四氢萘(C10H12)热解反应动力学研究

本文在385—485 ℃、压力约100 atm条件下对四氢萘热解反应动力学进行研究。热解产物的定性鉴定表明, 四氢萘主要发生脱氢反应生成萘和异构化反应生成甲基茚满。由α-C_B-C键断裂生成丁基苯反应则较少。反应产物中还有少量茚满、甲苯、乙苯等, 它们分别来自甲基茚满和正丁基苯的进一步裂解。本文对复杂的四氢萘热解反应作了定量处理, 进行了较详细的动力学研究,求得了相应的速率常数、活化能和指前因子。在实验结果基础上, 借助热化动力学计算, 参考一些文献结果, 提出了四氢萘热解反应机理。由该机理出发所得的各产物速率方程与实验结果基本吻合。     

四氢化萘热解中甲基茚满生成机理的密度泛函计算

采用量子化学密度泛函方法对四氢化萘热解过程中甲基茚满的生成机理进行计算。结果表明,热解产物甲基茚满的主要存在形式是1-甲基茚满;其主要生成反应途径是,首先通过自由基和四氢化萘间的氢转移反应生成β-四氢化萘基,然后β-四氢化萘基上的氢化芳环经缩环反应生成1-甲基茚满。提高温度能促进1-甲基茚满生成反应的进行,但对其生成反应路径没有太大影响。     

四氢萘热解中间产物及其反应机理的进一步研究

在四氢萘热解实验中,我们曾注意到,某些热解产物如甲基茚(?)和正丁基苯有进一步的反应.对这些中间产物做热解实验,无疑将为更全面了解四氢萘热解反应机理提供新的信息.对四氢萘热解反应,我们曾提出了自由基反应机理,在四氢萘中加入一些自由基引发剂,将会为自由基反应机理的假设提供一些实验上的旁证.     

与煤结构和煤液化有关的五个模型化合物热解反应动力学的研究

本文对二苯甲烷、二苯乙烷、二苯醚、苯基苄基醚和二苄醚等五个与煤的化学结构和煤液化有关的模型化合物在供氢溶剂四氢萘中、N_2压力为50—60大气压下的热解反应动力学及反应机理进行了研究。结果表明: (1) 二苯甲烷和=苯醚在435 ℃/2 h条件下依然比较稳定, 这意味着, 在实际煤液化过程中, C—C、C—O键的断裂不能靠这些简单结构方式的裂解加以解释; (2) 二苯乙烷和苯基苄基醚的热解有一级反应特征, 其反应机理为自由基过程, 反应速度方程和速度常数的理论计算与实验结果完全一致; (3) 二苄醚的热解可用分子内氢转移模型得到较好解释, 热解产物苯甲醛进一步脱氧生成甲苯, 这可能是煤液化中除氧的一条很重要的途径。     

低度氢化研究贾汪镜煤质的组成结构 Ⅳ.<200℃和200—320℃各液体色谱段分的气液色谱分析

对贾汪镜煤质低度氢化产品中石油醚可溶分的<200℃和200—320℃各液体色谱段分进行了气液色谱鉴定,鉴定出10个C_9—C_(18)正构烷烃,估计还存在有9个C_(10)—C_(18)的2-甲基长链烷烃。和标准样品进行对照,还对出了相当于顺式十氢萘、反式十氢萘、甲苯、乙苯(二甲苯)、正丁苯、四氢萘、萘、甲基萘、二甲萘、苊、联苯和芴等12个峯. 对<200℃的芳烃段分和200—320℃的双苯核芳烃段分的气液色谱图进行峯的适当合并后,就可以基本上按碳数与环数和来进行族分析,碳数与环数和相同的化合物可归并在一个族内.<200℃芳烃段分可以区分为甲苯、乙苯、丙苯、丁苯(茚满)、四氢萘、甲基四氢萘、乙基四氢萘、丙基四氢萘和丁基四氢萘等9个族;200—320℃双苯核芳烃段分可以分为萘、甲基萘、二甲萘、苊(丙萘)和芴五个族. 由低度氢化产品中存在有高碳数的石蜡族化合物,可以推测在镜煤质主体结构中存在有高碳数的石蜡族侧链.其来源可能是富含蜡和脂肪的树皮、角质、花粉、孢子以及低等植物如藻类等.     

喹啉季铵盐和1,3-茚满二酮及2-芳亚甲基1,3-茚满二酮的环加成反应合成茚满酮类含氮杂环化合物（英文）

在三乙胺存在下, N-苯甲酰基甲基喹啉溴化物和1,3-茚满二酮在乙醇中于室温反应,主要产物为多取代二氢吡咯[1,2-a]喹啉,次要产物为2-(1-苯甲酰基甲基)喹啉-4-亚基)-1,3-茚满二酮.在相同条件下,N-苄基喹啉溴化物和1,3-茚满二酮在乙醇中于室温反应,主要产物则为2-(1-苯甲酰基甲基)喹啉-4-亚基)-1,3-茚满二酮.另一方面, N-苯甲酰基甲基和N-乙氧羰基甲基以及N-(对硝基苄基)喹啉溴化物和芳香醛,1,3-茚满二酮的三组分反应,在三乙胺存在下在乙醇中高效地生成螺[茚满-2,3'-吡咯[1,2-a]喹啉]衍生物,反应具有很好的非对映选择性.     

四氢萘与香豆素反应研究——Ⅰ. 供氢溶剂下香豆素和氢化香豆素反应行为研究

本实验证明了: (1)香豆素和四氢萘反应生成氢化香豆素; 2)氢化香豆素是一种比较稳定的产物, 但在一定条件下可以进一步反应生成其它产物。文中给出了应用多种方法对中间物及产物的分析结果。动力学实验及产物分析结果表明氢化香豆素的大多数反应步骤是按连串反应进行。本文提出的反应机理较好地解释了实验现象。     

四氢萘与香豆素反应研究——Ⅱ. 进一步的动力学探讨

本文对四氢萘和香豆素的反应动力学和反应机理作了研究。实验结果表明, 反应遵从二级反应动力学, 通过协同反应机理进行, 反应中间物是二氢萘。本文提出了二步反应机理, 并对该机理作了进一步讨论和研究。     

几种β-烷基萘的催化脱氢环化的研究

在铬铝催化剂上,温度400—500℃和空速0.1—0.87时~(-1)的反应条件下,研究了β-正庚萘、β-(2-甲基丁基)萘、β-(1-丙基丁基)萘和β-(1-丁基丁基)萘的脱氢环化。β-烷基萘的烷基侧链结构对脱氢环化反应有明显的影响。β-(2-甲基丁基)萘的脱氢环化同β-(3-甲基丁基)萘比较类似,生成30％的2-甲基蒽;但同β-(1-甲基丁基)萘较少类似,仅生成约5％的菲。当β-烷基萘的烷基侧链碳原子多于6个时,不仅在烷基侧链与萘环碳原子之间可以脱氢环化,生戍菲、蒽及其同系物,而且在烷基侧链碳原子之间也可以脱氢环化生成苯井芴和(?)等稠环芳烃,在β-烷基萘脱氢环化的同时,还伴随有裂解反应;烷基侧链愈长,裂解现象就越严重。     

苯酞类化合物重排反应的研究——————3－位烷基取代苯 酞的重排反应

发现了3-正丁基苯酞在三氯化铝作用下进行重排反应生成1-甲基-5-羧基四氢萘,并提出了氢迁移的重排反应机制。研究了3-位不同烷基取代的苯酞类化合物在三氯化铝作用下的重排反应。在重排过程中,既有氢迁移,也会有烷基迁移,这取决于形成的碳正离子的稳定性。     

十氢萘在分子筛催化剂上的开环反应研究

在小型固定流化床(FFB)装置中研究了Y分子筛与ZSM-5分子筛催化剂上的十氢萘裂化开环反应性能,考察了温度和剂油比对Y分子筛开环反应催化性能的影响。结果表明,十氢萘在分子筛催化剂上通过环烷环开环反应生成丙烷、丙烯、丁烷、丁烯、甲基戊烷和环戊烷、环己烷等非芳烃以及苯、C_1~4烷基取代苯等单环芳烃,并通过脱氢缩合反应生成四氢萘、萘、甲基萘和菲、芘等多环芳烃甚至焦炭等。由于扩散和吸附性能的影响,ZSM-5分子筛催化剂的裂化开环反应选择性比Y分子筛催化剂的高,因此,十氢萘环烷环开环与脱氢缩合反应的相对比例(NRO/DHC)在ZSM-5分子筛催化剂上较高。在Y分子筛催化剂上,温度为450~550 ℃、剂油比为3~9,反应温度升高或者剂油比增加,双分子氢转移以及脱氢缩合反应增强,从而导致环烷环开环产物选择性降低。     

蒲县藻煤藻类体热解产物单组分生成动力学

用快速热解气相色谱法以及热解气相色谱－质谱联用技术，鉴定了山西蒲县藻煤藻类体的热解产物组成。利用等温一级反应动力学模型，计算了蒲县藻煤藻类体热解产物中正构烷烃、正构烯烃、苯（Ｂ）、甲苯（Ｔ）、萘以及热解总产物（Ａｒ）等组分生成动力学参数，探讨了这些动力学参数与和生烃的关系。     

稳定同位素方法研究模型化合物之间的氢转移反应

二十烷,菲作为模型化合物,以四氢萘为供氢剂,在临氮及临氢体系中应用氘代四氢萘考察供氢剂的氢转移反应,发现供氢剂抑制烷烃的裂化,其作用是通过脱氢湮灭自由基来抑制裂化反应。临氮及临氢条件下,与正二十烷与菲的二元体系相比,正二十烷,菲和四氢萘三元体系中四氢萘不仅能生成较多的菲的氢化芳烃产物,而且稳定同位素方法表明氘代四氢萘可以向菲和菲的氢化芳烃产物转移更多的氘,同时发现H12－四氢萘和D12－四氢萘的供氢（氘）率上存在着动力学同位素效应。     

ZSM-5分子筛催化JP-10裂解的研究

考察了ZSM-5分子筛催化高密度碳氢燃料JP-10的裂解情况. 在500～650 ℃温度范围内, 与热裂解相比, 分子筛催化可显著提高裂解转化率, 主要产物有甲烷、乙烷、乙烯、丙烷和丙烯, 以及苯和苯的同系物等. 在较高温度时, 由于氢转移反应, 产物中出现了茚、萘等低氢碳比化合物, 会影响燃料的燃烧性能, 应用时需要根据性能要求在高裂解转化率与低芳烃收率之间进行权衡. 通过裂解产物分析, 结合量子化学计算, 探讨了JP-10催化裂解的可能历程, 并对实验结果进行了解释.     

苯酚和草酸二甲酯酯交换合成碳酸二苯酯反应产物的气相色谱-质谱分析

采用气相色谱-质谱联用、程序升温方法对苯酚和草酸二甲酯酯交换合成碳酸二苯酯反应产物进行了分析。实现了对钛酸四丁酯催化苯酚和草酸二甲酯二甲酯酯交换合成草酸二苯酯反应的主产物草酸二苯酯、中间产物甲基苯基草酸酯、副产物丁基苯基草酸酯、2-甲基丁醛、正丁醚及草酸二苯酯脱羰基生成碳酸二苯酯反应产物的定性，验证了苯酚和草酸二甲酯酯交换合成碳酸二苯酯反应分三步进行的反应模式。     

小龙潭褐煤不同气氛下液化性能的研究

根据褐煤含水量高的特点,研究了以水为溶剂,不同气氛条件下小龙潭褐煤的液化行为。结果表明,小龙潭褐煤具有较好的液化活性,在420℃,H₂气氛下以四氢萘为溶剂时煤的液化转化率可达到94.5%。煤液化过程中,稳定热解产生的自由基活性氢主要来自于供氢溶剂,而气相H₂不具活性,不能直接为液化过程提供活性氢。当以水为溶剂取代四氢萘进行褐煤直接液化时,相对于H₂和N₂气氛,CO 气氛下表现出较好的液化性能。这表明发生了水煤气变换反应并生成了活性氢,该活性氢可以使得煤热解产生的自由基稳定,生成低分子的液化产物,提高了液化转化率。由于在较低的CO初压下反应生成的活性氢数量有限,因而液化转化率不高。实验表明,以水为溶剂在CO气氛下进行褐煤的液化是一种新的褐煤直接液化技术。     

碘化1-甲基-2-异丙基(或丙基)-3-苯磺酰基咪唑啉的合成及基团转移反应

合成了新的四氢叶酸辅酶(THF)模型化合物碘化1-甲基-2-异丙基-3-苯磺酰基咪唑啉(5a)和碘化1-甲基-2-丙基-3-苯磺酰基咪唑啉(5b),研究了其反应性能.结果表明,化合物5与双官能团亲核体邻苯二胺或邻氨基苯酚反应,完全转移了4个碳的异丁基和正丁基单元,基于此探索了合成2-取代苯并咪唑及2-取代苯并唑的新方法;化合物5a与单官能团亲核体胺类反应部分转移了4个碳的异丁基单元,生成不同基团取代的N,N,N'-三取代乙二胺盐;化合物5a在Na BH4作用下可发生还原反应,在Na OH水溶液中可发生水解反应,也可与碳负离子基团(硝基甲基负离子或二腈基甲基负离子)发生亲核加成反应,生成了3类不同基团取代的N,N,N'-三取代乙二胺衍生物,探索了此类化合物的简易合成方法.这些反应模拟了四氢叶酸辅酶在生物体内转移一碳单元的功能,并将其扩展到4个碳原子单元,获得了可应用于有机合成的新方法和新试剂.     

印刷电路板中环氧树脂热解的ReaxFF反应动力学模拟

采用ReaxFF动力学方法模拟了非交联固化环氧树脂在不同温度和升温速率下的热解特性. 结果表明, 含N和含O桥键的断裂是热解的引发反应. 观察到H₂O的4种主要的生成途径, 而这些反应途径都涉及到含羟基的前驱体. 当反应温度较低时, H₂O为热解的主要产物. 而在高温条件下, 热解的主要产物为H₂, 它主要为分子内/分子间脱氢反应和氢自由基的夺氢反应的产物; 高温同时促进了含石墨烯结构且分子量较大的碳团簇的形成. 除此之外, 还观察到了CH₄, HCN, NH₃和CO等小分子产物. 本文用ReaxFF动力学方法模拟所得的气体产物以及含类似石墨烯结构的碳团簇与实际实验结果一致, 说明ReaxFF动力学方法能为从分子水平上研究有机物高温热解反应提供了一种有效的途径.     

甲氧基萘的磺化反应

以三甲基硅氯磺酸酯为磺化剂，进行了单和双甲氧基萘的磺化反应研究。用１ＨＮＭＲ测定磺化产物的组成。比较了磺化剂种类和用量对磺化反应的影响。发现了磺化反应中的成酐现象，研究了１，６－二甲氧基萘进行反应时二磺化产物的生成动力学。     

四氢萘在两种改性Y沸石为担体的Mo—Ni催化剂上的加氢裂化

在两种改性Y分子筛为担体的Mo-Ni催化剂上,利用连续流动微型反应装置,在320－380℃、8.5MPa的反应条件下,对四氢萘加氢裂化反应进行了研究。根据产品分布提出了四氢萘加氢裂化反应网络。用非线性参数估计法对甲氢萘加氢裂化反应网络的拟一级动力学常数进行了计算,结果表明：四氢萘加氢裂化反应是复杂的平行－串联反应（包括加氢、异构、裂化）。四氢萘加氢裂化反庆的关键步骤和双环化合物裂解的转化率以及单环化合物的产率与两种催化剂担体的酸性及反应温度有关。四氢萘 加氢裂化反应动力学符合Langmuir-Hinshellwood 双位机理。