2016年度化工学院科研成果及研究进展展示之四: 重质烃类能源化工科研团队

来源:betway必威官网手机版 时间:2017-01-03阅读次数:3

2016年度化工学院科研成果及研究进展展示之四:

重质烃类能源化工科研团队


1、发展了对煤(焦)结构和反应性的认识

针对80余年来文献提出的100余种煤图像结构与煤阶关系不明确、缺乏规律性表述、偏离实际较多等问题,在近几年我们提出的由“唯像”方法到“唯键”方法思路的基础上,以不同煤阶煤的13C核磁数据和元素组成数据规律为基准,分析判断了文献中煤图像结构可靠性,归纳总结了煤键合关系随煤阶的变化规律,进而提出了计算煤中共价键分布的方法(Fuel, 2016,184(15):799-807)。

研究发现了Ca-O-Fe体系在煤焦加氢气化生产甲烷的催化现象和机理,分析梳理了前人不同认识的原因,提出了高效催化剂的核心构成和活性条件(Fuel, 2016, 180: 737-742)。研究设计了煤焦O2气化过程中颗粒表面灰层厚度影响气化过程的实验方法,发现了灰层中O2和合成气逆向传递过程中合成气燃烧及其导致的灰层温度升高和灰层熔融的现象,分析了该现象对煤地下气化过程的影响(Fuel Processing Technology, 2016, 143: 169-175)。


2、发展了煤、煤焦油、重质石油油品热反应的自由基规律及动力学

针对煤快速热解工业长期存在油品质量差、油尘分离困难、系统易堵塞等致命问题,研究揭示了煤热解过程中“逆向传热和传质”的本征现象,提出煤快速热解不能获得高油收率反而导致挥发物在系统中析炭的观点,改变了传统认识(化工学报, 2016, 67: 1-5)。

针对前人提出的煤热解动力学均是宏观产量变化,难以解释化学键的变化规律的现象,研究量化了不同煤阶煤热解过程中的共价键解离及自由基缩聚反应规律,得出了共价键解离动力学,发展了煤键合关系及其解离的理论体系(Fuel, 2106, 182: 480-486)。


3、分离芳烃/脂肪烃混合物的低共熔溶剂的结构和设计

针对煤直接转化油品中高价值芳烃(如苯、甲苯等)分离提取技术效率低、有机溶剂萃取剂毒性大、易燃易挥发等问题,研究了环境友好的低共熔溶剂分离芳烃/脂肪烃的规律,阐明了构成低共熔溶剂的受氢溶剂和供氢溶剂的结构特征对芳烃选择性及纯度的影响规律,设计合成了高选择性四乙基氯化铵+乙酰丙酸新型低共熔溶剂。石脑油一次萃取的芳烃萃取率达11.5%,芳烃纯度达95.6%(Green Chemistry, 2016, 18 (10): 3089–3097)。


图1 低共熔溶剂中受氢溶剂和供氢溶剂结构对分配系数和选择性的影响


4、深化了钒钛基烟气脱硝催化剂的失活机制

针对燃煤烟气脱硝催化剂成本高、因粉尘磨损和碱性微尘侵蚀,寿命短,再利用难度大等问题,研究了主流钒钛基催化剂失活的再生和回收中的关键科学问题,深入开展了失活机制研究,发现了失活催化剂中的V-K共熔体,揭示了不同工况条件下催化剂失活的本质差异(Chem. Eng. J, 2016, 296: 1-10)。


图2 催化剂中毒方式对脱硝活性的影响


5、提出了一种杂多酸和硫酸催化体系催化转化纤维素制甲酸的方法

甲酸是重要的化工原料,也是氢气的载体和新型燃料电池的原料。由生物质纤维素生产甲酸具有重要意义。针对纤维素的结构特点,提出了在杂多酸+硫酸复合催化剂体系中氧气氧化纤维素制甲酸的方法,获得了工艺条件对催化水解和氧化活性的影响规律,有效调控了水解及其产物催化氧化的匹配,减小了副产物达到了甲酸碳收率61% (Green Chemistry, 2016, 18(17): 4725 – 4732)。