复合离子液体碳四烷基化技术开发与应用

碳四烷基化油是车用汽油的理想调和组分,其在汽油中的调和比例伴随汽油质量标准的升级而不断提升.中国石油大学(北京)从2000年开始选定氯铝酸离子液体碳四烷基化研究方向,逐步完成了催化剂研发、离子液体碳四烷基化技术开发与工业示范.研究了氯铝酸离子液体的组成、结构及其催化性能之间的关系,设计合成了兼具高活性和高选择性的复合离子液体催化剂.研究了复合离子液体催化剂的失活机理,开发了催化剂再生方案以及氯铝酸离子液体Lewis酸活性的监控方法,在中试装置上进行了2个月的长周期运行试验,初步完成了复合离子液体碳四烷基化技术的工艺开发.研发了新型的静态混合反应器与旋液分离器,设计建成了包含原料处理、烷基化反应、催化剂再生、产品分离与精制4个系统的工业装置,并获得了优异的工业运行结果.复合离子液体碳四烷基化技术实现了产品和工艺的双绿色化,有着良好的应用前景和推广价值.     

加拿大合成原油瓦斯油裂解反应规律与产物生成机理

利用小型固定流化床实验装置研究了加拿大合成原油重瓦斯油(HGO)和轻瓦斯油(LGO)的催化裂解性能和热裂解性能。HGO和LGO催化裂解总低碳烯烃(乙烯+丙烯+丁烯)产率在660℃附近达到最大值,分别为33.8%和35.6%。HGO和LGO热裂解反应程度很大,700℃的转化率分别为66.7%和76.3%。HGO热裂解总低碳烯烃的产率在680℃达到最大值27.9%。通过对比分析催化裂解与热裂解气体产物产率的比值发现,催化剂的加入促进了乙烯和液化气的生成,同时抑制了甲烷和乙烷的生成。研究结果揭示了小分子烃类的生成机理,甲烷和乙烷主要是自由基反应的产物,乙烯和液化气是自由基反应和正碳离子反应的共同产物。     

高速公路宏观社会经济影响定量评价方法研究

高速公路投入运营对社会经济发展的促进作用,不仅是验证高速公路决策正确与否的重要依据,而且为今后高速公路建设项目决策提供了重要依据.从定量分析角度出发,分析社会经济发展指数与经济指标、交通指标间的关系,建立了高速公路社会经济影响贡献模型,计算高速公路对社会经济发展的贡献值.然后,在贡献值的基础上提出贡献率的概念及其计算方法,并利用贡献值及贡献率综合确定高速公路对社会经济发展的影响程度.最后,以宜州至柳州高速公路为例,应用上述方法进行了实例计算.     

聚氨酯/氮化硼纳米片复合材料的制备及形状记忆性能研究

在聚氨酯(PU)制备过程中,加入球磨法制备得到的氮化硼纳米片(BNNS)分散液,制备PU/BNNS复合材料体系。采用X-射线衍射、傅里叶红外光谱和扫描电子显微镜对样品的分子结构和微观形貌进行表征,并考察样品的力学性能、形状记忆性能和自修复性能。结果表明：BNNS引入后,复合材料的力学性能得到显著提升。当加入BNNS含量为0.5 wt%时,拉伸强度达到14.8±1.5 MPa,比纯PU提升了138.7%。BNNS具有良好导热性能,能改善复合材料的形状记忆性能。在引入BNNS后,复合材料的形状固定率、形状回复率均能得到提高。     

Catalytic reactions of C4 hydrocarbons on the fluid catalytic cracking catalyst

利用小型固定流化床实验装置,对C4烃类在催化裂化催化剂上催化转化反应规律进行了实验研究,考察了不同反应温度及空速对C4烃类催化转化反应的产物分布和组成的影响。实验结果表明,催化裂化催化剂对C4烃类具有一定芳构化和裂化性能,在适宜的反应条件下,可增产芳烃和丙烯;在C4烃类催化转化过程中,丁烯是主要的反应物,而丁烷几乎不反应;低反应温度有利于增产芳烃,高反应温度有利于增产丙烯。较低的空速对增产芳烃和丙烯都有利。根据双分子反应机理和反应结果,建立了C4烃类在催化裂化催化剂上催化转化过程的反应网络。对C4烃类催化转化历程分析表明,中间产物碳五和碳六烯烃较弱的二次裂化性能是C4烃类在催化裂化催化剂上催化转化过程中乙烯和丙烯产率较低的主要原因。     

室温离子液体催化正己烷异构化反应的研究

由无水三氯化铝与盐酸三乙胺按照不同摩尔比合成了具有不同酸度的室温离子液体,并考察了其酸性以及对正己烷异构化反应的催化性能。结果发现,随着离子液体合成时AlCl3比例的增大,离子液体的酸性增强,且离子液体2AlCl3/Et3NHCl对正己烷异构化显示出优良的催化性能。针对离子液体2AlCl3/Et3NHCl,考察了反应时间、反应温度和催化剂用量（剂油体积比）对正己烷异构化反应的影响。结果表明,反应条件对异构烷烃选择性的影响不大,但是对原料转化率、异构烷烃产率和液体收率有较大的影响。离子液体催化正己烷异构化的最佳反应条件,反应温度为50℃,反应时间为45min,剂油体积比为1∶1。     

室温离子液体催化正戊烷异构化反应

采用无水三氯化铝与多种有机氯盐按照不同摩尔比合成了具有不同酸度和阴、阳离子结构的室温离子液体,考察了离子液体的结构和反应条件对正戊烷异构化反应的影响。结果表明,合成离子液体过程中,AlCl3与Et3NHCl摩尔比对离子液体的酸强度和催化性能有较大的影响。实验确定了正丁醇为异构化反应适宜的引发剂,其用量为正戊烷的2.5%;正戊烷异构化的优化反应条件为反应温度30℃,反应10h,搅拌器转速1500r/min。在此优化反应条件下,正戊烷的转化率与异构化率分别达到85.66%和92.86%。     

引发剂对离子液体催化正己烷异构化反应的影响

由无水三氯化铝与盐酸三乙胺按照摩尔比2∶1合成了离子液体2AlCl3/Et3NHCl,并考察了其催化正己烷异构化的反应性能。发现离子液体2AlCl3/Et3NHCl可用于催化正己烷的异构化反应,但所需的反应时间较长。考察了引发剂正丁醇、异丁烯、异丁烷和异戊烷对离子液体催化正己烷异构化反应的影响。发现异戊烷作为引发剂时,正己烷的转化率为84.54%,液体收率为80.08%,异构烷烃的选择性为94.74%,达到了较好的反应效果。引发剂异戊烷的用量对异构化反应有着较大的影响,较优的引发剂用量为30%。添加异戊烷引发剂能明显提高离子液体催化正己烷异构化的反应速度,达到相似反应程度的反应时间可由6h缩短为45min。     

催化裂化催化剂有机硫氮转化机理量子化学分析

国家环保法规的日益严格使得对催化裂化（FCC）再生烟气提出了更高的管控要求,再生烟气中污染物组成复杂且转化机制尚不清楚,迫切需要深入理解FCC待生催化剂中污染物的转化机理。对待生催化剂中有机硫和有机氮进行合理简化,选取合适的模型化合物,采用Gassian09软件,在B3LYP/def2-TZVP级别下,对模型化合物进行几何优化得到最稳定构型,并进行振动分析。利用Multiwfn多功能波函数分析仪对优化后模型化合物进行Laplacian键级分析（LBO）,通过LBO键级计算结果,得到自由基在再生过程中的详细转化机理。结果表明,含氮化合物中C—N键和含硫化合物中C—S键与C—C键相比均较弱,在催化剂再生过程中会优先发生断裂,生成不同的含氮（NH3、HCN）、含硫（H2S、COS）中间体,随后进一步与氧气反应生成相应的NOx、SOx。