网站访问量
榫卯式FeBO3催化剂制备及合成气转化性能
高昶;涂青山;杨媛;崔超婕;骞伟中;开发新型高效的合成气转化催化剂对煤化工行业可持续发展有重要意义。采用固相熔融法制备榫卯式结构的FeBO3(硼酸铁)催化剂用于合成气制备轻烃，通过催化性能评价发现，FeBO3催化剂具有较小的链增长因子和优异的加氢催化活性，可高效实现合成气转化制备轻烃，尤其对甲烷具有良好的选择性。通过SEM(扫描电子显微镜)、XRD(X射线衍射)、XPS(X射线光电子能谱)、H2-TPR(程序升温还原)及DRIFTS(原位漫反射红外傅里叶变换光谱)等多种表征手段，系统探究催化剂的晶体结构、表面化学性质、活性位点特征及催化反应机制，明确榫卯式结构与催化性能之间的构效关系。研究为非碳化铁基催化体系的开发及合成气高效定向转化制备轻烃提供了新的思路和实验参考。
纤维对地聚物注浆材料强度影响及作用机制
丁湛;杨敏;雷宗建;栗慧峰;徐坤;栗培龙;GGMs(地聚物注浆材料)固化后脆性高、韧性差、易开裂。为了改善GGMs的力学性能，采用4种纤维[钢纤维、玄武岩纤维、PE(聚乙烯)纤维、椰壳纤维]对其进行改性并测试改性前后其抗压及抗折强度变化，借助SPSS软件分析纤维类型及掺量对GGMs抗压及抗折强度的影响，分析强度增长规律，并进行SEM、XRD、FT-IR等微观分析，讨论纤维的作用机制。结果表明：纤维类型对GGMs的7 d抗折和抗压强度影响显著，其中钢纤维引起抗折强度衰减，椰壳纤维引起抗压强度衰减，当掺入质量分数为0.5%的玄武岩纤维和1%的PE纤维时，对GGMs抗压和抗折强度改善效果良好，建立了强度随龄期增长的幂函数模型。玄武岩纤维的试件表面存在局部微裂纹，而PE纤维的试件结构均匀致密，反应了纤维与浆料有较好的界面结合效果；纤维改性后，GGMs结晶度提高且更有序，更多Al3+参与结晶，聚合反应更彻底，GGMs的抗压及抗折强度提高。
煤气化渣制备二氧化硅气凝胶及复合涂料性能
李海东;陈祚豪;张舒怡;张翼飞;石星昊;李科;为实现煤气化渣的高值化利用，以煤气化渣为硅源，通过“助剂活化-选择性提硅-溶胶凝胶调控-涂料功能化”的技术路线，制备高性能二氧化硅气凝胶及其复合隔热涂料。系统研究碱浸工艺对硅元素提取效率的影响，以及老化条件、水洗方式和改性剂添加量对气凝胶结构性能的调控规律。结果表明：在碱浓度2 mol/L、温度90℃、时间6 h的最佳浸出条件下，硅浸出率达83.13%;在老化温度50℃、时间24 h、离心水洗、改性剂TMCS(三甲基氯硅烷)质量分数30%的最佳工艺下，成功制得比表面积为496.38 m2/g、接触角为150.97°的超疏水气凝胶。将该气凝胶粉体作为功能性填料与硅藻泥复合，当气凝胶添加量为40%时，所得复合涂料兼具良好的疏水性(接触角77.1°)与优异的隔热性能[导热系数0.087 W/(m·K)],红外热成像证实其隔热效果显著。研究为煤气化渣的资源化、功能化和高值化利用提供可行的技术路径和理论依据。
核壳结构改性TiO2负载Pt-Cu双组分复合催化剂的制备及NH3-SCO性能
张艺伟;吉振华;聂学选;鲍志光;罗丁;张鹏;陈昊;ASC(氨逃逸催化器)作为道路车辆NH3排放控制的最有效尾气后处理技术，目前仍然面临着低温活性不足、贵金属用量高及对反应产物N2选择性低等问题。在引入不同质量分数Pt-Cu双活性组分体系的基础上，定向构建具有实心核-中空腔-介孔壳三维通道核壳结构的TiO2作为载体重筑催化剂的构效关系，并对其进行详细的理化特性表征以及200℃低温下对NH3综合催化性能测试，探究多维度协同作用下对催化剂综合催化性能的调控机理和提升机制。结果表明：核壳结构TiO2通过优化传质通道与增强金属-载体强相互作用提升催化剂本征活性；Pt-Cu双金属协同调控反应路径，实现低温NH3高效净化与副产物同步抑制。其中Pt5-Cu1/TiO2在三维传质通道提高催化剂传质能力和双活性组分的作用下实现95.2%的NH3催化转化率；N2选择性达到89.1%,较Pt/Al_2O3提升18.6%,N_2O排放体积分数降至7.7×10-6,较Pt/TiO2减少74.3%;同时减少了1/2的贵金属涂覆量，为低温NH3-SCO提供了高活性-高选择性-低成本的催化方案。
g-C_3N4/MoS2异质结构建及光催化降解罗丹明B性能
薛蓬勃;高莉宁;张佩;于宝森;李丽;张家豪;何锐;针对g-C_3N4在应用中存在的可见光吸收有限及光生载流子复合率较高等问题，采用热聚合法成功构建不同MoS2负载量(质量分数0.2%、0.4%、0.6%)的g-C_3N4/MoS_2Z型异质结复合光催化剂。通过XRD、SEM、BET、UV-Vis DRS、PL及电化学测试等方法对复合材料进行系统表征。结果表明:引入MoS2能够拓宽材料对可见光的吸收范围，促进光生电子-空穴对的分离与迁移。在模拟可见光照射120 min条件下，g-C_3N4/MoS2-0.4%对Rh B(罗丹明B)的降解率达到95.13%，优于纯g-C_3N4的73.38%，且在5次循环使用后仍保持92.72%的降解率，具有良好的稳定性。通过自由基捕获实验证实了该异质结体系遵循Z型电子转移机制，空穴h+与超氧自由基·O2~-为主要活性物种。
脉动压力主频法测量旋风分离器入口流量
杨智勇;孙立强;解明;王菁;魏耀东;针对旋风分离器气固两相流工况下，传统接触式流量计易磨损、干扰流场、难以长期在线测量入口流量的问题，依据其旋流流场Rankine涡结构及旋转涡核准周期性摆动特性，建立了入口流速与旋流摆动主频的关系模型。考虑工程可测性和可实施性，以易于采集的瞬时脉动压力为测量对象，经频谱分析提取压力摆动主频，推导了基于压力主频的入口流量计算式。在PV型旋风分离器实验平台上，在入口气速6.8～16.4 m/s范围内开展多工况验证实验。结果表明：同一工况下瞬时切向速度的波动主频与瞬时压力的摆动主频一致，进而瞬时脉动压力主频与入口速度存在线性关系；模型计算主频与实测主频吻合良好，平均相对误差2.3%，最大误差5.2%。该方法为非介入式测量，无需改造设备、不干扰内部流场，抗工况干扰能力强，可实现旋风分离器入口流量的实时在线监测，可为工业旋风分离器的在线监测与智能调控提供技术支撑。
可再生能源制氢制氨的系统建模与经济优化分析
杨宇;刘艳军;杨俞;杜博文;井兰溪;“风光氢氨一体化”项目可有效地将中国快速增长的风能和太阳能发电能力整合到能源系统中，但项目建设面临经济性不足的问题。提出了一种RePtA（可再生能源制氢制氨）系统的经济评估和优化方法，该方法集成了风光发电、电池储能、PEM电解、氢气储存和氨合成。通过建立子系统模型和运行约束，采用双时间尺度（d/h分辨率）调度策略来优化电力、物料流动和设备容量，以满足最小的LCOA（氨平准化成本）。该方法能够量化绿氨项目的经济性，为RePtA项目设计提供了关键的决策支持。结果表明，新疆某中部地区RePtA设计项目的LCOA为4372.6元，其中电力产生及储存的成本约占LCOA的82.6%，该成本每下降10%，LCOA将下降430元。敏感性分析发现，适量的风电有助于平抑新能源的波动，过量则会显著增加波动性；当储能装置规划容量低于最优设计值时，可能导致项目整体运行困难。
球磨复合钒基催化剂降解CVOCs性能及机理研究
郭峰龙;吕东钊;王荣康;白波;孙钰琨;针对CVOCs(含氯挥发性有机化合物)在含H2O和SO2的复杂气氛下，催化剂稳定性不足导致的降解效率下降的难题，本研究采用球磨法成功制备了一系列不同质量比的碳掺杂钒基活性组分/ZSM-5复合催化剂(MVC/BMZ)。通过系统的表征揭示了组分比例对催化剂结构与性能的影响。结果表明，球磨工艺实现了活性组分MVC与BMZ在纳米尺度的均匀分散，并诱导形成了V-O-Si(Al)键。其中，MVC/BMZ(1:1)具有最大的比表面积(60.01 m2/g)和孔体积(0.166 cm3/g)，为污染物分子提供了充足的吸附位点和传质通道。在CB(氯苯)催化降解中，MVC/BMZ(1:1)催化剂表现出最佳活性(T90仅为344 ℃)，这归因于界面效应稳定了高价态V5+并富集了丰富的表面活性氧。稳定性测试证实，BMZ的引入显著增强了催化剂的结构鲁棒性，有效抑制了活性位点氯中毒与烧结。此外，BMZ的疏水微孔结构和丰富的酸性位点提升了催化剂对H2O和SO2的耐受性。本研究为开发低成本、高性能且易于工业应用的CVOCs净化材料提供了理论依据。
CVOCs催化燃烧中典型杂质影响及稳定性调控
赵伟亮;毛永伟;白波;何佳锡;王荣康;孙钰琨;CVOCs(含氯挥发性有机化合物)具有高毒性、环境持久性和较高化学稳定性，对生态环境和人体健康构成严重威胁。催化燃烧是CVOCs高效净化的重要技术之一，但实际工业烟气中的H2O、SO2和Pb等杂质会与催化剂表面发生相互作用，进而影响CVOCs转化过程和催化剂稳定性。本文围绕H2O、SO2和Pb三类典型杂质，梳理其对CVOCs催化燃烧的影响及稳定性调控研究进展。重点讨论了H2O在氯物种脱除和竞争吸附过程中的促进与抑制作用，SO2气氛下含硫物种的形成与积累过程，以及Pb沉积导致的表面性质和氧化还原能力变化。在此基础上，总结了表面性质调节、壳层保护、杂质捕获和关键活性界面稳定化等主要调控策略，可为典型杂质条件下CVOCs催化燃烧催化剂的稳定性提升提供参考。
均相压井液注入过程离子扩散研究与工艺优化
王超;张随望;周祥林;陈钰;吴春生;燕永利;均相高密度压井液因其低伤害、低摩阻等特性已成为带压修井作业的优选流体,但是其在加注过程中存在的与清水的扩散行为缺乏研究。为此针对均相高密度压井液在多孔介质中的扩散行为,开展系统的分析研究并进行工艺参数优化。采用去离子水饱和多孔介质材料,在可控围压及温度的条件下通过驱替装置进行压井液动态加注实验,实时监测出口流体的时间、离子浓度及密度等关键参数,并且结合RSM(响应曲面法)对孔隙度、温度及注入流量三因素交互作用进行分析优化。基于实验数据定量表征了压井液驱替过程中离子浓度的动态演化规律,得到密度体系1.2、1.4、1.6、1.8 g/cm3的压井液平均扩散系数为5.8×10-10、5.6×10-10、6.8×10-10、5.3×10-10 m2/s,并且确定了压井液的最优工况组合为孔隙度16.81%、温度40.93℃、注入流量1.72 mL/min,最佳突破时间为323.03 s,模型拟合优度R2=0.996,预测误差<3%。研究成果为压井液高效注入提供了理论和技术指导,提升压井作业的效率与安全性。
可燃及毒性气体扩散研究
丁信伟,王淑兰,徐国庆从气体动力学入手,通过对气体微元进行质量平衡、动量平衡、能量平衡的分析,采用了新的扩散模型对危险性气体的扩散进行数值模拟,为了验证模型的合理性,设计简易风洞,对轻重气体(包括二氧化碳、丙烯、乙炔等气体)在不同的泄放条件下进行了多次定常风洞扩散试验,得到了气体实际扩散后浓度的分布,同时也考察了风速、泄放速率、气体密度等主要因素对气体扩散的影响,得到气体扩散的一般规律。模型计算结果与试验数据吻合较好,最大浓度计算值与试验值的平均偏差在20%以内,且浓度分布趋势一致,从而证明了该模型的合理性。编制了模拟软件可作为泄漏扩散事故的预防及发生事故后采取应急防护措施的分析工具
冷凝和吸附集成技术回收有机废气
黄维秋;石莉;胡志伦;郑宗能;有机废气治理的难度在于石化、石油、化工等领域的工艺不同,导致排放的废气组分及浓度相差很大。根据有机废气的特点,选择合适的工艺进行有效治理并实现资源回收是非常必要的。目前,冷凝和吸附集成工艺回收有机废气成为人们的研究重点。冷凝法回收有机废气应用于高浓度场合,尤其适合应用在集成工艺的前端。吸附法回收技术更适合于低浓度油气吸附,作为集成技术的后端处理。有机废气冷凝和吸附集成技术,既发挥冷凝法在冷凝高浓度油气方面高效的优势,以及吸附法在吸附低浓度油气时可以将油气浓度控制在很低范围的优势,同时又可避免单纯冷凝技术由于低温冷凝而引起的成本及操作费用剧增,以及吸附法由于吸附高浓度油气而产生的安全隐患。通过对冷凝和吸附段的工艺及结构参数进行优化,并选择合适的制冷剂及吸附剂,以期最终达到回收率、设备投资、运行能耗及安全性等综合技术经济指标的最优化。
重气云团瞬时泄漏扩散的数值模拟研究
潘旭海,蒋军成事故性泄漏多形成重气云团 ,其扩散行为与非重气云团有很大的不同 ,主要包括重力沉降、空气卷吸、云团加热和向非重气云团转变四个阶段。文中从控制重气云团扩散行为的微分方程入手 ,根据箱模型(boxmodel)及其他一些重气扩散模型 ,如IITHeavyGasModels模型和虚点源模型 ,采用向前插分和牛顿迭代的方法 ,针对ThorneyIslandTrialNo .0 0 8试验进行了数值模拟 ,得到了重气云团外形尺寸 (云团半径和云团高度 )和空气卷吸量随时间的变化关系以及下风向固定点处地面最大浓度值。数值模拟结果较好地反映了重气云团所特有的扩散行为。针对数值模拟结果与试验实测值之间存在的偏差进行了分析 ,结果表明 ,采用该方法进行重气云团瞬时泄漏扩散模拟是可行的 ,且模拟精确度高于IITHeavyGasModels模型
高比表面积活性炭制备技术的研究进展
苏伟,周理文中评述了近年来制备高比表面积活性炭的主要研究成果;化学活化可以在几个小时内制备出高比表面积的活性炭,但却带来了严重的环境污染;与化学活化相比,物理活化具有工艺简单、清洁等优点,成为今后研究和开发的热点。
乙苯脱氢制苯乙烯反应过程专用模拟系统开发
陈玉石;赵芳磊;王建平;孙晓岩;项曙光;为了实现对乙苯脱氢制苯乙烯反应过程的准确模拟计算，采用MySQL数据库软件建立专用物性数据库，构建等温积分动力学反应器计算模型，基于Cape-Open标准和C++语言，建立苯乙烯反应器模块，并集成到通用流程模拟软件中，形成乙苯脱氢制苯乙烯反应过程的专用模拟系统。采用工厂数据对所开发的模拟系统进行检验，并将计算值与实际值进行对比。结果表明：计算结果与工艺数据基本一致，产品组成、反应器温降和压降的模拟值与实际值的相对偏差都在1%以内，说明开发的专用反应过程模拟系统可进行较为准确的模拟计算。
苯乙烯生产工艺的节能优化和经济分析
王玉枫;在中石化自主研发的苯乙烯生产工艺中，乙苯脱氢反应需要加入大量过热蒸汽作为脱氢介质，水蒸气和乙苯流量的比值是影响脱氢反应的一个重要因素。随着低水比催化剂工业应用取得进展，可以减少进入反应器的蒸汽量，而降低水比的关键就在于减少乙苯/苯乙烯塔顶冷凝器共沸蒸出的乙苯和蒸汽的量。控制恒沸蒸发量后，会导致乙苯/苯乙烯塔塔顶物料携带的热量不能完全回收。为合理利用这部分热量，对原工艺流程进行优化、热量进行耦合。此次节能优化主要涉及9台换热器，其中2台为新增。优化过程中还降低了预分塔塔压，提高了尾气压缩机出口温度。经过优化，可减少综合能耗11.364 kg标油(以1 t苯乙烯计),静态投资回收期约为2个月。
含硫烟气生产二甲基硫醚流程模拟及优化
吕燕根;潘建国;邱挺;工业废气中的SO2是导致雾霾问题的一个重要因素。文章通过大量工艺论证提出了含硫烟气生产高附加值二甲基硫醚的工艺流程及工艺条件,工艺流程包含硫磺工段、硫化氢工段、二甲基硫醚工段。各工段反应转化率均能达到90%以上,反应副产物少,分离过程较简单。最后运用Aspen Plus软件对整个流程进行模拟,分别应用了Rstoic模块、Radfrac模块、flash 2模块等。在二甲基硫醚工段,通过对各塔进料位置、回流比、理论板数等操作参数的优化,确定最佳工艺条件。模拟结果表明:二甲基硫醚年产量为1.2万t,纯度为99.02%,具有良好的经济效益与环境效益,可为含硫烟气资源化处理生产提供理论指导。
化工分离技术的若干新进展
费维扬,王德华,尹晔东从现代化工和高新技术发展的需求出发 ,论述了化工分离技术的重要性、多样性和复杂性。分析了化工分离技术在新世纪所面临的新的机遇和挑战。并对当代化工分离技术的发展特点和我们的对策进行了探讨
公告栏
行业动态
《化学工程》公众号