ML28-1 杯芳烃化合物的合成及其在氟化反应中的相转移催化作用ML28-2 高效液相色谱分离硝基甲苯同分异构体ML28-3 甲烷部分氧化反应的密度泛函研究ML28-4 硝基吡啶衍生物的结构及其光化学的研究ML28-5 酰胺衍生的P,O配体参与的Suzuki偶联反应及其在有机合成中的应用ML28-6 磺酰亚胺的新型加成反应的研究ML28-7 纯水相Reformatsky反应的研究ML28-8 一个合成邻位氨基醇化合物的绿色新反应ML28-9 恶二唑类双偶氮化合物的合成与光电性能研究ML28-10 CO气相催化偶联制草酸二乙酯的宏观动力学研究ML28-11 三芳胺类空穴传输材料及其中间体的合成研究ML28-12 光敏磷脂探针的合成、表征和光化学性质研究ML28-13 脱氢丙氨酸衍生物的合成及其Michael加成反应研究ML28-14 5-(4-硝基苯基)-10,15,20-三苯基卟啉的亲核反应研究ML28-15 醇烯法合成异丙醚的研究ML28-16 手性螺硼酸酯催化的前手性亚胺的不对称硼烷还原反应研究ML28-17 甾类及相关化合物的结构与生物活性关系研究ML28-18 金属酞菁衍生物的合成与其非线性光学性能的研究ML28-19 新型手性氨基烷基酚的合成及其不对称诱导ML28-20 水滑石类化合物催化尿素醇解法合成有机碳酸酯研究ML28-21 膜催化氧化正丁烷制顺酐ML28-22 甲醇选择性催化氧化制早酸甲酯催化剂的研制与反应机理研究ML28-23 甲酸甲酯水解制甲酸及其动力学的研究ML28-24 催化甲苯与甲醇侧链烷基化反应制取苯乙烯和乙苯的研究ML28-25 烯胺与芳基重氮乙酸酯的新反应研究 ML28-26 核酸、蛋白质相互作用研究及毛细管电泳电化学发光的应用ML28-27 H-磷酸酯在合成苄基膦酸和肽衍生物中的应用ML28-28 微波辐射下三价锰离子促进的2-取代苯并噻唑的合成研究ML28-29 铜酞菁—苝二酰亚胺分子体系的光电转换特性研究ML28-30 新型膦配体的合成及烯烃氢甲酰化反应研究ML28-31 肼与羰基化合物的反应及其机理研究ML28-32 离子液体条件下杂环化合物的合成研究ML28-33 超声波辐射、离子液体以及无溶剂合成技术在有机化学反应中的应用研究ML28-34 有机含氮小分子催化剂的设计、合成及在不对称反应中的应用ML28-35 金属参与的不对称有机化学反应研究ML28-36 黄酮及噻唑类衍生物的合成研究ML28-37 钐试剂产生卡宾的新方法及其在有机合成中的应用ML28-38 琥珀酸酯类内给电子体化合物的合成与性能研究ML28-39 3-甲基-4-芳基-5-(2-吡啶基)-1,2,4-三唑铜(II)配合物的合成、晶体结构及表征ML28-40 直接法合成二甲基二氯硅烷的实验研究ML28-41 中性条件下傅氏烷基化反应的初步探索IIβ-溴代醚新合成方法的初步探索ML28-42 几种氧化苦参jian类似物的合成ML28-43 环丙烷和环丙烯类化合物的合成研究ML28-44 基于甜菜碱的超分子设计与研究ML28-45 新型C2轴对称缩醛化合物合成研究ML28-46 环状酰亚胺光化学性质研究及消毒剂溴氯甘脲的制备ML28-47 蛋白质吸附的分子动力学模拟ML28-48 富硫功能化合物的分子设计与合成ML28-49 ABEEM-σπ模型在Diels-Alder反应中的应用ML28-50 快速确定丙氨酸-α-多肽构象稳定性的新方法ML28-51 SmI2催化合成含氮杂环化合物的研究及负载化稀土催化剂的探索ML28-52 新型金属卟啉化合物的合成及用作NO供体研究ML28-53 磁性微球载体的合成及其对酶的固定化研究ML28-54 甾体—核苷缀合物的合成及其性质研究ML28-55 非键作用和库仑模型预测甘氨酸-α-多肽构象稳定性ML28-56 多酸基有机-无机杂化材料的合成和结构表征ML28-57 5-芳基-2-呋喃甲醛-N-芳氧乙酰腙类化合物的合成、表征及生物活性研究ML28-58 氟喹诺酮类化合物的合成、表征及其生物活性研究ML28-59 手性有机小分子催化剂催化的Baylis-Hillman反应和直接不对称Aldol反应ML28-60 多核铁配合物通过水解途径识别蛋白质a螺旋ML28-61 一种简洁地获取结构参数的方法及应用ML28-62 水杨酸甲酯与硝酸钇的反应性研究及其应用ML28-63 脯氨酸及其衍生物催化丙酮与醛的不对称直接羟醛缩合反应的量子化学研究ML28-64 新型荧光分子材料的合成及其发光性能研究ML28-65 枸橼酸西地那非中间体1-甲基-3-丙基-4-硝基吡唑-5-羧酸的合成研究ML28-66 具有生物活性的含硅混合二烃基锡化合物的研究ML28-67 直接法合成三乙氧基硅烷的研究ML28-68 具有生物活性的含硅混合三烃基锡化合物的研究ML28-69 过氧钒有机配合物的合成及其对水中有机污染物氧化降解的催化性能研究ML28-70 查耳酮化合物的合成与晶体化学研究ML28-71 二唑衍生物的合成研究ML28-72 2-噻吩甲酸-2,2’-联吡啶二元、三元稀土配合物的合成、表征及光致发光ML28-73 3’,5’-二硫代脱氧核苷的合成及其聚合性质的研究ML28-74 β-烷硫基丁醇和丁硫醇类化合物及其衍生物的合成研究ML28-75 新型功能性单体丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵合成与研究ML28-76 5-取代吲哚衍生物结构和性能的量子化学研究ML28-77 新型水溶性手性胺膦配体的合成和在芳香酮不对称转移氢化中的应用ML28-78 大豆分离蛋白的接枝改性及其溶液行为研究ML28-79 N-(4-乙烯基苄基)-1-氮杂苯并-34-冠-11的合成和其自由基聚合反应的研究ML28-80 稀土固体超强酸催化合成酰基二茂铁ML28-81 硒(硫)杂环化合物与金属离子的合成与表征ML28-82 新型二阶非线性光学发色团分子的设计、合成与性能研究ML28-83 对△~4-烯-3-酮结构的甾体选择性脱氢生成△~(4,6)-二烯-3-酮结构的研究ML28-84 对苯基苯甲酸稀土二元、三元配合物的合成、表征及荧光性能研究ML28-85 D-π-A共轭结构有机分子的设计合成及理论研究ML28-86 羧酸酯一步法嵌入式烷氧基化反应研究ML28-87 分子内电荷转移化合物溶液及超微粒分散体系的光学性质研究ML28-88 手性氨基烷基酚的合成ML28-89 酪氨酸酶的模拟及酚的选择性邻羟化反应研究ML28-90 单分子膜自组装结构与性质的研究ML28-91 氯苯三价阳离子离解势能面的理论研究ML28-92 香豆素类化合物的合成与晶体化学研究ML28-93 离子液体的合成及离子液体中的不对称直接羟醛缩合反应研究ML28-94 五元含氮杂环化合物的合成研究ML28-95 ONOO~-对胰岛素的硝化和一些因素对硝化影响的体外研究ML28-96 酶解多肽一级序列分析与反应过程建模及结构变化初探ML28-97 一系列二茂铁二取代物的合成和表征ML28-98 N2O4-N2O5-HNO3分析和相平衡及硝化环氧丙烷研究ML28-99 光催化甲烷和二氧化碳直接合成乙酸的研究ML28-100 N-取代-4-哌啶酮衍生物的合成研究ML28-101 电子自旋标记方法对天青蛋白特征分析ML28-102 材料中蛋白质含量测定及蛋白质模体分析ML28-103 具有不同取代基的偶氮芳烃化合物的合成及其性能研究ML28-104 非光气法合成六亚甲基二异氰酸酯(HDI)ML28-105 邻苯二甲酸的溶解度测定及其神经网络模拟ML28-106 甲壳多糖衍生物的合成及其应用研究ML28-107 吲哚类化合物色谱容量因子构致关系ab initio方法研究ML28-108 全氯代富勒烯碎片的亲核取代反应初探ML28-109 自催化重组藻胆蛋白结构与功能的关系ML28-110 二茂铁衍生的硫膦配体的合成及在喹啉不对称氢化中的应用ML28-111 离子交换电色谱纯化蛋白质的研究ML28-112 氨基酸五配位磷化合物的合成、反应机理及其性质研究ML28-113 手性二茂铁配体的合成及其在碳—碳键形成反应中的应用研究ML28-114 水溶性氨基卟啉和磺酸卟啉的合成研究ML28-115 金属卟啉催化空气氧化对二甲苯制备对甲基苯甲酸和对苯二甲酸ML28-116 简单金属卟啉催化空气氧化环己烷和环己酮制备己二酸的选择性研究ML28-117 四苯基卟啉锌掺杂8-羟基喹啉铝与四苯基联苯二胺的电致发光性能研究ML28-118 可降解聚乳酸/羟基磷灰石有机无机杂化材料的制备及性能研究ML28-119 大豆分离蛋白接枝改性及应用研究ML28-120 谷氨酸和丙氨酸在Al2O3上的吸附和热缩合机理的研究ML28-121 常压非热平衡等离子体用于甲烷转化的研究ML28-122 纳米管/纳米粒子杂化海藻酸凝胶固定化醇脱氢酶ML28-123 蛋白质在晶体界面上吸附的分子动力学模拟ML28-124 微乳条件下氨肟化反应的探索性研究ML28-125 微波辅助串联Wittig和Diels-Alder反应的研究ML28-126 谷氨酸和丙氨酸在Al2O3上的吸附和热缩合机理的研究ML28-127 3-乙基-4-苯基-5-(2-吡啶基)-1,2,4-三唑配合物的合成、晶体结构及表征ML28-128 水相中‘一锅法’Wittig反应的研究和手性P,O-配体的合成及其在不对称烯丙基烷基化反应中的应用ML28-129 具有生物活性的1,2,4-恶二唑类衍生物的合成研究ML28-130 树枝状分子复合二氧化硅载体的合成及其脂肪酶的固定化研究ML28-131 PhSeCF2TMS的合成及转化ML28-132 离子液体中脂肪酶催化(±)-薄荷醇拆分的研究ML28-133 脂肪胺取代蒽醌衍生物及其前体化合物合成ML28-134 萘酰亚胺类一氧化氮荧光探针的设计、合成及光谱研究ML28-135 微波条件下哌啶催化合成取代的2-氨基-2-苯并吡喃的研究ML28-136 镍催化的有机硼酸与α,β-不饱和羰基化合物的共轭加成反应研究ML28-137 茚满二酮类光致变色化合物的制备与表征ML28-138 新型手性螺环缩醛(酮)化合物的合成ML28-139 芳醛的合成及凝胶因子的设计及合成ML28-140 固定化酶柱与固定化菌体柱耦联—高效拆分乙酰-DL-蛋氨酸ML28-141 苯酚和草酸二甲酯酯交换反应产品的减压歧化反应研究ML28-142 有机物临界性质的定量构性研究ML28-143 3-噻吩丙二酸的合成及卤代芳烃亲核取代反应ML28-144 α,β-二芳基丙烯腈类发光材料的合成及发光性质的研究ML28-145 L-乳醛参与的Wittig及Wittig-Horner反应立体选择性的研究ML28-146 亚砜为催化剂和酰亚胺氯为氯化剂的醇的氯代反应的初步研究ML28-147 功能性离子液的合成及在有机反应中的应用ML28-148 DMSO催化三聚氯氰转化苄醇为苄氯的新反应的初步研究ML28-149 气相色谱研究β-二酮酯化合物的互变异构ML28-150 二元烃的混合物过热极限的测定与研究ML28-151 芳杂环取代咪唑化合物的合成及洛汾碱类过氧化物化学发光性能测定ML28-152 卤代苯基取代的咪唑衍生物的合成及其荧光性能的研究ML28-153 取代并四苯衍生物的合成及其应用ML28-154 苯乙炔基取代的杂环及稠环化合物的合成ML28-155 吸收光谱在有机发光材料研发材料中的应用ML28-156 水相中‘一锅法’Wittig反应的研究和手性P,O-配体的合成及其在不对称烯丙基烷基化反应中的应用ML28-157 苯并噻吩-3-甲醛的合成研究ML28-158 微波辅助串联Wittig和Diels-Alder反应的研究ML28-159 超声辐射下过渡金属参与的药物合成反应研究ML28-160 呋喃酮关键中间体—3,4-二羟基-2,5-己二酮的合成研究ML28-161 树枝状分子复合二氧化硅载体的合成及其脂肪酶的固定化研究ML28-162 吡咯双希夫碱及其配合物的制备与表征ML28-163 负载型Lewis酸催化剂的制备及催化合成2,6-二甲基萘的研究ML28-164 PhSeCF2TMS的合成及转化ML28-165 纳米管/纳米粒子杂化海藻酸凝胶固定化醇脱氢酶ML28-166 多取代β-CD衍生物的合成及其对苯环类客体分子识别ML28-167 多取代_CD衍生物的合成及其对苯环类客体分子识别ML28-168 柿子皮中类胡萝卜素化合物的分离鉴定及稳定性研究ML28-169 毛细管电泳研究致癌物3-氯-1,2-丙二醇ML28-170 超临界水氧化苯酚体系的分子动力学模拟ML28-171 甲烷和丙烷无氧芳构化反应研究ML28-172 2-取代咪唑配合物的合成、晶体结构及表征ML28-173 气相色谱研究β-二酮酯化合物的互变异构ML28-174 DMSO催化三聚氯氰转化苄醇为苄氯的新反应的初步研究ML28-175 二元烃的混合物过热极限的测定与研究ML28-176 氨基酸在多羟基化合物溶液中的热力学研究ML28-177 分子印迹膜分离水溶液中苯丙氨酸异构体研究ML28-178 杯[4]芳烃酯的合成及中性条件下对醇的酯化反应研究ML28-179 亚砜为催化剂和酰亚胺氯为氯化剂的醇的氯代反应的初步研究ML28-180 双氨基甲酸酯化合物的合成及分子自组装研究ML28-181 由芳基甲基酮合成对应的半缩水合物的新方法ML28-182 取代芳烃的选择性卤代反应研究ML28-183 吡啶脲基化合物的合成、分子识别及配位化学研究ML28-184 丙烯(氨)氧化原位漫反射红外光谱研究ML28-185 嘧啶苄胺二苯醚类先导结构的发现和氢化铝锂驱动下邻位嘧啶参与的苯甲酰胺还原重排反应的机理研究ML28-186 酰化酶催化的Markovnikov加成与氮杂环衍生物的合成ML28-187 多组分反应合成嗪及噻嗪类化合物的研究ML28-188 脂肪酶构象刻录及催化能力考察ML28-189 L-乳醛参与的Wittig及Wittig-Horner反应立体选择性的研究ML28-190 烯基铟化合物与高碘盐偶联反应的研究及其在有机合成中的应用ML28-191 α,β-二芳基丙烯腈类发光材料的合成及发光性质的研究ML28-192 邻甲苯胺的电子转移机理及组分协同效应研究ML28-193 负载型非晶态Ni-B及Ni-B-Mo合金催化剂催化糠醛液相加氢制糠醇的研究ML28-194 含吡啶环套索冠醚及配合物的合成与性能研究ML28-195 芳烃侧链分子氧选择性氧化反应研究ML28-196 多组分复合氧化物对异丁烯制甲基丙烯醛氧化反应的催化性能研究ML28-197 多孔甲酸盐[M3(HCOO)6]及其客体包合物的合成、结构和性质ML28-198 纳米修饰电极的制备及其应用于蛋白质电化学的研究ML28-199 对于几种蛋白质模型分子的焓相互作用的研究ML28-200 氨基酸、酰胺、多羟基醇化合物相互作用的热力学研究......
甲醇生产技术作为甲醇制作中的一个重要步骤,有较大的技术难道和较高的技术要求。下面是由我整理的甲醇生产技术论文,谢谢你的阅读。
甲醇生产中甲醇分离技术的运用
【摘要】最近几年以来,各个甲醇的生产企业以及相关的研究单位积极的探索减少甲醇含量占整个入塔气中的比例,逐渐探索出把气液高效分离开来的有效途径,并且总结出很多的宝贵经验。基于此,本文主要结合实例对甲醇生产中甲醇分离技术的运用进行了探讨。
【关键词】甲醇生产;甲醇分离技术;运用
C1学里最主要的产品可以说是甲醇,它也是一种被广泛应用于各个行业中的有机化学原料。目前甲醇工业正处于快速发展的阶段,这就增大了对甲醇的需求,尤其是近几年来逐渐将甲醇应用到交通能源中以后,对甲醇的需求量更加庞大,所以促进甲醇的生产具有可观的经济效应以及社会效应等。某甲醇生产企业根据目前拥有的装置设备等情况,经过不断的技术研究讨论后找到问题所在,最终确定了以提高气液分离这一技术水平来增加甲醇的生产产量。
1.存在的问题以及采取的对策
存在的问题
对于以往的甲醇装置来说,主要使用的技术为低压法进行合成,在这过程中对甲醇的合成有直接或间接影响的因素包括:温度和压力、水冷和分离效率、气体的成分、触媒的活性、分离器和闪蒸槽的液位以及空间速度等。该企业在2011年对当时装置在实际生产过程中的使用情况进行了调查和研究发现,装置中最主要的设备汽轮机由于对动力的消耗太大,存在一定程度的车沉状况,然后在调研循环气的基础上,发现循环气里含有甲醇的量大概在,跟初始设计值相对比发现,在甲醇分离器的出口部位,甲醇的含量要比初始设计值高出左右。这就导致进入到合成塔中的所有入塔气里,含有甲醇的比例过大,降低了合成反应转化率,最终减少了甲醇的产量。与此同时还对合成循环气机组造成了一定程度的影响,无法让机组在长期内保持稳定的运行状态,降低了生产装置的经济效益。
采取对策
针对以上问题,现场生产技术工作人员在经过认真的分析和讨论后,认为甲醇占循环气的比例过高是导致甲醇产量减少的最主要因素,所以,有效的降低甲醇含量在循环气中所占的比例,能够改善气体组分,改善后的气体在进入汽轮机以后可以有效的降低其对动力的消耗量,甲醇占循环气的比例下降可以提高甲醇合成过程中的正向反应。通过研究最终觉得,由于甲醇具有易溶于水这一性质,可以利用水洗技术,在生产过程中让循环气和水进行逆向的,充分的接触之后有效的让甲醇溶于水,进而降低甲醇含量占循环气的比例。
2.改进措施
技术上进行改造
在技术上进行改进,为了有效的降低甲醇含量占循环气的比例,在生产过程中需要新增加安装一台分离装置,把原来那台分离器中出来的循环气进行进一步的洗净。在新增加的分离装置内,循环气自下而上流动,雾状的除盐水在注水泵对其施加压力的基础上自上而下进行喷淋,这就让气体和盐水能充分接触,将循环气中绝大部分的甲醇在盐水中溶解,形成了粗甲醇,其浓度大约在70%左右,将粗甲醇送到闪蒸槽里,最后送到槽区进行储存。
操作上进行优化
为了有效的降低甲醇含量占循环气的比例,生产车间最后增加了一道工序,即补水测试,具体操作方式为,根据车间的规定和要求,每个班组要对循环气进行补水操作,在达到满负荷的状态之后,要求将补水量从原来的逐渐上调到,实时监控上调情况做好记录,最后确定了最佳的补水点为。
工程上进行改造
(1)在传统的装置基础上,再新增设一套用于分离的组合装置。(2)对于新增加的仪表控制系统来说,需要在原来装置中DCS系统的基础上来运行控制,主要目的是在实际生产过程中提高操作效率,保证系统能够安全正常的运行。(3)将原来的P609A/B 泵拆卸掉,然后在该位置上新增设两台高压水泵,主要用于给除盐水施加压力确保打入分离组合装置的上端部分。(4)将操作过程中的各项工艺参数进行优化。按照甲醇的实际浓度值来适当的调整除盐水的量,要求闪蒸槽的压力控制在以下。(5)异常处理。甲醇分离装置液位高时,中控人员迅速打开 LICA-1503a 调节阀,同时注意闪蒸槽压力≤。(6)关键技术的改进,甲醇分离技术是根据甲醇可溶于水的特性,将甲醇分离装置作为主要的分离设备,将少量的水作为吸收甲醇的溶剂,让水和循环气在逆向上进行充分的接触,在塔体内需要在液相上进行无级的提取浓度,在气相上进行无级的净化,最终能够让水将循环气中的甲醇进行全面的吸收,重新进行分离整合,最终降低甲醇含量占循环气的比例。
3.甲醇分离技术效果的验证
实际生产状况
在将甲醇分离装置安装使用之后,生产车间的技术工作人员提取了分离装置出口处的甲醇,分析了甲醇洗手液的浓度,检测了甲醇含量占循环气的比例,适当的将加在分离装置上水量进行调整和控制。到目前为止加水量大约保持在之间,稀甲醇的浓度控制在70%以上,稀甲醇的采出量大约在之间等。
装置改造后的状况
在经过装置的改造之后,以往的一些主要问题都得到了解决和改善,这就提高了整个装置的经济效益,降低了汽轮期对动力的消耗,加快了汽轮机的转动速度,由以前转速最高能达到的11700转/分提高到了目前的12400转/分。
装置潜能在经过挖掘后增加的效果
在甲醇生产装置进行检查维修的时候已经安装完成甲醇分离装置,目前已经开始投入使用,运行情况基本稳定。经过检测发现,甲醇分离装置的上部甲醇的浓度从以往的有效的降低到,每天生产的粗甲醇量达到了424t,比以往多出将近20t。
4.结语
在整个生产甲醇的装置组合里,存在着非常大的潜能,需要生产技术工作人员进一步的挖掘,仅仅依靠设计上的改造是无法满足实际生产要求的,所以要在生产现场进行调查研究,积极探寻将装置进一步优化的有效途径,不断的引进新技术,不断在现有技术上进行创新,按照装置的实际生产状况将新技术应用到甲醇的生产过程中去,并且积极的推广和学习。
【参考文献】
[1]朱晓霞,李剑峰.膜分离技术在化工公司甲醇装置中的应用[J].石油和化工节能, 2011,4.
[2]周楠.甲醇全回收从分离技术“突围”[J].中国石油和化工,2010,3.
[3]张先春,渠兵.膜分离氢回收技术在甲醇合成中的应用[J].氮肥技术,2011,(03).
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住宅室内空气中甲醛的污染现状调查与分析论文
无论是在学校还是在社会中,大家都接触过论文吧,论文是进行各个学术领域研究和描述学术研究成果的一种说理文章。如何写一篇有思想、有文采的论文呢?下面是我精心整理的住宅室内空气中甲醛的污染现状调查与分析论文,仅供参考,大家一起来看看吧。
摘要: 根据对石家庄市100户居民住宅室内空气中甲醛含量的检测及分析,甲醛已经成为家庭装修后威胁人体健康最主要的有害成分,甲醛含量超标情况普遍且严重,随着装修竣工时间的延长,甲醛含量呈下降趋势,但效果并不明显。对受检的100户住宅中有无家具情况进行了统计分析,结果表明:家具是造成室内空气中甲醛含量超标的另一个重要因素,特别是板材家具,会明显加重甲醛的污染程度。
关键词: 室内环境;甲醛;污染
1 引言
随着当今社会的高速发展,生态环境与可持续发展已成为我们无法回避的现实问题,尤其是与我们工作生活息息相关的室内空气环境污染问题,更成为影响我们自身健康的重大威胁。建筑材料、装修材料的广泛使用使得室内空气中的有害物质种类和数量都明显增多,其中甲醛对人体健康的危害最为明显。
甲醛是一种挥发性有机化合物,无色,具有刺激性气味,易溶于水。甲醛主要来源于室内装修使用的胶合板、细木工板、中密度纤维板和刨花板、木芯板等人造板材,贴墙布、贴墙纸、化纤地毯、油漆、涂料以及一些有机材料。甲醛对眼睛、呼吸道、人体黏膜和皮肤产生明显的刺激作用;急性中毒可导致流泪、流涕、咳嗽等症状,引发多种呼吸道疾病;慢性吸入低浓度可导致持续头痛、无力、失眠等;长期接触低剂量可引起慢性呼吸道疾病、女性月经紊乱、妊娠综合症、新生儿体质降低、染色体异常,甚至诱发鼻咽癌;高浓度时会侵害人的神经系统、肝脏等。针对甲醛严重的危害性,于2010年9月对石家庄市100家居民住宅进行了摸底调查,严格按照国标方法进行采样检验,并对最终数据进行科学的'分析总结。
2 室内空气中甲醇检测方法
采样方法
在河北省会报名参加免费室内空气检测活动的500名业主中随机抽取,对抽中的100名业主的住宅选取一个代表性房间进行检测。采样工作严格按照《室内空气质量标准》(GB/T 18883-2002)执行,采样点的数量根据监测室内面积大小和现场情况确定,原则上小于50m2的房间应设(1~3)个点,在对角线上或梅花式均匀分布,并避开通风口,离墙壁距离大于,采样点高度原则上与人的呼吸带高度一致,在之间。采样前受检房间在充分通风后封闭门窗12h。
检测方法
采用国标中“酚试剂分光光度法”分析样本,方法原理是空气中的甲醛与酚试剂反应生成嗪,嗪在酸性溶液中被高铁离子氧化成蓝绿色化合物,根据颜色深浅,比色定量。比色时采用10mL的具塞闭塞管和分光光度计,在630nm测定吸光度。
判定标准
检测依据《室内空气质量标准》(GB/T 18883-2002)中的甲醛≤为标准判定检测结果。
检测结果分析
检测结果总体分析
在此次检测的100户住宅中,甲醛含量范围为。超标数量为84户,不合格率为84%;超标一倍以上的23家,占总数的23%,占甲醛不合格家庭的27%;超标2倍以上的16家,占总数的16%,占甲醛不合格家庭的19%;最大超标52倍。
装修竣工时间对甲醛含量的影响
表1是对100户住宅的装修竣工时间与所测空气中甲醛含量及超标率的数据统计,由此可以直观的反映出空气中甲醛含量随装修竣工时间变化的趋势。从下表可明显看出,装修竣工后1个月内的室内空气中甲醛含量最为严重,在受检的26户住宅中仅有2户合格,超标率达到92%,最高超标倍数甚至达到倍;随着装修竣工时间的延长,室内空气中甲醛含量略有下降,装修竣工时间1~6个月的,超标率降为89%,最高超标倍数倍;装修竣工时间6~12个月的,超标率降为76%,最高超标倍数倍;装修竣工时间1年以上的,超标率降为67%,最高超标倍数倍。从这些数据可以看出,甲醛含量随着装修竣工时间的延长呈现下降趋势,但效果并不明显,装修竣工1年后仍有一半的家庭室内空气甲醛含量不合格,甲醛挥发相对于其他污染物来说是一个漫长的过程,人们在入住新居时一定要警惕室内空气中的甲醛成分及其含量高低,入住前必须进行一段时间的通风晾房,入住后也要保持大量通风换气。
表1 装修竣工时间与甲醛含量的情况统计
装修竣工
时间样本数/户含量范围/mg·m-3甲醛标准/mg·m-3超标数/户超标率/%
1个月内
1~6个月
6~12个月
1年以上
合计
家具对甲醛含量的影响
此次检测活动也对受检住宅是否进驻家具及家具类别进行了统计,具体情况详见表2。装修后没有购置新家具的住宅,室内空气中甲醛含量超标率为75%,最高超标倍数倍;购置实木家具的住宅室内空气中甲醛含量超标率为80%,最高超标倍数为倍;购置板材家具的住宅室内空气中甲醛含量超标率为93%,最高超标倍数为倍。由此可以看出,住宅内放置的家具越多,尤其是板材家具越多,室内空气中甲醛含量超标情况越严重,家具能明显加重室内空气甲醛污染。
表2 家具与甲醛含量的情况统计
装修竣工
时间样本数/户含量范围/mg·m-3甲醛标准/mg·m-3超标数/户超标率/%
无家具
实木家具
板材家具
合计
检测结论
(1)甲醛超标情况较严重。100户住宅中室内空气甲醛超标的84家,不合格率为84%;超标1倍以上的23家,占甲醛不合格家庭的27%;超标2倍以上的16家,占甲醛不合格家庭的19%。由此可见,住宅室内空气中甲醛超标情况普遍且严重。
(2)装修竣工时间对室内空气中甲醛含量的影响并不显着。随着装修竣工时间的延长甲醛含量略有下降,但下降趋势不明显。
(3)家具的购入是造成室内空气中甲醛含量超标的另一个重要因素。通过对住宅内有无家具的不同情况下室内空气中甲醛含量进行对比,会发现住宅内有家具的情况下甲醛含量大大高于无家具的情况,尤其是板材家具更会明显加重甲醛的污染程度。
3 甲醇污染预防措施
优化家装方案和施工工艺
在家庭装修中,应当尽可能的选择有资质的装饰公司,优化设计方案,注意空间承载量和材料使用量,对装修使用的各种材料严格把关,采用先进施工工艺,只有这样才能减少因施工带来的室内环境污染。
规范家具的选择和购买
选购家具时必须要求厂方提供的说明书,特别注意说明书里描述家具的主材和主材中有害物质含量,严格按照国家标准进行选择购买。
加强通风措施,提高净化能力
在装修竣工后必须进行一定时间的通风换气,保持空气流通,以降低室内空气污染,这是一种简便易行且最有效的改善室内空气质量的方法。除此之外,还可以在室内栽种绿色植物,放置活性炭、硅胶等吸附材料,以加强对室内空气中有害物质的清除。
参考文献:
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苏 瑛,冯 垚,赵宏伟,等.重庆装修室内空气污染现状及控制.检验医学与临床,2010,7(8):747~748.
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居宁生.高校新建宿舍舍内空气质量的现状与调查.现代科技,2009,8(7):26~27.
茉莉花香气研究 茉莉的香气非常独特,且因品种而异,具清丽、淡雅、新鲜的花香。一般常用来配制茉莉香精的天然香料有:小花茉莉浸膏和净油、大花茉莉浸膏和净油、树兰浸膏、依兰依兰油、卡南加油、白兰花油和白兰叶油、玳玳花油和玳玳叶油等,合成香料有乙酸苄酯、苯乙醇、芳樟醇、乙酸芳樟酯、松油醇、甲位戊基桂醛、甲位己基桂醛、邻氨基苯甲酸甲酯、乙位萘甲醚、乙位萘乙醚、苄醇、苯甲酸苄酯、吲哚、乙酸对甲酚酯、苯乙酸对甲酚酯等,这些单体香料有的是天然茉莉花香的成分,有的则完全是人工合成的。小花茉莉净油和大花茉莉净油都含有不少的吲哚,这也是茉莉花和它的浸膏、净油容易变色的一个原因,配制茉莉花香精不用、少用或大量使用吲哚取决于该香精的用途:不怕变色的可以多用,否则就少用或不用。 木樨科茉莉属植物大约有100种,其中的大花茉莉和小茉莉香气优雅、馥郁,被作为重要的香料植物广泛栽种,所提制的茉莉香精油是香料工业重要原料,它与其它花的香质调和,给众多类型的香料提供优雅而润泽的品质,因此有“没有茉莉就没有香料”之说。我国和印度尼西亚还用茉莉花与茶叶拼和加工成茉莉花茶,深受消费者喜爱。 在香料工业中,目前已形成较完善的茉莉香精油分析方法,分离鉴定的组分约100种,而且许多重要的香气组分已被相继合成出来,作为香料单体广泛用于调配各种高级香料;在茉莉花茶加工领域,由于直接采用茉莉鲜花作香源,对茉莉花的开花吐香习性,香气形成挥发的环境影响因素进行了探讨。以下从五个方面对茉莉花香气研究作系统介绍。 1 香精油的制备方法 工业上提取茉莉香精油最早采取的是冷脂吸法(enfleurage)”,目前,该方法已被“溶剂直接提取法”代替,即用一挥发性的溶剂来直接萃取茉莉花香精油,这一原理公布于1835年,所用有机溶剂主要是低沸点的石油醚、已烷和戊烷,用石油醚(或已烷)提取茉莉花能得到~的茉莉浸膏,然后在-15℃~-20℃的低温下,用乙醇处理,除去类脂化合物和蜡质,得到52~63%的茉莉净油,该方法经济简便,目前被香料工业广泛采用。 茉莉花香气分析中,除采用“溶剂直接提取法”制备样品外,还有“同时蒸馏一萃取法”(SDE)、多孔树脂吸附法和吹气冷冻法等。“同时蒸馏一萃取法”是由Likens和Nickerson在1966年发展起来的,该法突出特点是将样品的水蒸汽蒸馏和馏分的溶剂(乙醚)萃取两个步骤合二为一,此外,它可以把10-9级浓度的挥发性有机物从脂质或水介质中浓缩数千倍,对微量成分提取效率高,而且在10-6级浓度范围内对大多数有机化合物仍有定量的提取率,该方法是一种全组分香精油制备方法。孔守威、马娅萍等采用“SDE”法研究了茉莉花的香气组成。多孔树脂吸附法和吹气冷冻法主要用于茉莉花头香制备,前者利用多孔吸附树脂对极性较小的有机分子的强吸附作用,在较温和条件下真空抽吸,使香气分子吸附于树脂上,再经溶剂洗脱、浓缩制得头香,或采用热脱附法直接进样分析,目前采取的吸附树脂主要有XAD、Porapak QS和Tenex GC系列。吹气冷冻法未见详细说明。 张镜澄 (1985)发明了一种鲜花头香制备的专利技术,该专利采用活性炭或大孔吸附树脂吸附鲜花开放过程中散发出来的香气,即香花顶空挥发物或头香,然后用超临界(或液体)二氧化碳抽提被吸附剂吸附的香精油。据称该专利可以生产出具有鲜花特有香气的头香精油,并可降低成本,增加鲜花精油产量。 2 茉莉花香气分析方法 分离鉴定方法 随气相色谱柱分离效能的不断提高,茉莉花香气分离技术得到不断发展,目前主要采用OV-101和PEG-20M两种石英毛细管色谱柱对茉莉花香精油组分进行分析,其中又以OV-101柱的分离效果较好,分析时所采用柱温一般为70~200℃,检测器为FID型检测器。用上述方法可使茉莉花香精油中的各组分得到较好分离,在一个样品中分离出近100种香气组分。气—质联用技术的应用,使分离出的香气组分可得到快速鉴定,同时结合核磁共振、红外、紫外多种鉴定方法及kovats指数、程升指数等辅助定性方法,使鉴定的结果更为准确。 定量方法 对茉莉香精油的大多数研究中,主要侧重于对其香气组分进行定性鉴定,通常采用归一法对各组分含量粗略定量。为增强各样品间的可比性,郭友嘉等〔21~22、27〕在茉莉花花源季节稳定性研究中,将每一个样品中一定数量的峰进行归一化定量,在茉莉花头香变化规律研究中,采用归一法与校正因子相结合进行定量,定义其中的6号样总峰面积为100%,用归一法分别求出各组分的含量,再用含量与峰面积之比求出校正因子,用该校正因子再求出其它样品中香气成分的含量。 茉莉花开放释香过程中,因香气组分数变化显著,不宜采用归一法定量,否则会导致结果的重现性差,主要香气组分变化规律不明显。内标法定量是目前香气分析中广泛采用的一种定量方法,它具有减小实验误差、结果可比性强且简便易行的特点。茉莉花香气分析中可采用癸酸乙酯作为内标物〔32〕,该化合物在茉莉花香气中不存在,出峰时间基本处于茉莉花香气气相色谱图中间位置,且与茉莉花香气组分不重叠。 3 茉莉香精油香气组分 1899年,Verley、Hesse和Muller首次分别报道了从茉莉香精油中鉴定的几种主要组分,包括乙酸苯甲酯、芳樟醇、苯甲醇、吲哚、邻氨基苯甲酸甲酯和茉莉酮,到本世纪60年代中期,香料工业生产的精油、净油中的大部分香气组分得到鉴定,70年代初鉴定的香气组分已达30种左右,80年代鉴定的香气组分增至97种;其中烃类化合物33种、醇类化合物27种、醛类化合物2种、酯类化合物27种、酮类化合物10种、其它化合物2种。 茉莉精油中含量较高的组分有:苯甲酸顺-3-乙烯酯、芳梓醇、石竹烯、乙酸本甲酯、苯甲醇、11-二十三烯、吲哚、乙酸顺-3-乙烯酯、苯甲酸甲酯〔〕。具有茉莉型香气特征的主要组分有:乙酸苯甲酯、茉莉酮和茉莉内酯,具有茉莉清香的组分有:乙酸顺-3-乙烯酯、顺-3-已烯醇、苯甲醇、苯甲酸顺-3-乙烯酯。α-萜品醇对香型有较大的影响。 不同来源的茉莉香精油,其香气组成存在差异。吴承顺等 (1987)对大花茉莉和小花茉莉的香清油组分进行比较研究,认为:小花茉莉主要香气成分是苯甲酸顺-3-已烯酯,大花茉莉中则是苯甲酸甲酯,且在大花茉莉香气中存在对香气起主要作用的茉莉酮,但在小花茉莉香气中没有检测到。郭友嘉 (1994)首次在小花茉莉精油中检测到了茉莉酮,其含量为~,而大花茉莉香精油中茉莉酮的含量为~。 不同制备方法得到的茉莉香精油,香气组成亦存在差异,吴承顺等 (1987)对小花茉莉净油、精油和头香组分进行了比较认为:净油中沸点较高的组分较多,主要是苯甲酸顺-3-乙烯酯,还有榧烯醇、油酸甲酯等;精油和净油组分相近,但精油中吲哚和邻氨基苯甲酸含量较高;头香中乙酸顺-3-乙烯酯、芳樟醇和乙酸苯甲酯的含量较高,并含有一些低沸点的烃和酯。郭友嘉等 (1994)分别采用SDE、溶剂直接提取法和Porapak QS树脂吸附法对福建茉莉花的精油、净油和头香进行了系统研究,分别分离出176、145和86个峰,鉴定出峰面积/总峰面积≥的组分分别为81、96和46个,但未对三种香精油之间组分的差异进行详细的比较。张丽霞等对同一样品采用吸附—溶剂洗脱方法、同时蒸馏—萃取方法和有机溶剂浸提法三种香精油制备方法,对茉莉头香、精油和净油的香气组成差异进行了系统比较,三者除了在香气组分数上存在明显差别外,香气组分在气相色谱图上的分布位置也存在差异。如将茉莉花香气的气相色谱图分成三个区段,即芳樟醇之前的化合物属第Ⅰ区,芳樟醇与邻氨基苯甲酸甲酯之间的化合物属第Ⅱ区,邻氨基苯甲酸之后的化合物属第Ⅲ区。茉莉花头香与精油、净油组成之间的差异主要在于:头香中第Ⅲ区的化合物极少,仅有1~2个组分,而净油和精油该区段的化合物多达12~18个。 此外,马崇德等 (1983)采用吹气—冷冻法得到茉莉花头香样品(含油相和水相两部分),首次报道头香水相样中具浓郁的茉莉花香,水相样经过XAD-2树脂富集、洗脱、浓缩处理进行分析,鉴定出12种油相中未曾检测到的香气组分,主要是一些低级醇类化合物,如:甲醇、异丁醇、1-戊烯-3-醇、正已醇和环已醇等。 4 茉莉花释香过程中香气组分变化 探明茉莉花释香过程中香气组分含量和组成变化,对香料生产投料时间和花茶加工付窨时间具指导作用。 陆生椿等(1985)对离体茉莉花存放不同的时间后净油、头香进行了研究,认为:茉莉花离体后当晚23:00~次日3:00香气组分最多,净油的香气品质最好,主要赋香成分苯甲醇、芳樟醇、乙酸苯甲酯、苯甲酸顺-3-乙烯酯等含量较高,乙酸顺-3-已烯酯在释香前期含量较高,随后逐渐减少,而吲哚、邻氨基苯甲酸甲酯等含氮化合物在释香后期却增加;头香组分中,乙酸顺-3-乙烯酯和吲哚的变化情况与净油相同,但邻氨基苯甲酸甲酯含量却不断减少。 郭友嘉等 (1994)采用吸附-热脱捕集进样法,对茉莉花采后7~46小时之间的头香进行了研究,将茉莉花香气的释放过程分成三个阶段:未成熟期、成熟期和枯萎期,刚采摘的花蕾在未成熟期香味甚微,香气组分少,放置11小时后进入成熟期,酯类和醇类的数量增加,在枯萎期酯类含量明显下降,醇类含量却略有增加。张丽霞等研究表明:刚采摘的成熟茉莉花蕾香气组分少,香精油总量低,基本上不存在茉莉花香气的特征成分,当茉莉花开始释香时,香气组分数急剧增加,香精油、酯和醇的总量也相应增加,并出现一个高峰期,随后逐渐降低;此外,在茉莉花释香前期和末期,醇类香气组分所占比例较大,在旺盛释香过程中,则酯类香气组分所占比例较大;采用统计分析方法对茉莉花主要香气组分含量与感官审评的香气浓度进行了相关分析,其中萜品醇、乙酸苯甲酯、α-法呢烯、丁子香烯、苯甲酸顺-3-乙烯酯的含量与香气浓度呈显著或极显著相关,在此基础上建立了4种香气组分与香气浓度之间的回归模型。 此外,郭友嘉等(1993)对茉莉全花期(包括八个节气)的花源稳定性进行了研究,认为:不同季节的气候特征对茉莉花朵的色泽、大小、重量、含蜡量及香精油总量有较大影响,但对香精油的组成影响不显著,说明茉莉花在全花期内花源质量基本稳定。 5 茉莉花开放释香与环境的关系 环境条件对茉莉花,尤其是离体茉莉花的开放吐香影响较大,在温度、湿度和含氧量三个环境因子中,以温度的作用最大,当温度低于20℃时,离体茉莉花蕾难于开放,温度高于36℃时,茉莉花蕾在下午7:00左右就可开放。福建宁德茶厂 (1987)认为茉莉花释香最佳环境条件:室温30℃~33℃,堆温35℃~38℃,相对湿度80%左右,空气流速5~6ml/min,鲜花养护时堆高10~15cm,花堆内部氧气含量17~20%。 茉莉花产花量在整个花期中出现波浪式高峰期,产花高峰期供过于求,花少时又供不应求,影响了花茶生产,因此许维建 (1982)和丁清厚 (1990)分别探讨低温贮藏控制茉莉花开放吐香的问题,许维建认为12℃~18℃低温贮藏花蕾较好,不宜低于12℃,升高温度后茉莉花基本上可以开放吐香。丁清厚则认为在8℃~15℃的低温和90%的相对湿度环境条件下,可使茉莉花蕾处于休眠状态,从而达到抑制花蕾开放的目的,并以此为依据设计了一种茉莉花低温冷藏的方法:将鲜花分层贮藏于冷藏室中,每层间距15cm,层间花堆厚度10~15cm,冷藏室的温度控制在10~13℃、湿度控制在85~90%范围内,据称采用这种方法贮藏的茉莉花蕾,解除低温后鲜花依然洁白有光泽,无干缩现象,香气浓郁清香。 参考文献 1 山西贞.向亚太技术开发委员会报告的在印尼指导茶叶研究的工作报告.1986. 2 罗龙新.印度尼西亚的茉莉花茶.茶叶,1990(4),30~31. 3 刘晓华.介绍印度尼西亚的茉莉花茶生产.广西茶叶,1991(1),64. 4 孔守威,马娅萍,吴承顺.“同时蒸馏—萃取”分析茉莉花香成分.植物学报1985(26),186-191. 5 卜欣,黄爱今,孙亦梁等.茉莉鲜花香气成分分析.北京大学学报(自然版)1987(6),53-60. 6 马崇德,赵明,张世怿等.XAD树脂在茉莉头香水样分析中的应用.化学通报1984(2),20-21. 7 朱亮锋,陆碧瑶,罗友娇.茉莉花头香化学成分的初步研究,植物学报,(2),189-193. 8 陆生椿,黄秀丽,卢剑飞.茉莉花不同存放时间所制备样品的得率和主要成分对比.广州轻工.1985(3),1-7. 9 范成有主编.香料及其应用.化学工业出版社,1991. 10 郭友嘉,戴亮,杨兰萍等.福州小花茉莉全花期中的花源质量稳定性研究Ⅱ.净油和头香化学成分〔GC/MS〕分析.色谱,1994,12(1),11-19. 11 郭友嘉,戴亮,任清等.用吸附—热脱捕集进样法研究茉莉花香释放过程中化学成分.色谱,1994,12(2),110-113 12 马崇德,黄爱今,林祖铭.茉莉花头香的成分研究.化学通报,1983(3),15-17. 13 王天公,孙亦梁.香花顶空挥发物的分析.化学通报,1986(2),19~22. 14 吴承顺,赵德修,孙守威.茉莉花净油的成分研究.植物学报,1981,23(6),459~63. 15 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第一作者:钮峰
通讯作者:涂文广教授,周勇教授,邹志刚教授
通讯单位:香港中文大学(深圳)理工学院
论文DOI:
全文速览
通过醇和胺的C-N偶联是工业中合成不同有机胺的重要反应路径,而这一过程往往需要在高温高压等较苛刻的条件下进行。因此,本工作中,我们设计了一种基于CdS-Pd单原子体系催化剂用于实现高效可光催化苯甲醇和苯胺的C-N偶联反应获得二级胺。通过实验研究发现,Pd与CdS表面的悬挂S原子原位配位形成单一Pd-Sx物种。该催化剂的可见光催化C-N偶联的二级胺产率接近100%,同时释放出可观的绿色能源氢气( mmol gcat-1h-1)。机理研究与分析表明,苯甲醇上脱去的H+较容易吸附到长寿命的•Pd-Sx中间态物种而形成H-Pd-Sx中间体。最后,吸附的H又容易脱附,加成到苄烯苯胺的N上,实现氢转移,完成亚胺的加氢过程,得到最后所需要的二级胺产物苄基苯胺。整个过程中,H的吸脱附可以循环进行,因此Pd-Sx配位物种可以作为有效的氢转移的桥梁实现加氢过程。此外,该光催化剂体系具有较好的底物适应性和循环能力。这一工作将为温和条件下实现高效C-N偶联反应提供一种新的思路。
背景介绍
随着工业的发展与进步,有机胺广泛应用于农业、医药、家居、军工等领域,其合成在工业生产中有着越来越明显的重要性。基于“借氢机制(氢转移)”,通过胺与醇的C-N偶联被认为是一种较为绿色的合成有机胺的理想路径。这一过程主要包含醇的脱氢、亚胺的生成以及亚胺的加氢这三个主要步骤。其中醇的脱氢是整个反应的决速步骤。然而,基于这一机制,在热催化合成有机胺的过程中存在一些缺点:(1)醇的脱氢决速步骤需要较苛刻的条件(高温高压);(2)易发生过度偶联,使得产物分布广,不利于分离;(3)反应中使用的催化剂多为高负载量的负载型贵金属催化剂(如Ru/Al2O3、Pd/Al2O3、Rh/Al2O3等),成本较高。因此,开发出高效低成本的催化剂具有一定的挑战性。近年来,利用光氧化还原技术实现常温常压条件下有机胺的合成引起了广泛的关注。研究者们通常采用一些贵金属有机配合物分子进行均相催化反应,但反应后催化剂难以进行分离,在实际工业生产中难以大规模应用。而采用传统的半导体光催化剂进行多相催化反应,则可以有效解决这一难题。然而仅仅依靠半导体本身的催化能力,很难达到较高的催化活性,实际应用过程中往往需要通过负载一些助催化剂或表面修饰来提高催化性能。近些年,单原子催化被认为是较有前景的领域。单原子催化剂由于其独特的电子结构和较高的原子利用效率而表现出优异的催化活性,被广泛应用于光催化水分解制氢、二氧化碳还原、固氮和有机物降解等领域。因此,我们课题组设计开发了一种单原子光催化剂CdS-Pd,该催化剂可以有效地用于可光催化苯甲醇和苯胺的C-N偶联反应,获得具有工业应用价值的二级胺。同时反应过程中释放出清洁能源氢气。这一工作将为温和条件下实现C-N偶联反应提供一种新的途径。
本文亮点
1. 本工作通过Pd原子与CdS表面的悬挂S原子原位配位制备了一种CdS-Pd的单原子光催化剂,该催化剂可以实现高效可光催化苯甲醇和苯胺的C-N偶联反应获得近100%产率的二级胺N-苄基苯胺以及较高的产氢活性。
2. 实验和理论计算结果证实了,相比于Pd纳米颗粒助催化剂负载的CdS,单一Pd-Sx物种能够有效捕获光生电子,使其具有较长的寿命,而且氢在Pd-Sx物种上的吸脱附能力较强,从而可以作为有效的氢转移载体实现亚胺的加氢,得到目标产物二级胺。
3. 此外,在优化的反应条件下,该催化剂具有较好的稳定性,以及对不同醇类和取代胺的C-N偶联反应具有良好的底物适应性。
图文解析
本工作中,首先我们采用水热法制备了六方晶系结构,颗粒尺寸约为50 nm的纳米球形CdS,其带宽约为( 图1 a )。随后,在可见光催化C-N偶联反应过程中加入PdCl2溶液原位合成单原子催化剂CdS-Pd SAs。作为对比,我们采用浸渍法制备了Pd纳米颗粒负载的CdS催化剂CdS-Pd NPs。从图1b的XPS图谱可以看出,光催化反应后的CdS中事实上存在Pd元素。结合能 eV和342 eV分别对应Pd 3d5/2和Pd 3d3/2,表明Pd以2+价态形式存在,而非单质态。因此,我们可以初步推测反应后,Pd与CdS进行了一定的配位。
图1 CdS和CdS-Pd SAs单原子催化剂的结构表征
为了进一步确定反应后Pd的状态以及与CdS的配位环境,我们对样品分别进行了X射线精细结构谱(XAFS)和球差电镜的表征。从图3d可以明显看出反应后的CdS表面上的Pd物种既不是二价态也不是单质态,而是以一定配位的形式存在。通过对样品CdS-Pd SAs中Pd的K-edge EXAFS图谱进行拟合,可以得出Pd-S的配位数约为3( 表1 )。通过进一步的HAADF-STEM和 EDS mapping图可以清晰地看到Pd以单原子形式均匀地分散在CdS上( 图1 e-j )。因此,综合上述表征方法,我们可以初步证实在光催化反应过程中,PdCl2以Pd-S配位键的形式将Pd原子锚定在了CdS载体上,为光催化反应过程提供一定的反应活性中心。
表1 样品CdS-PdSAs中Pd的EXAFS拟合数据
CN , coordination number; R , bonding distance; σ 2, Debye-Waller factor; Δ E0 , inner potential shift.
为了进一步研究CdS表面的S对催化反应的影响,我们首先对CdS进行了不同程度的表面修饰(400 oC高温煅烧:CdS-400;双氧水表面腐蚀:CdS-H2O2)。从图2 a可以看出,采用不同的手段修饰后,CdS的结构并未发生明显变化,仍然是结晶度较好的六方晶系结构。CdS、CdS-400和CdS-H2O2的能带分别为、和 eV,即能带结构也未发生明显变化( 图2 b )。从图2 c和d可以明显看出, CdS通过表面修饰之后,Cd 3d和S 2p均向高结合能偏移,而且偏移程度随着修饰强度增强而增大。这主要是由于CdS修饰后产生了一定的S空位,使得表面部分Cd暴露,从而改变了Cd和S的周边电子云密度分布。
图2 修饰前后的CdS结构表征
在常温常压氮气气氛下,我们采用苯甲醇和苯胺的C-N偶联作为模型反应对所制备的催化剂进行可见光催化活性评价( 图3 )。首先我们确定了暗反应、无光催化剂以及只有PdCl2的情况下该模型反应没有任何催化活性。在添加PdCl2的条件下,我们对不同的半导体光催化剂进行了活性筛选,发现只有CdS能有效地进行光催化C-N偶联生成二级胺(N-苄基苯胺),产率高达 mmolgcat-1h-1。而其他半导体催化剂在反应过程中只能催化生成亚胺(N-苄烯苯胺),且普遍产率较低(< mmolgcat-1h-1)。
图3 可见光催化C-N偶联反应的催化剂活性筛选
基于CdS对该反应的催化特异性,我们测试了其苯胺的转化率及产物的选择性随时间的变化曲线。从图4b可以看出,随着反应的进行,苯胺的转化率不断提高,当反应达到16 h后,底物苯胺几乎完全转化。随着反应的进行,亚胺(N-苄烯苯胺)的选择性不断降低,而二级胺(N-苄基苯胺)的选择性不断提高,表明反应过程中逐步完成了亚胺的加氢过程。
为了进行对比,我们采用浸渍法提前将Pd纳米颗粒沉积到CdS表面上并进行光催化活性评价。从图4c我们发现,沉积Pd纳米颗粒的CdS催化活性是单一CdS活性的4倍。这主要是由于Pd纳米颗粒作为助催化剂可以有效地提高光生载流子的分离效率。而当我们将Pd以PdCl2的形式加入到反应体系中时,催化活性是单一CdS活性的约倍。而且产物中出现了二级胺(N-苄基苯胺)。也就是说反应体系中原位加入PdCl2能够促使该反应完成加氢过程,有效实现氢转移。因此,我们可以初步推断,光催化反应过程中Pd和CdS表面悬挂的S作用产生的Pd-S物种对实现C-N偶联起到至关重要的作用。此外,在反应过程中我们可以检测到氢气的生成。从图4d可以看出,单一的CdS在反应过程中几乎不产生氢气。而CdS-Pd SAs产氢速率达到 mmolgcat-1h-1,是CdS-Pd NPs的约倍,CdS的近10倍。这一结果也与苯胺转化率的差异相吻合。
为了验证CdS表面的S与Pd作用形成了Pd-S物种,从而提高了C-N偶联反应性能,我们对CdS进行了不同程度的表面修饰。从图4e可以明显看出,随着表面修饰的增强,反应的活性逐渐下降,而且产物苄基苯胺的选择性也随之下降。这也就意味着,当我们遮盖或者去除部分S位点,反应底物在催化剂表面的吸附性能下降,从而导致反应活性降低。另一方面,由于S空位的增多,使得Pd原子很难与S进行配位产生Pd-S物种,从而无法完成C-N偶联反应过程中的氢转移,也就不能得到饱和的目标产物二级胺N-苄基苯胺。
图4 可见光催化活性评价
为了研究在光催化反应过程中不同自由基的作用,我们进行了捕获实验。从图5a可以看出,当体系中加入叔丁醇和苯醌来分别捕获•OH和•O2-,反应的活性基本没有发生变化,说明体系中的这两种自由基对反应基本没有贡献。而当体系中加入草酸铵捕获光生空穴后,产率降为原来的1/3,加入过硫酸钾捕获光生电子后,产率降为0。这一结果表明,光生电子和空穴在光催化C-N偶联反应中有着重要作用。
接着,我们采用超快光谱(TAS)来揭示光照下不同催化剂的载流子衰减动力学。图5b为不同催化剂的瞬态吸收图谱以及拟合曲线。采用双指数模型拟合可获得两个弛豫时间τ1和τ2。Τ1代表导带电子到过渡态的捕获时间,τ2代表电子与过渡态或者价带空穴复合的时间。通过对比,CdS-Pd Sas的弛豫时间明显要长,也就是说,在反应过程中CdS表面单原子态的Pd配位物种Pd-Sx可以作为电子陷阱来捕获光生电子,提高载流子的分离效率,从而加速光催化C-N偶联。另外,从CdS导带转移到过渡态Pd-Sx中间体的弛豫时间更长,更利于氢原子的吸附。
为了研究不同催化剂对于H的吸附以及转移能力,我们做了一个N-苄烯苯胺加氢的模型反应。从图5c可以明显看出,对于单原子态的CdS-Pd SAs催化剂,N-苄烯苯胺较容易实现光催化加氢到苄基苯胺产物,而单质态的Pd(CdS-Pd NPs)催化剂无法实现加氢过程。这也证明了单原子态的CdS-Pd SAs可以很好地吸附H并完成氢转移,从而实现加氢过程得到二级胺N-苄基苯胺。
基于以上的机理表征分析,我们可以给出一个可能的反应机理和路径( 图5d )。光催化反应前,当体系中同时加入CdS催化剂和PdCl2时,PdCl2很快吸附到CdS表面上与表面悬挂的S原子形成Pd-Sx的配位物种。当CdS被光激发后,表面的Pd-Sx配位物种可以有效捕获光生电子,形成•Pd-Sx中间态物种,同时光生空穴能够脱去苯甲醇上的质子,将其氧化成苯甲醛。然后生成的苯甲醛与苯胺进行亲核加成反应,产生醇胺中间体。由于醇胺非常不稳定,很快脱水生成亚胺。苯甲醇上脱去的H+较容易吸附到长寿命的•Pd-Sx中间态物种形成H-Pd-Sx。最后,吸附的H又容易脱附,加成到N-苄烯苯胺的N上,实现氢转移,完成亚胺的加氢过程,得到最后的目标产物N-苄基苯胺。整个过程中,H的吸脱附可以循环进行,因此Pd-Sx物种可以作为有效的氢转移的桥梁实现加氢过程。此外,过多的吸附H可以从H-Pd-Sx上脱附产生H2。
图5 反应机理表征及推测
我们通过DFT模拟计算进一步验证了为什么单原子态的CdS催化剂CdS-Pd SAs可以很好地实现光催化C-N偶联生成N-苄基苯胺( 图6 )。结合EXAFS拟合结果,我们以Pd-S三配位的形式作为计算模型来研究H吸附和反应过程。对于催化剂CdS-Pd NPs来说,在位点1和2的H吸附能分别为 eV和,而催化剂CdS-Pd SAs的H吸附能为 eV。通过过渡态能量搜索,可以得出,Pd纳米颗粒负载的CdS-Pd NPs的加氢能垒为 eV,而对于单原子态的CdS-Pd SAs来说,由于形成的Pd-Sx配位物种能够有效地吸附和脱附H,因此脱附的H直接加成到亚胺的不饱和C上,完成加氢过程。
图6 DFT模拟计算
总结与展望
总的来说,我们设计开发了一种CdS-Pd单原子光催化剂,该催化剂可以有效地用于可光催化苯甲醇和苯胺的C-N偶联反应,获得具有工业应用价值的二级胺。同时反应过程中释放出清洁能源氢气。结合实验以及模拟计算,我们推测Pd在光催化反应过程中与CdS表面的S原位配位形成Pd-Sx中间物种,而这一中间体可以提高载流子分离效率以及有效地进行H的吸脱附,构成Pd-Sx •Pd-Sx H-Pd-Sx Pd-Sx的循环过程,实现氢转移,完成亚胺的加氢过程,得到目标产物N-苄基苯胺。整个过程中,Pd-Sx中间体可以作为有效氢转移的桥梁实现加氢过程。此外,该催化剂体系具有较好循环能力和底物适应性。这一工作将为温和条件下实现C-N偶联反应提供一种新的思路。
作者介绍
钮峰 ,博士毕业于法国里尔大学(法国国家科学研究中心)(导师Andrei Khodakov教授和Vitaly Ordomsky研究员)。2020年8月加入香港中文大学(深圳)邹志刚院士团队从事博士后研究。以第一作者在ACS Catalysis,Green Chemistry,Solar Energy Materials & Solar Cells等期刊上发表SCI论文12篇。目前主要研究方向为多相热催化、光催化能源转化。
涂文广 ,2015年获南京大学物理学院博士学位。2015至2020年在新加坡南洋理工大学从事研究博士后研究工作。2020年6月起任职于香港中文大学(深圳)理工学院。主要从事于低维光电材料表界面结构的精准设计与构建,实现太阳能驱动下的小分子转换,取得了一系列重要成果,迄今为止已在Nature Communications, Advanced Material, Advanced functional Material, ACS Catalysis, ACS Energy Letters等期刊上发表论文70余篇, SCI被引超过8000次,H指数为44。
周勇 ,香港中文大学(深圳)兼职教授。2009 年9月被南京大学物理学院按海外人才引进回国工作,加入南京大学环境材料与再生能源研究中心,聘为教授。主要从事:1、人工光合成二氧化碳转化为可再生碳氢燃料;2、光电材料的设计和构建;3、高效、低成本钙钛矿太阳能电池产业化应用研究。近五年来,以第一作者或通讯作者在 国际重要期刊上发表论文超过 60 篇,其中包括 J. Am. Chem. Soc. (1 篇)、Adv. Mater. (2 篇)、Adv. Funct. Mater. (1 篇)和 Nano Lett. (1 篇),受邀以第一作者或通讯作者撰写 2 篇综述论文。近五年论文他引超过 1600 次,5 篇论文入选 Web of Science 统计的“过去十年高被引论文”, H 指数 46。光催化还原 CO2 研究成果作为主要研究内容,荣获 2014 年国家自然科学二等奖(排名第四)。主编三本英文专著(Springer 等出版社出版)。多次受邀在国内外相关学术会议上做邀请报告或主持会议。担任 Current Nanoscience 中国地区编辑和 Mater. Res. Bull.编委。主持承担国家基金委、 科技 部 973 项目等项目。入选教育部新世纪人才(2010 年)、江苏省首届杰出青年基金(2012年)。
邹志刚 ,2003年凭为教育部“长江学者奖励计划”特聘教授,国家重点基础研究发展计划“973”项目首席科学家,教育部创新团队带头人,2015 年当选中国科学院院士,2018 年当选发展中国家科学院院士。主要从事新型可再生能源与环境材料方面的研究,邹院士在光催化领域做出了卓越的贡献,被媒体称为“光催化领域的前行者”。邹志刚院士已在 Nature等国际一流期刊上发表论文 602 多篇,H指数 74,连续 5年入选爱思唯尔材料科学高被引学者,是材料领域有国际影响力的学术带头人。申请中国发明专利 200 多项,其中 83 项已获授权;承担两届国家重大基础研究计划 973 项目、国家自然科学基金中日合作项目、 科技 部国际合作重大项目等多项科研项目;获国家自然科学二等奖 1 项、江苏省科学技术一等奖 2 项,作为第一完成人获第 46 届日内瓦国际发明展金奖及阿卜杜拉国王大学特别奖各 1项。
这不是闺房记乐,这是闲情记趣中的。绝 是说 花多,不断绝。你自己参照百度吧属 是一类的意思 。联系上下文,是寻觅昆虫善 这一句翻译为,岂不是很好吗行 试验,或者说做了 。何妨而效之 , 何不仿效一下。或抱花梗,或踏草叶,栩栩如生,宛然动人。上文说以针刺死,做了标本,所以有这句。浮生六记记得是芸这个人,表现的是一个知己与伴侣的妻子,你从这方面来回答吧。既然是闲情,也何必计较呢,应试教育真是糟蹋东西。我闲居在家的时候,案头上的插花盆景长续不断。芸说,你的插花啊,能表现出雨露风晴中的各种自然韵味,可谓精妙入神。然后画法中有一种草木与昆虫共同相处的方法,你为何不效仿一下呢。我说,虫儿会爬会乱动,怎么可能像作画一般呢?芸说,我有一种办法,不过恐怕会被(后人)作为始作俑者而引起罪过呢。我说,那你说说看。芸说,虫儿死后,它的颜色神态并不会有多大改变,(我们)找到螳螂产蝉蝶之类用针刺死,然后用细丝捆在它们的脖子上,系在草木间,再整理它们的脚足,或抱花梗,或踏草叶,栩栩如生,(这样)岂不是很好吗?我很高兴,按她的办法去试了,看见的人没有不赞美称绝的。求于闺中的意见,当今世上恐怕未必再有这样会心的人了吧。
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第一作者:李红红(东北石油大学)、杨泽宁(东南大学)
通讯作者:李智君 教授(东北石油大学)
通讯单位:东北石油大学
论文DOI:
全文速览
东北石油大学李智君团队发展了一种自还原策略,在具有S空位的MoS2纳米片表面成功制备铁单原子催化剂(FeSA/MoS2)。结合DFT和一系列先进表征证实了孤立的铁单原子位于钼原子顶部,并与相邻的三个硫原子配位。该单原子催化剂在温和条件下对苯甲醇选择性氧化展现出优异的催化活性,转化频率(TOF)高达2105 h-1。此外,它具有良好的可循环利用性、贮存稳定性和底物耐受性。本工作以DFT计算为依据,深入研究了Fe单原子与载体MoS2之间强的相互作用,揭示了苯甲醇在选择性氧化为苯甲醛反应中的催化机理。本工作为设计高效、低成本的醇氧化单原子催化剂提供了思路。
背景介绍
醛和酮类化合物是合成精细化学品的关键中间体,广泛应用于化工、医药、香料等领域。该类化合物大多数是由醇的氧化反应制备,但通常使用昂贵且有毒的氧化剂,反应效率低下。虽然贵金属基催化剂对该反应表现出优异的催化活性,但其高昂的价格和稀缺的资源极大地限制了其广泛的应用。因此,开发高效的非贵金属多相催化剂体系具有重要意义。
近年来,单原子催化剂已成为材料科学和催化科学的前沿领域,这类催化剂具有高原子利用率、独特的量子尺寸效应和可调控的电子环境,在各类催化反应中表现出超高的活性和选择性。而二维过渡金属化合物由于存在多个电子自由度、可调控的带隙结构和优异的电子迁移率,为单原子催化剂的设计带来了新思路。鉴于此,作者利用自还原策略在缺陷MoS2表面制备了一种高活性的FeSA/MoS2单原子催化体系用于醇的选择性氧化。
本文亮点
1. 利用自还原策略在具有S空位的MoS2表面成功制备Fe单原子催化剂。
2. DFT计算表明含缺陷的MoS2可以在原子水平上锚定Fe单原子。
3. 该单原子催化剂在苯甲醇氧化反应中的高活性可归因于其独特的配位环境及电子结构。
图文解析
图1. FeSA/MoS2的合成路线及形貌表征
图1a为FeSA/MoS2的合成示意图。首先通过溶剂热法合成MoS2并进行H2O2处理得到具有S空位的MoS2,以FeCl3为铁源,通过浸渍、MPS等处理得到Fe单原子催化剂。SEM和TEM(图1b、c)可观察到催化剂为片状。球差电镜(图1e)给出了Fe原子存在的初步证据,EDS Mapping(图1f)可观察到Fe、S、Mo元素均匀分布于催化剂表面。
图2. 原子级别结构分析
XRD结果可排除大尺寸Fe纳米粒子的存在(图 1a);XANES结果(图2d)表明催化剂中Fe原子的价态位于Fe2+和Fe3+之间;傅里叶变换结果表明催化剂中存在Fe-S键,无Fe-O及Fe-Fe键(图2e)。经拟合得到铁原子与周围硫原子的配位数为(图2f)。WT-EXAFS(图2g)进一步排除Fe纳米团簇的存在。图i和j表明Fe单原子的引入改变了催化剂的电子结构,更有利于对氧气的活化。
图3.催化性能测试
FeSA/MoS2在苯甲醇选择性氧化成苯甲醛方面具有优异的催化活性(1 atm O2 、120 ºC),在接近100 %的转化率下具有99 %的选择性。转化频率高达2105 h-1。该催化剂在温和条件下达到了较高的催化效果,优于大部分已报道的催化剂体系。动力学结果表明,FeSA/MoS2的 E a值比Fe NPs/MoS2和defective MoS2要低得多,表明Fe单原子的引入可显著降低催化反应能垒,提高催化剂催化活性。
图4. DFT计算结果
DFT计算表明孤立分散的Fe原子位于Mo顶位并形成独特的Fe1-S3配位结构。Bader电荷及DOS揭示了FeSA/MoS2中的电荷转移及其具有高催化剂活性的原因。
图5. 催化反应机理研究
密度泛函理论表明Fe1-S3配位结构的引入可显著降低苯甲醇选择氧化的反应能垒。这种较低的能垒和适中的吸附/脱附行为是FeSA/MoS2对该反应具有高效催化能力的本质原因。
表1. 底物拓展
鉴于FeSA/MoS2对苯甲醇氧化反应的高催化活性,作者评价了28种具有不同官能团的芳香醇和直链醇,均表现出较高的活性和选择性,具有较好的底物拓展能力。
总结与展望
本工作发展了一种简单的自还原策略在MoS2纳米片上构筑Fe单原子催化剂。利用球差校正电镜、XAFS等先进表征技术,揭示了单原子Fe的配位环境和电子结构。该催化剂在苯甲醇选择性氧化制苯甲醛中具有较高的催化能力,具有良好的稳定性、可回收性和底物拓展能力。DFT计算表明,FeSA/MoS2这种独特的Fe1-S3配位结构是其具有高催化活性的关键。该研究通过自发还原策略,在原子水平上为设计制备高效率、低成本、长寿命的单原子催化剂提供了新的思路。
论文开题报告基本要素
各部分撰写内容
论文标题应该简洁,且能让读者对论文所研究的主题一目了然。
摘要是对论文提纲的总结,通常不超过1或2页,摘要包含以下内容:
目录应该列出所有带有页码的标题和副标题, 副标题应缩进。
这部分应该从宏观的角度来解释研究背景,缩小研究问题的范围,适当列出相关的参考文献。
这一部分不只是你已经阅读过的相关文献的总结摘要,而是必须对其进行批判性评论,并能够将这些文献与你提出的研究联系起来。
这部分应该告诉读者你想在研究中发现什么。在这部分明确地陈述你的研究问题和假设。在大多数情况下,主要研究问题应该足够广泛,而次要研究问题和假设则更具体,每个问题都应该侧重于研究的某个方面。
有不懂得可以帮你,但是想直接要论文,我觉得不管是谁,给你发了,都是没有道德底线的。
恒顺达生物能源有限公司安全评价报告字数:13199,页数:31摘要 江苏恒顺达生物能源有限公司生产的生物柴油是将植物油、动物油、废餐饮油等原料油与甲醇反应得到脂肪酸甲酯。在生产过程中在生产过程中用到甲醇,硫酸,氢氧化钠。这三种物质都有一定的危险,是危险有害物质。在生产过程中存在火灾爆炸、中毒窒息、机械伤害、物体打击、高处坠落、淹溺、触电、噪声与振动、灼伤、毒物等危险有害因素。为了提高建设项目安全管理的效率和经济效益,确保实现安全生产,使事故及危害引起的损失最少,预防因小的失误而导致大的灾难,对项目的生产中危险有害物质、危险有害因素、产品和原料贮存、各种设备和作业的危险等级进行分析,从而编制安全评价报告。在评价过程中运用了危险度评价方法、作业条件危险性评价方法和预先危险性分析方法对本项目进行评价。对此,要加强安全管理,建立和完善各种制度;采取防火、防爆、防毒措施;按照操作规程生产;对一些压力容器、起重设备的操作必须经过培训,要持证上岗。同时,每个员工都应牢记“安全第一,预防为主”,每个员工都要有安全意识,只有这样才能保证安全生产。关键词:生物柴油 甲醇 硫酸 氢氧化钠 危险度评价方法 作业条件危险性评价方法 预先危险性分析方法 安全对策措施Safety appraises a report of HENGSHUNDA bioenergy CO.,LTDAbstract HENGSHUNDA bioenergy CO.,LTD produces the living things diesel oil is that reaction gets the fatty acid A ester with raw oil and methanol such as plant oil ,animal oil ,useless meal drink oil. Be useful in procedure of production in procedure of production to methanol , sulfuric acid , sodalye. This three kinds, It both, matter certain danger , is dangerous hazardous wastes. For improving the efficiency and economic effect building project safety administration's , ensuring that realizing safety at work, make the loss that the accident and damage arouse the fewest , prevent from leading to big disasters because of minor fault, dangerous hazardous wastes , dangerous harmful factor , product and raw material reserve , various equipment and dangerous school assignment grade go along analyse , work out thereby safety in the turn out to the project to appraise a report in advance. The danger degree having applied in the process of valuation estimates that method , school assignment condition danger estimate that method and danger analyses method in advance carries out valuation on the project. To here, be going to reinforce safety administration , to build and perfect various system; Adopt fire prevention , explosion protection , gas defense measure; Give birth to a child according to handling directive rules; The operation to a little pressure container , lifting equipment must train through , need to hold a certificate going to post. At the same time, every employee all should learn "safety and prevention are the top priority by heart", Every employee all needs to have safe mental consciousness, only when such ability ensures safety in words Living things diesel oil Methanol Sulfuric acid Sodalye Danger degree appraises method School assignment condition danger appraises method Safe countermeasure measure Danger analyses method in advance目录引言 1第一章 概述 安全评价的目的、内容、范围和依据 评价的目的 评价的内容 评价的范围 评价的依据 建设单位概况 概况 项目简介 地理位置及周边情况 公司平面布置 生产工艺 主要设备 5第二章 危险有害因素分析与辨识 主要危险有害因素分析 主要危险有害物质的危险有害因素分析 生产工艺过程中主要危险有害因素分析 公用工程主要危险有害因素分析 主要危险有害因素辨识 火灾、爆炸 中毒窒息 烫伤 触电 机械伤害 高处坠落 物体打击 起重伤害 淹溺 毒物 噪声与振动 重大危险源辨识 重大危险源辨识方法介绍 辨识 11第三章 安全预评价方法和评价单元的确定 安全预评价方法 危险度评价方法 作业条件危险性评价法 预先危险性分析方法简介 确定评价单元 15第四章 定性定量评价 危险度评价方法 作业条件危险性评价法 预先危险性评价方法 16第五章 安全对策措施及建议 工艺和设备装置方面的安全措施 工艺方面的安全措施 安全工程设计方面的安全措施 安全管理对策措施 重大危险源对策措施 防火,防爆对策措施 20第六章 安全预评价结论 项目主要危险有害因素评价结果 危险度评价结果 作业条件危险性评价 预先危险性分析评价结果 需要强调的重要安全对策措施 安全评价结论 22结论 23致谢 24参考文献: 25以上回答来自:
甲醇的生产,主要是合成法,尚有少量从木材干馏作为副产回收。合成的化学反应式为: H2 + CO → CH3OH 合成甲醇可以固体(如煤、焦炭)液体(如原油、重油、轻油)或气体(如天然气及其他可燃性气体)为原料,经造气净化(脱硫)变换,除去二氧化碳,配制成一定的合成气(一氧化碳和氢)。在不同的催化剂存在下,选用不同的工艺条件。单产甲醇(分高压法低压和中压法),或与合成氨联产甲醇(联醇法)。将合成后的粗甲醇,经预精馏脱除甲醚,精馏而得成品甲醇。高压法为BASF最先实现工业合成的方法,但因其能耗大,加工复杂,材质要求苛刻,产品中副产物多,今后将由ICI低压和中压法及Lurgi低压和中压法取代。
甲醇生产技术作为甲醇制作中的一个重要步骤,有较大的技术难道和较高的技术要求。下面是由我整理的甲醇生产技术论文,谢谢你的阅读。
甲醇生产中甲醇分离技术的运用
【摘要】最近几年以来,各个甲醇的生产企业以及相关的研究单位积极的探索减少甲醇含量占整个入塔气中的比例,逐渐探索出把气液高效分离开来的有效途径,并且总结出很多的宝贵经验。基于此,本文主要结合实例对甲醇生产中甲醇分离技术的运用进行了探讨。
【关键词】甲醇生产;甲醇分离技术;运用
C1学里最主要的产品可以说是甲醇,它也是一种被广泛应用于各个行业中的有机化学原料。目前甲醇工业正处于快速发展的阶段,这就增大了对甲醇的需求,尤其是近几年来逐渐将甲醇应用到交通能源中以后,对甲醇的需求量更加庞大,所以促进甲醇的生产具有可观的经济效应以及社会效应等。某甲醇生产企业根据目前拥有的装置设备等情况,经过不断的技术研究讨论后找到问题所在,最终确定了以提高气液分离这一技术水平来增加甲醇的生产产量。
1.存在的问题以及采取的对策
存在的问题
对于以往的甲醇装置来说,主要使用的技术为低压法进行合成,在这过程中对甲醇的合成有直接或间接影响的因素包括:温度和压力、水冷和分离效率、气体的成分、触媒的活性、分离器和闪蒸槽的液位以及空间速度等。该企业在2011年对当时装置在实际生产过程中的使用情况进行了调查和研究发现,装置中最主要的设备汽轮机由于对动力的消耗太大,存在一定程度的车沉状况,然后在调研循环气的基础上,发现循环气里含有甲醇的量大概在,跟初始设计值相对比发现,在甲醇分离器的出口部位,甲醇的含量要比初始设计值高出左右。这就导致进入到合成塔中的所有入塔气里,含有甲醇的比例过大,降低了合成反应转化率,最终减少了甲醇的产量。与此同时还对合成循环气机组造成了一定程度的影响,无法让机组在长期内保持稳定的运行状态,降低了生产装置的经济效益。
采取对策
针对以上问题,现场生产技术工作人员在经过认真的分析和讨论后,认为甲醇占循环气的比例过高是导致甲醇产量减少的最主要因素,所以,有效的降低甲醇含量在循环气中所占的比例,能够改善气体组分,改善后的气体在进入汽轮机以后可以有效的降低其对动力的消耗量,甲醇占循环气的比例下降可以提高甲醇合成过程中的正向反应。通过研究最终觉得,由于甲醇具有易溶于水这一性质,可以利用水洗技术,在生产过程中让循环气和水进行逆向的,充分的接触之后有效的让甲醇溶于水,进而降低甲醇含量占循环气的比例。
2.改进措施
技术上进行改造
在技术上进行改进,为了有效的降低甲醇含量占循环气的比例,在生产过程中需要新增加安装一台分离装置,把原来那台分离器中出来的循环气进行进一步的洗净。在新增加的分离装置内,循环气自下而上流动,雾状的除盐水在注水泵对其施加压力的基础上自上而下进行喷淋,这就让气体和盐水能充分接触,将循环气中绝大部分的甲醇在盐水中溶解,形成了粗甲醇,其浓度大约在70%左右,将粗甲醇送到闪蒸槽里,最后送到槽区进行储存。
操作上进行优化
为了有效的降低甲醇含量占循环气的比例,生产车间最后增加了一道工序,即补水测试,具体操作方式为,根据车间的规定和要求,每个班组要对循环气进行补水操作,在达到满负荷的状态之后,要求将补水量从原来的逐渐上调到,实时监控上调情况做好记录,最后确定了最佳的补水点为。
工程上进行改造
(1)在传统的装置基础上,再新增设一套用于分离的组合装置。(2)对于新增加的仪表控制系统来说,需要在原来装置中DCS系统的基础上来运行控制,主要目的是在实际生产过程中提高操作效率,保证系统能够安全正常的运行。(3)将原来的P609A/B 泵拆卸掉,然后在该位置上新增设两台高压水泵,主要用于给除盐水施加压力确保打入分离组合装置的上端部分。(4)将操作过程中的各项工艺参数进行优化。按照甲醇的实际浓度值来适当的调整除盐水的量,要求闪蒸槽的压力控制在以下。(5)异常处理。甲醇分离装置液位高时,中控人员迅速打开 LICA-1503a 调节阀,同时注意闪蒸槽压力≤。(6)关键技术的改进,甲醇分离技术是根据甲醇可溶于水的特性,将甲醇分离装置作为主要的分离设备,将少量的水作为吸收甲醇的溶剂,让水和循环气在逆向上进行充分的接触,在塔体内需要在液相上进行无级的提取浓度,在气相上进行无级的净化,最终能够让水将循环气中的甲醇进行全面的吸收,重新进行分离整合,最终降低甲醇含量占循环气的比例。
3.甲醇分离技术效果的验证
实际生产状况
在将甲醇分离装置安装使用之后,生产车间的技术工作人员提取了分离装置出口处的甲醇,分析了甲醇洗手液的浓度,检测了甲醇含量占循环气的比例,适当的将加在分离装置上水量进行调整和控制。到目前为止加水量大约保持在之间,稀甲醇的浓度控制在70%以上,稀甲醇的采出量大约在之间等。
装置改造后的状况
在经过装置的改造之后,以往的一些主要问题都得到了解决和改善,这就提高了整个装置的经济效益,降低了汽轮期对动力的消耗,加快了汽轮机的转动速度,由以前转速最高能达到的11700转/分提高到了目前的12400转/分。
装置潜能在经过挖掘后增加的效果
在甲醇生产装置进行检查维修的时候已经安装完成甲醇分离装置,目前已经开始投入使用,运行情况基本稳定。经过检测发现,甲醇分离装置的上部甲醇的浓度从以往的有效的降低到,每天生产的粗甲醇量达到了424t,比以往多出将近20t。
4.结语
在整个生产甲醇的装置组合里,存在着非常大的潜能,需要生产技术工作人员进一步的挖掘,仅仅依靠设计上的改造是无法满足实际生产要求的,所以要在生产现场进行调查研究,积极探寻将装置进一步优化的有效途径,不断的引进新技术,不断在现有技术上进行创新,按照装置的实际生产状况将新技术应用到甲醇的生产过程中去,并且积极的推广和学习。
【参考文献】
[1]朱晓霞,李剑峰.膜分离技术在化工公司甲醇装置中的应用[J].石油和化工节能, 2011,4.
[2]周楠.甲醇全回收从分离技术“突围”[J].中国石油和化工,2010,3.
[3]张先春,渠兵.膜分离氢回收技术在甲醇合成中的应用[J].氮肥技术,2011,(03).
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甲醇的生产,主要是合成法,尚有少量从木材干馏作为副产回收。合成的化学反应式为: H2 + CO → CH3OH 合成甲醇可以固体(如煤、焦炭)液体(如原油、重油、轻油)或气体(如天然气及其他可燃性气体)为原料,经造气净化(脱硫)变换,除去二氧化碳,配制成一定的合成气(一氧化碳和氢)。在不同的催化剂存在下,选用不同的工艺条件。单产甲醇(分高压法低压和中压法),或与合成氨联产甲醇(联醇法)。将合成后的粗甲醇,经预精馏脱除甲醚,精馏而得成品甲醇。高压法为BASF最先实现工业合成的方法,但因其能耗大,加工复杂,材质要求苛刻,产品中副产物多,今后将由ICI低压和中压法及Lurgi低压和中压法取代。
煤化工是指以煤为原料,经化学加工使煤转化为气体、液体和固体燃料以及化学品的过程。下面是我整理了煤化工生产技术论文,有兴趣的亲可以来阅读一下!
煤化工及甲醇生产技术探索
摘要:甲醇是一种有机化工原料,它的用途非常广泛,普遍运用于燃烧材料、合成金属、工程涂料、医学消毒、日常生火等多个方面,在甲醇的制造方面,一般都遵循着煤气化碳――变换气体物质――精细蒸馏三大工序,在化工厂生产活动中一般将生产甲醇的工序称为“工段”。难点在于如何去调控操作所需的参数,本文通过对煤化工作的特性解析来引申出甲醇生产的要点,同时对生产技术进行一个流程上的模拟,更全面地去了解甲醇生产中需要多加注意的关键。
关键词:煤化工;甲醇;温度;化学反应;化学式
中图分类号:Q946文献标识码: A
1煤气化原理
在甲醇生产的流程中,煤气化是第一步,它是一种化学反应,将气化剂和煤炭资源中的可燃物质放置在一个高位环境下,然后使其发生中和反应,产生一氧化碳、氢气等可燃气体。在煤气化工段里使用的气化剂包括水蒸气、氧气等,在加入这些气化剂后,煤炭就会发生一系列化学反应,从而生成所需的气体。煤炭在加入气化剂后,经历了干燥、热裂解等热力反应,该反应中生成的气体包括一氧化碳、二氧化碳、氢气、甲烷等,这些化学反应的速度取决于煤气化工段中的温度、热压、气化炉质量以及煤炭的种类,以下是煤气化过程中会出现的化学式:
吸收热量:C - H2O → C O + H2C + C O2→ 2C O
发散热量:C + O2→ C O2C +12O2→ C O
变换反应:C O + H2O → C O2+ H2
从大体上来说,煤气化反应是化学中的强吸热效应,如果以动力和热力的角度来解析这类中和现象,重点在于对温度的把握,温度过高会造成气体流失,温度过低则无法产生完整的化学反应,导致生成的气体数量少、质量差。同时在增压方面应该适当地增加对煤炭的压力值,这样可以使化学反应的速度提高,对甲醇的生产效率起积极作用。
2变换工段
甲醇产品在合成时,一般调整碳元素与氢元素的比例的方法是通过一氧化碳的变换反应来实现的,在甲醇生产的流程中,碳元素与氢元素的分离都在催化剂的影响下进行,在此需要注意的是,碳氧分离工序对水蒸气的需求量相当大,水蒸气的生产成本在这道工段中会激增不少,所以,如何最大限度地利用水蒸气,节约生产成本,这将直接考验生产部门的气体生产技术和操作人员的工作效率。在变换工段中,煤气化之后的煤气物质含有大量的一氧化碳和水蒸气,在催化剂的效果影响到位之后,就可以生成氢与二氧化碳,在此时还会有小部分的一氧化硫转化为氰化硫,此时化学式表现如下:
C O + H2O → C O2+ H2
这是一个主要反应式,但是在主反应进行的同时,还有一部分副反应也会产生,生成甲醇的副产品,这些化学反应包括:
2C O + 2H2→ C O2+ C H
2C O → C + C O2
C O + 3H2→ C H4+ H2O
C O + H2→ C + H2O
C O2+ 4H2→ C H4+ 2H2O
C O2+ 2H2→ C + 2H2O
化学反应在化工产业中要求平衡,在主要变换的化学反应中是一种发散热量反应的类型,这里的化学反应会使煤气化后的温度降低,温度适当降低有利于化学反应的平衡作用,但是如果温度太低,就会导致化学反应时间过长,效率越低,当煤气化工段的生成气体慢慢消耗殆尽时,就会浪费前一道工段的时间和成本,造成浪费。同时,温度还与催化剂的适应性挂钩,如果温度没有调整到位,催化剂的效力就无法发挥到最大值,这就会造成碳氧分离程度不足,必须加大催化剂的剂量,这也会增加生产成本。
3甲醇生产中的注意事项
1.)气化压力的大小在其他的生产条件没有变化的情况下,如果改变气化压力,就会产生非常细微但是关键的变化。通常气压定格在2M Pa以上的范围时,在煤气化工段里基本上不会产生影响,但是如果气压低于2M Pa就会使气化炉的气化效果变低。所以,在煤气化工段中,一定要保证气化压力控制在2M Pa以上,而且可以视实际情况适当提高,这样可以增加气体数量,提高生产效率。
2.)氧气与煤量的比例氧煤比例的提高,指的是在煤炭中氧气流量的增多,直观反映为在煤炭高温加热时,煤炭的燃烧反应量明显提升。同时因为氧气流量的增加,使气化炉的温度也得以升高,煤炭的气化反应会更加强烈,一氧化碳和氢气的数量会增加不少,但是生成的气化产物中,二氧化碳和水分的含量占了很大比例,而一氧化碳和氢气的含量会变少,所以,如果不仔细控制氧煤比例,就会使气化炉中的气化反应过强而导致生产甲醇所需的气体成分变少。
4 甲醇生产工艺模拟
传统的烧煤方式已经不能满足人们对甲醇的需求量,而且单纯的燃烧煤炭既是对资源的浪费,也会造成环境污染。所以,当务之急是要尽快找到新的甲醇提取方法和更快捷有效的甲醇生产技术,在这方面,煤气化生产流程已经被初步运用于各大化工厂中,作为目前提取甲醇的有效方式,煤气化工段还需要更多的模拟和分析来增强其效率,简化其工序。
在模拟中我们假设煤浆和高压后的氧气依照固定比例放置在气化炉中,然后在高温作用下因气温及气压生成各种气体,其中包括一氧化碳、氢气、二氧化碳等,其中高压后的氧气进入气化炉可以通过设置烧嘴的中心管道和外环管道,而煤浆可以通过烧嘴的中环管道进入气化炉。在模拟环境下,我们还设置了激冷室,位于气化炉下段,激冷室主要是处理煤炭中的灰份。在煤气化工段进行到末尾后,会残留一些灰份物质,这些物质会在气化炉的高温中熔融,熔渣和热量汇聚,合成了气体,然后结合离开气化炉的燃烧室部分,经由反应室,进入气化炉下段的激冷室。这些气体在激冷室中将被极寒温度降低到200摄氏度左右,熔渣会立即固体化,然后生成大量的水蒸气,经水蒸气饱和后带走了灰份,从激冷室的排出口派排
出。
需要进行变换的水煤气在预热器中加入一部分进行换气和换热步骤,然后进入模拟的变换炉,这部分水煤气在经过煤气化工段后,自身携带了不少的水蒸气,变换炉中的催化剂进行催化作用进行变换反应,在第一部分结束后,另一部分的水煤气也进入变换炉,变换炉这时就会需要新的高温气体,模拟的变换工段里加入了预热装置,提前储存并加热生成高温气体,然后连入变换炉中与另一部分的水煤气进行变换反应,然后进入气液分离器进行分离,分离成功后的气体将进入低压蒸汽室内降温,再次进入气液分离器进行分离,再喷入冷水来清洗掉气体中的三氢化氮,最后气体进入净化系统,生产气态甲醇。
精馏工段的流程为四塔工作方式,首先甲醇气态材料在预热器中进行高温加热,再传输进预塔中部,在这里去除粗甲醇里的残留溶解气体与二甲醚等,这些属于低沸点物质。在加热后,气体进入冷却器进行气体降温,形成甲醇蒸气后进入预塔的回流管道。甲醇蒸气在经过回流后进入换热器,加热后进入加压塔,甲醇在加压塔中进行冷凝化处理,其中小部分送回加压塔顶部作为回流液。剩余的甲醇气体进入精度甲醇管道,最后由加压塔提供压力与热量,将冷凝的高精度甲醇视需求定制成液态或固态储存,然后将杂质或者甲醇残留物通过排污口排入废水处理器进行净化提取处理。
参考文献:
[1] 韩雅楠. 煤制甲醇的研究进展与发展前景分析 [J]. 中国科技投资. 2013(17) :229.
[2]刘喜宏.浅谈煤制甲醇的前景与工艺流程[J]. 中国石油和化工标准与质量 . 2013(10) :22.
[3] 陈倩,李士雨,李金来. 甲醇合成及精馏单元的能效优化[J]. 化学工程. 2012(10) :1-5.
[4] 金建德. 煤制甲醇工业装置工艺改造措施[J]. 天然气化工2011 36(3):67-69.
[5] 李雅静,张述伟,管凤宝等. 煤制甲醇过程低温甲醇洗流程的模拟与改造 [J]. 化工设计通讯. 2013(2) :15-18.
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煤化工是指以煤为原料,经化学加工使煤转化为气体、液体和固体燃料以及化学品的过程。下面是我整理了煤化工生产技术论文,有兴趣的亲可以来阅读一下!
煤化工及甲醇生产技术探索
摘要:甲醇是一种有机化工原料,它的用途非常广泛,普遍运用于燃烧材料、合成金属、工程涂料、医学消毒、日常生火等多个方面,在甲醇的制造方面,一般都遵循着煤气化碳――变换气体物质――精细蒸馏三大工序,在化工厂生产活动中一般将生产甲醇的工序称为“工段”。难点在于如何去调控操作所需的参数,本文通过对煤化工作的特性解析来引申出甲醇生产的要点,同时对生产技术进行一个流程上的模拟,更全面地去了解甲醇生产中需要多加注意的关键。
关键词:煤化工;甲醇;温度;化学反应;化学式
中图分类号:Q946文献标识码: A
1煤气化原理
在甲醇生产的流程中,煤气化是第一步,它是一种化学反应,将气化剂和煤炭资源中的可燃物质放置在一个高位环境下,然后使其发生中和反应,产生一氧化碳、氢气等可燃气体。在煤气化工段里使用的气化剂包括水蒸气、氧气等,在加入这些气化剂后,煤炭就会发生一系列化学反应,从而生成所需的气体。煤炭在加入气化剂后,经历了干燥、热裂解等热力反应,该反应中生成的气体包括一氧化碳、二氧化碳、氢气、甲烷等,这些化学反应的速度取决于煤气化工段中的温度、热压、气化炉质量以及煤炭的种类,以下是煤气化过程中会出现的化学式:
吸收热量:C - H2O → C O + H2C + C O2→ 2C O
发散热量:C + O2→ C O2C +12O2→ C O
变换反应:C O + H2O → C O2+ H2
从大体上来说,煤气化反应是化学中的强吸热效应,如果以动力和热力的角度来解析这类中和现象,重点在于对温度的把握,温度过高会造成气体流失,温度过低则无法产生完整的化学反应,导致生成的气体数量少、质量差。同时在增压方面应该适当地增加对煤炭的压力值,这样可以使化学反应的速度提高,对甲醇的生产效率起积极作用。
2变换工段
甲醇产品在合成时,一般调整碳元素与氢元素的比例的方法是通过一氧化碳的变换反应来实现的,在甲醇生产的流程中,碳元素与氢元素的分离都在催化剂的影响下进行,在此需要注意的是,碳氧分离工序对水蒸气的需求量相当大,水蒸气的生产成本在这道工段中会激增不少,所以,如何最大限度地利用水蒸气,节约生产成本,这将直接考验生产部门的气体生产技术和操作人员的工作效率。在变换工段中,煤气化之后的煤气物质含有大量的一氧化碳和水蒸气,在催化剂的效果影响到位之后,就可以生成氢与二氧化碳,在此时还会有小部分的一氧化硫转化为氰化硫,此时化学式表现如下:
C O + H2O → C O2+ H2
这是一个主要反应式,但是在主反应进行的同时,还有一部分副反应也会产生,生成甲醇的副产品,这些化学反应包括:
2C O + 2H2→ C O2+ C H
2C O → C + C O2
C O + 3H2→ C H4+ H2O
C O + H2→ C + H2O
C O2+ 4H2→ C H4+ 2H2O
C O2+ 2H2→ C + 2H2O
化学反应在化工产业中要求平衡,在主要变换的化学反应中是一种发散热量反应的类型,这里的化学反应会使煤气化后的温度降低,温度适当降低有利于化学反应的平衡作用,但是如果温度太低,就会导致化学反应时间过长,效率越低,当煤气化工段的生成气体慢慢消耗殆尽时,就会浪费前一道工段的时间和成本,造成浪费。同时,温度还与催化剂的适应性挂钩,如果温度没有调整到位,催化剂的效力就无法发挥到最大值,这就会造成碳氧分离程度不足,必须加大催化剂的剂量,这也会增加生产成本。
3甲醇生产中的注意事项
1.)气化压力的大小在其他的生产条件没有变化的情况下,如果改变气化压力,就会产生非常细微但是关键的变化。通常气压定格在2M Pa以上的范围时,在煤气化工段里基本上不会产生影响,但是如果气压低于2M Pa就会使气化炉的气化效果变低。所以,在煤气化工段中,一定要保证气化压力控制在2M Pa以上,而且可以视实际情况适当提高,这样可以增加气体数量,提高生产效率。
2.)氧气与煤量的比例氧煤比例的提高,指的是在煤炭中氧气流量的增多,直观反映为在煤炭高温加热时,煤炭的燃烧反应量明显提升。同时因为氧气流量的增加,使气化炉的温度也得以升高,煤炭的气化反应会更加强烈,一氧化碳和氢气的数量会增加不少,但是生成的气化产物中,二氧化碳和水分的含量占了很大比例,而一氧化碳和氢气的含量会变少,所以,如果不仔细控制氧煤比例,就会使气化炉中的气化反应过强而导致生产甲醇所需的气体成分变少。
4 甲醇生产工艺模拟
传统的烧煤方式已经不能满足人们对甲醇的需求量,而且单纯的燃烧煤炭既是对资源的浪费,也会造成环境污染。所以,当务之急是要尽快找到新的甲醇提取方法和更快捷有效的甲醇生产技术,在这方面,煤气化生产流程已经被初步运用于各大化工厂中,作为目前提取甲醇的有效方式,煤气化工段还需要更多的模拟和分析来增强其效率,简化其工序。
在模拟中我们假设煤浆和高压后的氧气依照固定比例放置在气化炉中,然后在高温作用下因气温及气压生成各种气体,其中包括一氧化碳、氢气、二氧化碳等,其中高压后的氧气进入气化炉可以通过设置烧嘴的中心管道和外环管道,而煤浆可以通过烧嘴的中环管道进入气化炉。在模拟环境下,我们还设置了激冷室,位于气化炉下段,激冷室主要是处理煤炭中的灰份。在煤气化工段进行到末尾后,会残留一些灰份物质,这些物质会在气化炉的高温中熔融,熔渣和热量汇聚,合成了气体,然后结合离开气化炉的燃烧室部分,经由反应室,进入气化炉下段的激冷室。这些气体在激冷室中将被极寒温度降低到200摄氏度左右,熔渣会立即固体化,然后生成大量的水蒸气,经水蒸气饱和后带走了灰份,从激冷室的排出口派排
出。
需要进行变换的水煤气在预热器中加入一部分进行换气和换热步骤,然后进入模拟的变换炉,这部分水煤气在经过煤气化工段后,自身携带了不少的水蒸气,变换炉中的催化剂进行催化作用进行变换反应,在第一部分结束后,另一部分的水煤气也进入变换炉,变换炉这时就会需要新的高温气体,模拟的变换工段里加入了预热装置,提前储存并加热生成高温气体,然后连入变换炉中与另一部分的水煤气进行变换反应,然后进入气液分离器进行分离,分离成功后的气体将进入低压蒸汽室内降温,再次进入气液分离器进行分离,再喷入冷水来清洗掉气体中的三氢化氮,最后气体进入净化系统,生产气态甲醇。
精馏工段的流程为四塔工作方式,首先甲醇气态材料在预热器中进行高温加热,再传输进预塔中部,在这里去除粗甲醇里的残留溶解气体与二甲醚等,这些属于低沸点物质。在加热后,气体进入冷却器进行气体降温,形成甲醇蒸气后进入预塔的回流管道。甲醇蒸气在经过回流后进入换热器,加热后进入加压塔,甲醇在加压塔中进行冷凝化处理,其中小部分送回加压塔顶部作为回流液。剩余的甲醇气体进入精度甲醇管道,最后由加压塔提供压力与热量,将冷凝的高精度甲醇视需求定制成液态或固态储存,然后将杂质或者甲醇残留物通过排污口排入废水处理器进行净化提取处理。
参考文献:
[1] 韩雅楠. 煤制甲醇的研究进展与发展前景分析 [J]. 中国科技投资. 2013(17) :229.
[2]刘喜宏.浅谈煤制甲醇的前景与工艺流程[J]. 中国石油和化工标准与质量 . 2013(10) :22.
[3] 陈倩,李士雨,李金来. 甲醇合成及精馏单元的能效优化[J]. 化学工程. 2012(10) :1-5.
[4] 金建德. 煤制甲醇工业装置工艺改造措施[J]. 天然气化工2011 36(3):67-69.
[5] 李雅静,张述伟,管凤宝等. 煤制甲醇过程低温甲醇洗流程的模拟与改造 [J]. 化工设计通讯. 2013(2) :15-18.
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摘 要:现代化的能源应用更倾向于清洁、无污染的方向,虽然乙醇作为原料消耗不可避免的仍旧会对自然资源出现一定的侵占和影响,但作为一种消耗向清洁的能源类型来说具有更高的优势。因此我们提出了如何提升煤制乙醇产出的思考,煤制乙醇能够在较大程度上满足能源应用的需求,并且具有更高的可开发性。所以,本文提出了从煤制乙醇工艺完善的角度思考,提升其产量、质量和安全性的分析。 关键词:煤制乙醇 生产工艺 设备 方案 中图分类号:TQ536 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)05(a)-0106-01 1 煤制甲醇的化学生成原理 煤制甲醇的转化过程是通过一氧化碳来进行过渡的,分为两个阶段:一是一氧化碳生成;二是甲醇合成。 一氧化碳生成是通过煤高温气化来实现的,煤在高温常压下和气化剂进行反应,从而生成一氧化碳、氢气、二氧化碳这三类气化产物,气化剂通常是水蒸气和空气混合气。经过高温气化反应促使煤的气化,最终产物中的一氧化碳和氢气都属于甲醇合成必须的原料,其中的二氧化碳在高温气化反应中能够部分的与碳进行再次反应而生产一氧化碳。当然在生产过程中产生的二氧化碳属于废气,但可以利用黑铁(四氧化三铁)作为催化剂,加入氢气进行高温催化循环反映,该反映可以再次将部分二氧化碳转化为生产所需的一氧化碳,并最终通过高压水吸收法去除残余的二氧化碳。 第二阶段是甲醇合成阶段,甲醇合成反映是应用了一样乎他和氢气的可逆化学反应来进行的,在实际大批量生产中,需要通过温度、压力和催化剂控制来实现最大化(将副反应程度将至最低)的生产。合成甲醇的反应温度低,所需压力低,能耗也低,但温度低,反应速度变慢,所以催化剂是关键因素。合成甲醇原料气H2/CO的化学计量比是2∶1。一氧化碳含量过高对温度控制有害,且能引起羰基铁在催化剂上的积聚,使催化剂失掉活性,故采用氢气过量过量,H2/CO摩尔比为~较好。 2 煤制甲醇的常规工艺流程 常规的煤制甲醇工艺流程主要分为三大阶段,分别为气化、转化和甲醇洗三个阶段,其主要流程如下。 首先是气化阶段。气化分为以下步骤:(1)煤浆生产,煤浆生产时确保气化反映水平的重要准备工作,煤浆的植被需要将焦煤原料磨细,植被成越65%的煤浆,磨煤通常采用湿法,可防止粉尘飞扬,环境好;(2)气化,气化阶段的反应时对煤浆进行简单粗制氧化反应获得粗制合成气的过程中,该过程中的温度应当控制在1350°C~1400°C,气压控制在(G),该企划反映属于书剑完成,反应生成的热气体和熔渣经过激冷水浴后,最终气体进入反映变化流程,熔渣被分离进行灰水处理;(3)灰水处理,该工作是对气化阶段中产生熔渣进行二次处理的过程,需要完成渣水分离、熔渣闪蒸过滤这亮相工作,分离后的水用作循环使用,闪蒸制作后过程中的热气体进回收热量用于后续生产,其他溶质进行出厂的再处理。 其次是转化阶段。该阶段是煤制甲醇原理中的第二步骤,由气化碳洗塔来的粗水煤气经气液分离器分离掉气体夹带的水分后,进入气体过滤器除去杂质,然后分成两股,一部分(约为54%)进入原料气预热器与变换气换热至305℃左右进入变换炉,与自身携带的水蒸汽在耐硫变换催化剂作用下进行变换反应,出变换炉的高温气体经蒸汽过热器与甲醇合成及变换副产的中压蒸汽换热、过热中压蒸汽,自身温度降低后在原料气预热器与进变换的粗水煤气换热,温度约335℃进入中压蒸汽发生器,副产蒸汽,温度降至270℃之后,进入低压蒸汽发生器温度降至180℃,然后进入脱盐水加热器、水冷却器最终冷却到40℃进入低温甲醇洗吸收系统。 最后是甲醇洗阶段。该阶段是完成能源应用型甲醇生产的必要阶段,通过吸收系统来处理转化阶段反映后气体中的二氧化碳、硫化物、水蒸汽和其他微量杂质,该阶段主要包括以下系统:(1)吸收系统,吸收系统是该阶段生产中最为核心的系统,完成非相关性气体和杂志的吸收,一般生产中会采用两套系统来分别处理变化气和为变化气;(2)溶液再生系统,该系统完成非相关性气体和杂质的最终处理,从高压闪蒸器上部和底部分别产生的无硫甲醇富液和含硫甲醇富液进入H2S浓缩塔,进行闪蒸汽提,甲醇富液采用低压氮气汽提,高压闪蒸器下部的含硫甲醇富液从塔中部进入,塔底加入的氮气将CO2汽提出塔顶,经气提氮气冷却器回收冷量后,作为尾气高点放空,富H2S甲醇液自H2S浓缩塔底出来后进热再生塔给料泵加压,甲醇贫液冷却器换热升温进甲醇再生塔顶部,分离出的酸性气体去硫回收装置,最终的废水进入污水系统进行处理;(3)甲醇最终合成。 3 煤制甲醇常规工艺的经济性和安全性考量 首先是生产流程的经济性问题,在不考虑目前甲醇最为能源引用的市场状态,仅考虑该类生产流程的经济性来说,可以从原料应用、生产过程能源的纯投入、设备成本投入、废物废料再处理成本投入几个角度来进行说明:(1)原料应用方面,能源用甲醇生产已经排除了传统的乙炔水合法和发酵法,利用煤作为原料进行规模化生产更具可行性,现阶段用煤作为原料进行甲醇生产是最经济、最可靠的一种方式;(2)生产能源的纯投入,目前煤制甲醇的研究已经逐步成熟,生产过程中对于高温气体余热的再利用已经相当完善,而且生产过程中的加高温加热过程所需的热量相对于煤炭其他类型的生产消耗更少,切废弃物的产出也更少;(3)设备成本投入,目前国内煤制甲醇技术已经毋庸置疑,技术性投资基本不属于需要考虑的问题,本身生产过程中的能源需求又很低,整体的设备运行和维护的成本相当低廉;(4)废物废料处理成本,从上述的工艺流程介绍中可以了解到,煤制甲醇生产过程中的废料是需要进行二次处理,其中部分用于二次生产,部分用于污染处理,相对于煤炭能源的直接利用来说,废料处理上的成本几乎可以忽略。 其次是安全性的考虑,煤制甲醇的安全性考虑主要在于环境安全因素方面,相对于类型相似的煤制天然气来说,煤制甲醇和煤制天然气中较为突出的煤制烯烃来说,生产过程中的副产水消耗较少、废气产出较少,无论从自然资源占用还是污染物产出方面,煤制甲醇都有更高的优势。 参考文献 [1] 曾纪龙.大型煤制甲醇的气化与合成工艺选择[J].化工技术经济,2005(7). [2] 李永生.煤制甲醇项目的可行性分析[J].同煤科技,2005(1). [3] 陈银生,应于舟.采用AspenPlus软件对德士古煤气合成甲醇工艺中CO变换工段的模拟[J].皮革化工,2005(6). [4] 李永生.煤制甲醇项目的可行性分析[J].同煤科技,2005(1). [5] 曾纪龙.大型煤制甲醇的气化与合成工艺选择[J].化工技术经济,2005(7).