稠油的可控氧化热采：MnO2催化剂上的重油低温氧化分解行为

采用MnO2纳米催化剂促进稠油重组分的低温氧化裂解及高温氧化生热,进而促进火烧油层技术在超稠油油藏开发中的应用,提高火烧油层技术的采收率.结果表明, MnO2促进了稠油的低温裂解,高温生热量并不随燃料沉积量的减少而降低. MnO2的加入促进了低温下小分子的生成,并使高温氧化反应更加温和,提高了高温产物的氧化度.相比无催化剂的氧化反应, MnO2使稠油的低温氧化和高温氧化的表观活化能分别降低了10–30 kJ/mol和20–40 kJ/mol.     

载体表面氧化程度对Ni/SiC甲烷化催化剂性能的影响

采用等体积浸渍法制备了Ni/SiC甲烷化催化剂, 研究了SiC载体表面氧化程度对催化剂低温活性和高温稳定性的影响, 并采用热重-差示扫描量热、N₂物理吸附、傅立叶变换红外光谱、氨程序升温脱附、X射线衍射、氢程序升温还原和氢化学吸附技术对样品进行了表征. 结果表明, 随着载体氧化温度的提高, 催化剂的比表面积和镍分散度降低, 但还原性和反应稳定性提高. 未氧化载体所负载催化剂的高温稳定性最差, 其原因在于载体对镍粒子的固定作用最弱. 负载于500和700℃处理的SiC载体上的催化剂具有较好的低温活性和高温稳定性, 这是因为适度氧化后的载体能较好地分散并固定镍粒子. 900℃处理的载体因过度氧化形成了低活性的氧化层, 使负载的镍粒子变大, 因而催化剂的低温活性最差.     

水热裂解开采稠油技术研究的进展

从水热裂解反应、催化作用下的水热裂解反应、反应机理及水热裂解开采稠油现场应用实验等四个方面综述了国内外水热裂解开采稠油技术的研究进展。并对此技术的研究成果及未来发展进行了探讨，认为水热裂解开采稠油技术具有很高的潜在价值，是未来经济高效开采稠油的新途径。当前水热裂解开采稠油技术的主要研究方向是深入研究高温水的特性及其作用；对更多稠油中可能参与水热裂解反应的不同组分，选用合适的模型化合物进行模拟实验或其它方法，建立这些组分的反应热力学和动力学模型库；然后，根据具体稠油中所含的组分，设计水热裂解反应的路线，选择合适的催化剂，促使反应向稠油改质降粘的方向进行。其中，最关键的还是针对不同稠油研制成本低、活性和选择性高、反应条件宽的催化剂，并筛选或研制协同效果好的助剂，进而研究催化剂及其助剂在油层中与稠油作用的机理，设计合理的现场实施技术和工艺。     

不同KIT-6老化温度制备的介孔MnO2孔径对其催化氧化乙醇的影响

乙醇既是一种被广泛使用的溶剂, 也大量存在于乙醇燃料车尾气中. 它是一种挥发性有机化合物(VOCs), 能直接参与光化学反应影响空气质量, 因此去除乙醇很有必要. 催化氧化法消除VOCs 是很有前景的技术, 其关键是催化剂的制备和筛选. 目前, 用于乙醇催化氧化的催化剂主要是贵金属催化剂(Pt, Pd, Rh, Au, Ag)和金属氧化物催化剂(Cu, Mn, Co, Fe),此外, 还有一些钙钛矿型催化剂. MnO2具有多种结构(α, β, γ和δ)和形貌(管状, 棒状, 球状和孔状等). 不同形貌和结构的MnO2具有不同的VOCs 催化氧化性能. 我们已经报道了介孔MnO2, 特别是三维有序介孔MnO2, 具有良好的乙醇催化氧化活性, 有一定的应用前景. 然而, KIT-6老化温度对介孔MnO2孔径的影响, 以及MnO2孔径对催化氧化乙醇活性的影响尚不清楚. 如果通过调整KIT-6老化温度改变介孔MnO2的孔径, 很有可能改善催化剂低温还原性, 氧物种和活性位等, 进而提高其催化性能. 本文以40, 100和150 ℃ 老化合成的KIT-6介孔硅为硬模板, 制备出不同的介孔MnO2催化剂, 分别记作Mn-40, Mn-100和Mn-150, 用于乙醇氧化反应中, 讨论了催化剂孔径对其活性的影响. 采用X 射线粉末衍射(XRD), 氮气吸附-脱附(BET), 扫描电子显微镜(SEM), 氢气程序升温还原(H2-TPR), 氧气程序升温脱附(O2-TPD), X 射线光电子能谱(XPS)等技术对催化剂进行了表征. XRD 广角结果表明, 各催化剂均具有软锰矿型MnO2晶相, 其中Mn-40催化剂存在少量Mn2O3晶相. XRD 小角和SEM结果表明, 各催化剂均为介孔材料, Mn-100催化剂的有序度和对称性最好, KIT-6老化温度的改变使Mn-40和Mn-150的有序度和对称性降低. BET 结果表明, Mn-40, Mn-100和Mn-150分别具有三孔, 双孔和单孔体系. 随着KIT-6老化温度的降低, KIT-6的孔径降低, 而介孔MnO2催化剂的孔径增加. XPS 结果表明, Mn-40因少量Mn2O3晶相的存在而具有较多的Mn3+阳离子和表面晶格氧物种, 能增加催化剂氧空位的数量, 有利于氧物种的吸附, 活化和迁移, 从而增强催化活性. TPR 和TPD表明, Mn-40催化剂具有良好的低温还原性, 它的氧物种容易在低温下脱附并参与氧化反应. 催化剂活性测试结果表明, 随着介孔MnO2催化剂的孔径增加, 其活性增加. 催化剂孔径和活性从大到小的顺序为Mn-40>Mn-100>Mn-150. 以老化温度为40 ℃的KIT-6模板制备的Mn-40催化剂, 具有较高的乙醇转化频率 (TOF), 120 ℃的TOF 为0.11 s-1. Mn-40催化剂具有良好的乙醇氧化催化活性归因于较大孔径, 其孔径呈三孔体系分布, 最大孔径分布在1.9, 3.4和6.6 nm 处, 三孔体系的形成是因为催化剂孔道的对称性和有序度降低. 此外, Mn-40催化剂具有良好的乙醇氧化催化活性也归因于由较多Mn3+阳离子引起的较多表面晶格氧物种和氧空位以及较好的低温还原性.     

纳米Fe_3O_4催化剂在稠油水热裂解降黏中的应用

通过高温热解法和低温双相回流法制备了四种不同尺寸的纳米Fe_3O_4催化剂,并将其应用于辽河油田稠油水热裂解降黏实验中。结果表明,制备过程中加入重烷基苯磺酸钠(HABS)表面活性剂能够有效提高Fe_3O_4催化剂在稠油水热裂解体系中的分散性,以高温热解法制备出的HABS修饰的9 nm Fe_3O_4催化剂降黏效果最佳。当稠油量为250 g时,按m(稠油)∶m(催化剂)∶m(油层水)质量比为100∶0.3∶30加入催化剂和油层水,加入0.75 g正作为己烷供氢体,在240℃下反应24 h,辽河油田稠油黏度从86200 mPa·s下降到2065 mPa·s,降黏率高达到97.6%。反应机理分析显示,纳米Fe_3O_4催化剂攻击稠油长链上键能最低C-S键,使其断键,重组分转化为轻组分。     

单晶Au表面和Au/TiO2（110）模型催化剂表面CO氧化反应机理和活性位

在分子尺度上介绍了Au/TiO2(110)模型催化剂表面和单晶Au表面CO氧化反应机理和活性位、以及H2O的作用.在低温(<320 K), H2O起着促进CO氧化的作用, CO氧化的活性位位于金纳米颗粒与TiO2载体界面(Auδ+–Oδ––Ti)的周边. O2和H2O在金纳米颗粒与TiO2载体界面边缘处反应形成OOH,而形成的OOH使O–O键活化,随后OOH与CO反应生成CO2.300 K时CO2的形成速率受限于O2压力与该反应机理相印证.相反,在高温(>320 K)下,因暴露于CO中而导致催化剂表面重组,在表面形成低配位金原子.低配位的金原子吸附O2,随后O2解离,并在金属金表面氧化CO.     

溴代甲烷在TiO2上的光催化降解研究

系统地研究了CH₃Br在溶胶-凝胶法制备的TiO₂催化剂上的气相光催化氧化行为,考察了催化剂煅烧温度、催化剂中残留NO-3、反应物料中的水份、反应温度等催化剂制备及反应条件对催化剂反应性能的影响,并结合XRD、BET比表面积和FTIR等表征结果对TiO₂催化剂的反应行为进行了解释.实验结果表明,CH₃Br在TiO₂上的气相光催化氧化是典型的一级反应,表观活化能为13.7kJ/mol.反应初始阶段存在显著的催化剂失活现象,催化剂高温煅烧,NO-3及水等对该反应活性都有明显的抑制作用,提高反应温度有利于改善催化剂的反应性能.     

La-Ba-Sn(Sm,Ce)体系催化剂上的甲烷氧化偶联

报道了La-Ba-Sn(sm,Ce)体系催化剂上甲烷氧化偶联反应(OCM)的催化性能.实验结果表明:第三组分Sn、Sm、Ce的添加显著提高了OCM催化活性和C₂烃选择性.不同催化剂制备方法对催化活性的影响不同,混浆法低温焙烧有利于低温OCM反应;干混法高温焙烧能在最佳OCM反应条件下获得较高的C₂烃收率和选择性.     

基于油藏实际的稠油层内水热催化裂解机理研究

开展了稠油层内水热催化裂解技术在胜利油田的先导实验,五口井平均周期单井增油653 t,稠油初期降黏率达79.8%,措施14周后降黏率仍大于62%。利用Brookfield DV-Ⅲ黏度计、ElementarVario EL III元素分析仪、Knauer K-700蒸气压渗透仪、Agilent 6890N气相色谱仪和EQUINOX 55傅里叶变换红外光谱仪等,对措施前后稠油的物化性质进行分析。结果表明,层内水热催化裂解后稠油黏度及平均分子量减小、轻烃含量增加、重质组分含量减少、氢碳原子比增加、杂原子含量减小。稠油层内裂解反应受催化剂体系、高温水及储层矿物因素控制,催化剂是促进稠油裂解的主要因素,供氢剂及分散剂等助剂有助于提高裂解效果,高温水的酸碱性质及储层矿物对稠油具有催化裂解作用。多因素协同作用下使稠油发生脱侧链、分子链异构、断链、加氢、开环、成环、脱硫等系列反应,使得稠油大分子分解成小分子物质,降低了稠油黏度,改善了稠油品质,证实该技术在现场应用中具有可行性。     

K改性的Pt/Al2O3催化剂上CO氧化反应：反应动力学和红外光谱研究

CO氧化不仅具有重要的实用价值,而且在基础研究中被用于考察反应机理及催化剂结构敏感性等一些重要问题,因此,该反应在催化领域中具有重要意义. Pt基催化剂被广泛应用于CO氧化反应.其催化活性取决于催化剂的制备方法.其中,碱金属如Na、K等助剂的添加可有效促进催化活性,红外光谱证据表明,其促进作用在于碱金属的添加可降低CO与表面Pt原子的相互作用.尽管如此,催化剂上反应动力学证据却十分缺乏.反应动力学的研究可以提供一些本证反应信息如反应基元步骤、反应速率表达式以及反应机理等.通过对比不同催化剂之间的反应动力学行为,可以进一步解释碱金属对催化剂结构以及反应行为的影响.因此在本工作中,我们制备了一系列以K为助剂的Pt/Al2O3催化剂,并进行了CO氧化的反应动力学研究,考察了助剂对CO反应级数和反应活化能的影响.结合原位红外光谱表征,进一步揭示了助剂在反应中的作用.通过对比不同Pt和K含量的催化剂上CO氧化反应活性,我们发现, K的添加能促进反应活性,且随着催化剂中K含量的增加,促进程度越明显.例如,0.42K-2Pt/Al2O3上T50温度比对应的2Pt/Al2O3降低了30oC.不同催化剂上CO氧化的反应动力学实验表明,反应速率随着CO的分压的增加而降低;但随着O2分压的增加而增大.幂函数反应速率表达式推导得到的反应级数发现,对于含K的催化剂其CO的反应级数(约为–0.2)明显比不含K的催化剂(约为–0.5)中高,说明K的添加减弱了CO与表面Pt原子之间的吸附能力.但对O2的反应级数影响较小.例如：在0.42K-2.0Pt/Al2O3上反应速率表达式为r =6.55′10–7pco–0.22po20.63;而在2.0Pt/Al2O3上为r =2.56′10–7pco–0.53po20.70.表观反应活化能的计算表明,含K的催化剂上表观反应活化能较低,进一步说明K的添加有利于反应进行.根据反应速率表达式,我们进行了基元步骤的推导,并计算了反应动力学参数.结果发现,与不含K的催化剂相比,含K的催化剂中本征反应速率常数明显增加,而CO吸附平衡常数降低了一半,表明K的存在使CO在Pt表面上的覆盖度降低.我们还通过原位红外光谱对比了催化剂上CO吸附行为的差异.数据表明,与不含K的催化剂相比, K的添加一方面降低了CO在催化剂表面的吸附量(峰面积变小);另一方面显著降低了CO在Pt表面上的脱附温度,说明两者之间的相互作用力减弱.综上所述,通过反应动力学和红外光谱实验,我们认为K助剂与表面Pt原子相互作用后生成了较为稳定的Pt–O–K物种.尽管该物种的具体结构目前还不明确,但我们的实验证据表明,该物种的存在可以有效减弱CO与表面Pt原子之间的相互作用,降低CO的表面覆盖度并有利于O2在Pt表面的竞争吸附,从而降低了表面吸附的CO与O2之间反应的能垒,促进了反应性能.     

Spray-dried oil powder with ultrahigh oil content

We report a new facile route to the production of solid oil powders with an oil weight content of as high as 90% or beyond. The proposed method starts from a standard protein-stabilized oil-in-water emulsion in which a protein monolayer absorbed at the oil-water interface is successively cross linked by a thermal treatment. The emulsion is then spray dried as for ordinary emulsions, however without the addition of hydrocolloids typically needed when spray drying liquid oil dispersions. This leads to a final solid oil powder in which the total mass is constituted of oil, proteins, and eventual buffer salts and in which the elasticity of the cross-linked protein monolayer is alone sufficient to stabilize the powder and to limit any oil leakage. To best illustrate the potential in food applications and to preserve the food-grade nature of the constituents, we have used thermal denaturation at 80 °C for 15 min to cross link a β-lactoglobulin-stabilized olive oil-in-water emulsion and to produce the corresponding solid oil powder. Because of the simplicity and flexibility of the proposed pathway, the present method can be used inexpensively to convert any type of hydrophobic liquid into the corresponding solid powder and is then particularly suitable for cosmetic, pharmaceutical, medical, biotechnological, and food applications.     

痕量动物油和植物油的区分检验研究

采用碱催化甲酯化的前处理方法,应用气相色谱-质谱联用技术对动物油和植物油的区分检验进行了研究。实验检出了6种主要脂肪酸:肉豆蔻酸、棕榈油酸、棕榈酸、亚油酸、油酸、硬脂酸。分析了动物油与植物油在成分及相对含量上的差异,并且找出了动物油和植物油在不饱和度上的差别。根据动物油与植物油的差异点,可以对动物油和植物油进行区分。     

紫外可见分光光度法鉴别掺兑潲水油的花生油

研究了潲水油、花生油、调和油和葵花籽油的紫外可见光吸收光谱。实验表明,根据光谱曲线形状差异和吸光度大小可以鉴别掺兑潲水油的花生油,并能定量检测。该方法具有仪器简单、检测快速、费用低廉等优点。     

Photoresponsive oil sorbers

A photoresponsive oil sorber (POS) with a hydrophobic, photoresponsive core and shell has been synthesized via suspension polymerization. Lauryl acrylate, isodecyl acrylate, and tert‐butylstyrene were used as monomers, 4‐(methacrylamino)azobenzene (Azo‐M) used as photoresponsive monomer, and bis(methacryloylamino)azobenzene (Azo‐CL‐M) used as photoresponsive surface crosslinker. The POS prefers nonpolar solvents. It absorbed 15 times its dry weight in toluene, 19 times its dry weight in chloroform, and 16 times its dry weight in dichloromethane. Rapid and photoresponsive desorption of solvent (86% of solvent expulsed in 30 min) was characteristic. POS is an excellent gasoline absorber rapidly increasing its body weight in its presence. The new POS is less dense than water, and can potentially be used for cleaning oil spills on water. © 2009 Wiley Periodicals, Inc. J Polym Sci Part A: Polym Chem 48: 55–62, 2010     

Thermal analysis of coals,oil shales and oil sands

Instances where differential scanning calorimetry and thermogravimetry have been applied to the study of coals, oil shales and oil sands are reviewed. Work carried out in this laboratory and model studies culled from the literature are used as examples to illustrate a particular application. The topics covered include characterization, assay, thermal stability determination and simulation of processing conditions.     

Biodiesel from soybean oil,castor oil and their blends

Even not being described in the EN 14112 standard, PDSC has been used for the determination of the biodiesel oxidative stability, by OIT and OT measurements. In this study, biodiesel blends were obtained by mixing soybean (BES) and castor (BEM) ethyl esters and its induction periods were measured by Rancimat and PDSC. The blends (BSM _X ) showed intermediate values of OSI, OT, and OIT, compared with BES and BEM. Although, the molar fraction of the components varied linearly in BSM _X , OSI, OT, and OIT values increased exponentially in relation to the castor biodiesel amount in the blends. Introduction of castor oil biodiesel increased the blend stability, so the BSM₃₀ blend reached the OSI limit of 6 h. OSI, OIT, and OT showed a high-linear correlation, pointing out that PDSC can be used in the analysis of this kind of biodiesel, with a smaller sample and analysis time, as compared to Rancimat. The use of biodiesel blends was a good alternative in the correction of the oxidative stability of the final product without the need of antioxidant addition.