)致使MBR膜污堵问题,改进PAC施用模式,降低了PAC流失,同时提高了预酸化工序预处理效果和废水可生化性。吸附试验结果表明,PAC可吸附降低氨肟化废水COD,去除率随PAC投加量增加而提高,PAC对小分... 详细信息

针对氨肟化废水可生化性差和粉末活性炭(PAC)致使MBR膜污堵问题,改进PAC施用模式,降低了PAC流失,同时提高了预酸化工序预处理效果和废水可生化性。吸附试验结果表明,PAC可吸附降低氨肟化废水COD,去除率随PAC投加量增加而提高,PAC对小分子量的丙酮肟去除效果最好。工业应用结果表明,类Fenton-PAC耦合下,主要是环己酮肟被氧化降解为小分子有机物,并被PAC吸附去除;此外,吸附后的PAC可在一定程度上氧化再生、重复利用。类Fenton-PAC去除COD的主要原理为·OH对有机物的氧化降解、活性炭表面含氧官能团的络合作用和吸附网捕。

关键词：类Fenton 活性炭氧化吸附

糠胺呋喃基自阻燃环氧树脂的绿色制造技术研究

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热固性树脂 2024年第3期39卷 36-39页

作者：刘明中石化湖南石油化工有限公司湖南岳阳414000

以糠胺、环氧氯丙烷、四丁基溴化胺为原料,合成了本征阻燃的糠胺环氧树脂,通过环氧值及可水解氯含量测试研究了原料配比及工艺过程对产品的影响。结果表明,糠胺与环氧氯丙烷(ECH)物质的量比为1︰5,NaOH与ECH物质的量比为1∶1时得到的糠... 详细信息

以糠胺、环氧氯丙烷、四丁基溴化胺为原料,合成了本征阻燃的糠胺环氧树脂,通过环氧值及可水解氯含量测试研究了原料配比及工艺过程对产品的影响。结果表明,糠胺与环氧氯丙烷(ECH)物质的量比为1︰5,NaOH与ECH物质的量比为1∶1时得到的糠胺环氧树脂的环氧当量为122g/eq,可水解氯质量分数为0.14%,挥发分质量分数为0.190%,通过液相色谱/质谱分析产物的组成结构明确。将该产物与4,4′-二氨基二苯砜固化后,对聚合物进行红外光谱分析、热重分析及燃烧测试。结果表明,产物的初始分解温度为293℃,具有较好的热稳定性、良好的耐热性能以及阻燃性能。该环氧树脂制备无需溶剂,工艺过程绿色环保,其原料可由玉米芯等生物质转化或分离得到,具有良好的应用价值。

关键词：糠胺环氧树脂呋喃基本征阻燃耐热性生物质

厌氧折流板反应器处理高浓度含硫酸盐有机废水研究

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中国科技期刊数据库工业A 2024年第4期 0186-0189页

作者：胡超中石化湖南石油化工有限公司湖南岳阳414000

近年来,随着工业化的快速发展,优化高浓度含硫酸盐有机废水处理成为一道紧迫且重要的时代课题。厌氧折流板反应器是一种创新型的高效能厌氧反应装置,适用于处理高浓度有机废水。本研究首先就厌氧折流板反应器进行了相关概述,继而探究了... 详细信息

近年来,随着工业化的快速发展,优化高浓度含硫酸盐有机废水处理成为一道紧迫且重要的时代课题。厌氧折流板反应器是一种创新型的高效能厌氧反应装置,适用于处理高浓度有机废水。本研究首先就厌氧折流板反应器进行了相关概述,继而探究了厌氧折流板反应器处理高浓度含硫酸盐有机废水的实验路径,接着就实验结果展开了分析和讨论,明确厌氧折流板反应器在处理这类废水方面的应用价值,最后就厌氧折流板反应器的应用前景进行了展望。

关键词：厌氧折流板反应器高浓度含硫酸盐有机废水

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氢气长输管道的设计与应用

大氮肥 2024年第4期47卷 263-267页

作者：李希龙谭应军胡元旭宋星星林立聪中石化湖南石油化工有限公司湖南岳阳414014

通过分析氢原子在管道的扩散传递过程,归纳出管道氢损伤的影响因素,提出了氢气长输管道设计中尽量减少管道氢损伤的方法。通过对国内外氢气标准的研究归纳,总结了长输氢管道的设计方法,并将这些设计方法在实际的工程建设中进行了应用与... 详细信息

通过分析氢原子在管道的扩散传递过程,归纳出管道氢损伤的影响因素,提出了氢气长输管道设计中尽量减少管道氢损伤的方法。通过对国内外氢气标准的研究归纳,总结了长输氢管道的设计方法,并将这些设计方法在实际的工程建设中进行了应用与验证。

关键词：氢气长输管道氢损伤

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小晶粒高硅铝比NaY分子筛低温合成研究

工业催化 2024年第2期32卷 42-47页

作者：饶维湖南石油化工职业技术学院湖南岳阳414012

采用自制的偏铝酸钠为合成导向剂,在低温下水热晶化合成出了小晶粒高硅铝比的NaY分子筛。考察了合成导向剂的陈化温度、陈化时间、晶化碱度、晶化温度和晶化时间对产品的影响,得到了制备NaY分子筛最佳的工艺条件,并进行了放大制备。在... 详细信息

采用自制的偏铝酸钠为合成导向剂,在低温下水热晶化合成出了小晶粒高硅铝比的NaY分子筛。考察了合成导向剂的陈化温度、陈化时间、晶化碱度、晶化温度和晶化时间对产品的影响,得到了制备NaY分子筛最佳的工艺条件,并进行了放大制备。在此条件下,NaY分子筛结晶度(峰面积)≥90%,结晶度(峰高)≥85%,硅铝比≥5.5,晶粒尺寸均在(100~200)nm,不仅优于工业标样的指标要求,且易于放大。

关键词：催化剂工程低温水热晶化导向剂 NaY分子筛结晶度小晶粒高硅铝比

制备工艺对DEG系聚己内酯二元醇酸值的影响

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合成纤维工业 2024年第3期47卷 47-51页

作者：李长存中石化湖南石油化工有限公司炼油部湖南岳阳414014

采用本体聚合工艺,以二乙二醇(DEG)引发ε-己内酯开环聚合反应制备DEG系聚己内酯二元醇,分析了产物的微观结构,研究了3种工艺条件对DEG系聚己内酯二元醇酸值的影响。结果表明:经核磁共振氢谱分析,确认产物中的聚合物为DEG系聚己内酯二元... 详细信息

采用本体聚合工艺,以二乙二醇(DEG)引发ε-己内酯开环聚合反应制备DEG系聚己内酯二元醇,分析了产物的微观结构,研究了3种工艺条件对DEG系聚己内酯二元醇酸值的影响。结果表明:经核磁共振氢谱分析,确认产物中的聚合物为DEG系聚己内酯二元醇,ε-己内酯转化率为99.81%,产物中残留ε-己内酯质量分数为0.19%;在“氮气保压”(A工艺)条件下,产物酸值高;在“先氮气保压、后氮气吹扫”(B工艺)条件下,可有效降低产物酸值,但反应时间较长;在“反应前脱水、反应时氮气吹扫、反应后脱挥”(C工艺)条件下,产物酸值(以氢氧化钾计)均低于0.35 mg/g,且反应时间在6 h以内;反应前降低ε-己内酯的含水量、反应时氮气吹扫可有效降低产物的酸值;C工艺更适合DEG系聚己内酯二元醇的规模化生产。

关键词： ε-己内酯开环聚合聚己内酯二元醇酸值

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烷氧基金属化合物引发ε-己内酯开环聚合研究

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合成纤维工业 2024年第2期47卷 8-12页

作者：李长存中石化湖南石油化工有限公司炼油部湖南岳阳414014

在反应温度160℃、反应时间7 h条件下,以烷氧基金属化合物(A-17)为活性种引发ε-己内酯开环聚合制备聚ε-己内酯(PCL),利用核磁共振氢谱(1 H-NMR)分析了产物的微观结构,考察了ε-己内酯单体转化率(η)和产物数均相对分子质量(M n)及多... 详细信息

在反应温度160℃、反应时间7 h条件下,以烷氧基金属化合物(A-17)为活性种引发ε-己内酯开环聚合制备聚ε-己内酯(PCL),利用核磁共振氢谱(1 H-NMR)分析了产物的微观结构,考察了ε-己内酯单体转化率(η)和产物数均相对分子质量(M n)及多分散性指数(PDI)随反应时间的变化,探讨了该条件下的聚合反应动力学及反应机理。结果表明:1 H-NMR表明产物中的聚合物为PCL,产物中有未反应的ε-己内酯;η随着反应时间的延长而升高,反应初期η增长快,反应后期η增长速度降低,反应7 h时η为90.16%;反应时间从5 h延长到6 h,产物PCL的M n从37788增长到54953,PDI从1.55降低到1.31,反应时间延长到7 h时产物PCL的M n降低到53778,PDI上升到1.43;A-17引发ε-己内酯开环聚合反应为一级反应,反应机理为活性阴离子配位聚合。

关键词：聚 ε-己内酯开环聚合单体转化率相对分子质量聚合反应动力学

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苯与环戊烯烷基化制备环戊基苯的工艺研究

合成纤维工业 2024年第4期47卷 58-61,67页

作者：邓金中吴明中石化湖南石油化工有限公司聚酰胺部湖南岳阳414007

以苯和环戊烯为原料,采用固定床工艺通过烷基化反应合成环戊基苯,考察了不同结构催化剂的烷基化活性,并探讨了苯/环戊烯质量比、体积空速、反应温度、反应压力等对环戊烯转化率和环戊基苯选择性的影响。结果表明:催化剂对苯/环戊烯烷基... 详细信息

以苯和环戊烯为原料,采用固定床工艺通过烷基化反应合成环戊基苯,考察了不同结构催化剂的烷基化活性,并探讨了苯/环戊烯质量比、体积空速、反应温度、反应压力等对环戊烯转化率和环戊基苯选择性的影响。结果表明:催化剂对苯/环戊烯烷基化反应影响较大,孔道尺寸和酸性质均适宜的介孔沸石分子筛催化剂更适合催化苯/环戊烯烷基化制备环戊基苯;适当提高苯/环戊烯质量比、反应温度及降低反应空速、反应压力有利于烷基化反应向正反应方向进行,减少副反应发生;选择介孔沸石分子筛催化剂,在原料苯/环戊烯质量比81,体积空速3 h^(-1),反应温度180℃,反应压力2.0 MPa的条件下合成环戊基苯,环戊烯的转化率较高,为99.8%,环戊基苯的选择性为92.2%。

关键词：苯环戊烯环戊基苯烷基化介孔沸石分子筛