高尚耀
,
朱向学
,
李秀杰
,
王玉忠
,
张烨
,
谢素娟
,
安杰
,
陈福存
,
刘盛林
,
徐龙伢
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(16)62550-0
叔丁胺是一种重要的有机化工中间体,广泛应用于制备橡胶促进剂,医药,农药,着色剂等诸多下游产物.目前,叔丁胺主要的生产方法,如叔丁脲水解法,异丁烯-氢氰酸法(Ritter法),卤代烃胺化法等存在产品收率较低,涉及强酸/强碱的使用,对设备腐蚀和环境污染严重等问题.异丁烯直接胺化生产叔丁胺,原子利用率100%,是典型的绿色化学反应.20世纪末,BASF公司以β沸石为催化剂,率先实现了异丁烯胺化技术的工业应用.但是,其反应条件苛刻,压力达28 MPa,生产过程能耗大,对设备材质要求高.目前,关于异丁烯直接胺化的文献较少,且相关研究多在远离工业应用的常压条件下进行.同时,对于异丁烯直接胺化反应过程的热力学,特别是缓和反应条件下的热力学尚待进一步系统和深入地研究分析,以期指导低温低压条件下高性能胺化催化剂的研发和工艺条件优化.我们计算了473?573 K间,异丁烯胺化制备叔丁胺反应的ΔrH,ΔrG,Kp等热力学数据.在此基础上,分析了反应温度,压力和氨烯比(摩尔比)对异丁烯平衡转化率(叔丁胺选择性>99%,未予考虑)的影响.结果表明,异丁烯胺化是中等强度的放热反应,升高反应温度会急剧降低异丁烯的平衡转化率,如在5 MPa,氨烯比1的条件下,反应温度从473 K提高到573 K,异丁烯平衡转化率从40.6%降到6.9%.但从动力学角度而言,升温可提高胺化反应速率,因此在特定的反应条件下和催化剂上,必然存在最佳反应温度.提高反应压力和氨烯比有利于提高异丁烯的热力学平衡转化率.开发在低温和相对较低的压力下具有较高胺化活性的催化剂是提高该过程经济性和实用性的关键.在较缓和的反应条件下(523 K,5 MPa,氨烯比4及异丁烯空速0.5 h?1),考察了ZSM-5(R=50和R=412,R为硅铝比,下同),ZSM-11(R=48),MOR(R=10),SAPO-11(摩尔组成,1.6Al2O3:1.0SiO2:1.4P2O5)等不同拓扑结构分子筛以及氧化铝在异丁烯胺化反应中的性能.结果表明,空白试验中,无叔丁胺产物生成.在ZSM-11上的获得最高的异丁烯胺化转化率,为14.2%(达到平衡转化率的52.2%),在ZSM-5(R=50),ZSM-5(R=412)和MOR上,异丁烯转化率分别为13.9%,6.4%和2.9%,叔丁胺选择性均大于99.8%.而SAPO-11和氧化铝未呈现出胺化反应活性.关联氨气程序升温脱附,吡啶吸附红外表征结果及分子筛孔结构特点,表明分子筛胺化活性与其孔径及Br?nsted酸的酸量和酸强度密切相关.为了进一步验证实际反应体系中反应条件对异丁烯胺化反应过程的影响规律,我们在ZSM-11催化剂上,系统考察了反应温度,压力,氨烯比和异丁烯空速对催化剂胺化反应性能的影响及变化规律.结果表明,在其他条件不变的情况下,异丁烯转化率随着温度的升高呈现出先增大后减小的趋势.适当提高原料中氨烯比和反应压力,以及采用较低异丁烯空速有利于促进异丁烯的转化.上述规律与热力学计算结果呈现出较好的一致性.在ZSM-11催化剂上,异丁烯直接胺化反应的较佳反应条件为523 K,5 MPa,氨烯比4,异丁烯空速0.5 h?1.上述结果可为异丁烯直接胺化合成叔丁胺过程新型高效催化剂的研发和反应工艺条件优化提供参考和指导.
关键词:
热力学计算
,
异丁烯
,
胺化
,
叔丁胺
,
ZSM-11分子筛
张琬铄
,
高尚耀
,
谢素娟
,
刘惠
,
朱向学
,
商永臣
,
刘盛林
,
徐龙伢
,
张烨
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(17)62756-6
叔丁胺是一种重要的化工原料和中间体,广泛应用于制备橡胶促进剂、医药、农药和着色剂等下游产品.异丁烯在分子筛催化剂上直接胺化生产叔丁胺是一个经济环保过程,其中ZSM-5和BEA分子筛的催化性能优于其它系列分子筛.ZSM-11与ZSM-5分子筛具有相似的孔道结构,我们以前的实验结果表明,与ZSM-5相比,ZSM-11表现出更优越的芳构化反应性能,在干气中乙烯低温芳构化方面也有明显优势.在此基础上,我们进行无粘结剂ZSM-11分子筛催化剂合成,并应用于异丁烯直接胺化生产叔丁胺反应.传统水热技术合成的分子筛通常为粉末,机械强度不能达到实际应用的要求,在工业化过程中分子筛粉末一般需要加入粘结剂成型使其具备一定的机械强度和形状,但是粘结剂会降低分子筛催化剂的活性和选择性,有可能会引发一些副反应,因此无粘结剂分子筛催化剂引起人们广泛关注.无粘结剂分子筛是指分子筛颗粒中不含惰性粘结剂或只含有少量粘结剂,主要依靠分子筛晶粒间的相互作用支撑存在,具有一定形状、尺寸和机械强度的催化材料.无粘结剂分子筛催化剂中分子筛含量较高,可利用的有效表面积较大,在离子交换及工业催化等方面具有明显优势.本文采用水热合成的ZSM-11分子筛原粉与二氧化硅机械混合(ZSM-11/SiO2=70/30)挤条后,通过气固相合成法制备了无粘结剂ZSM-11分子筛催化剂(Cat-C).作为对比,还分别制备了ZSM-11和SiO2机械混合(ZSM-11/SiO2=70/30)样品HZSM-11+SiO2及ZSM-11和氧化铝机械混合(ZSM-11/Al2O3=70/30)样品HZSM-11+Al2O3.利用X射线衍射、透射电镜、NH3程序升温脱附和吸附吡啶红外光谱等对分子筛催化剂的物理化学性能进行了表征.同时,以这些分子筛样品为催化剂,在固定床反应装置上进行了异丁烯胺化反应评价,反应条件为270℃,5.0 MPa,氨烯比为4和异丁烯空速0.5 h?1.结果表明,与HZSM-11+SiO2和HZSM-11+Al2O3相比,Cat-C上叔丁胺生成速率最高.关联催化剂物化性能和反应性能发现,催化剂孔道结构与叔丁胺生成并不存在明显的关联性,而较多的Br?nsted酸和较少的Lewis酸才是Cat-C具有良好反应性能的主要原因.具有一定机械强度的无粘结剂ZSM-11分子筛催化剂制备简单,在异丁烯直接胺化过程中叔丁胺生成速率高,具有很好的工业化应用前景.
关键词:
无粘结剂分子筛
,
ZSM-11
,
胺化
,
异丁烯
,
叔丁胺
赵维娟
,
李融武
,
郭敏
,
高正耀
,
李国霞
,
谢建忠
,
冯松林
,
范东宇
,
张颖
,
柴之芳
,
禚振西
原子核物理评论
doi:10.3969/j.issn.1007-4627.2004.03.015
选取耀州窑瓷胎样品25个, 唐三彩的胎3个, 作坊匣钵料样品1个, 耀州博物馆附近粘土矿样品4个.用中子活化分析测量样品中29种元素的含量, 从这29种元素中挑选出8种指纹元素, 将指纹元素的含量进行散布分析.结果表明, 出自不同窑口的古耀州瓷的胎, 有着长期稳定的、集中的原料产地.耀州窑唐三彩的胎料产地和耀州瓷胎的原料产地相同.
关键词:
古耀州瓷胎
,
原料产地
,
中子活化分析
,
指纹元素
,
散布分析
康沫狂
,
朱明
材料热处理学报
doi:10.3969/j.issn.1009-6264.2005.02.001
一些合金固溶化(或淬水)后在预贝氏体(孕育)期内等温淬水(或时效),既保持高温时形成的晶体缺陷,又产生新的晶体缺陷.母相中由于溶质原子扩散而在缺陷处发生偏聚,则形成贫/富溶质微区,即类拐点(spinodal-like)分解.当贫溶质微区成分作为Ms,其温度等于或高于淬火(或时效)温度时,贝氏体将以马氏体样切变形核,故贝氏体是在溶质原子扩散控制下切变形核.在TEM温台试验中未发现台阶生长机制,界面上巨型台阶是贝氏体增宽(厚)速度差异所致.
关键词:
预贝氏体期
,
扩散偏聚
,
贫/富溶质微区
,
巨型台阶
,
类拐点分解
刘宗昌
,
计云萍
,
任慧平
,
袁长军
,
段宝玉
材料热处理学报
贝氏体铁索体在晶界形核的新观察验证了形核的一般规律.依据试验观察,理论计算得贝氏体临界晶核尺寸和形核功为:a*=16.7 nm;b*=25 nm,△G*=270 J·mol-1,此值合理.奥氏体中贫碳区的存在是普遍事实,试验也测得贝氏体相变孕育期内形成了贫碳区；不能将Spinodal分解与奥氏体中形成贫碳区和富碳区混为一谈.涨落是相变的契机,在孕育期内奥氏体中必由于涨落而形成贫碳区.阐述了非协同热激活跃迁形核机制.大量TTT图分析和实测均表明贝氏体铁索体形核-长大不可能以扩散方式进行.
关键词:
贝氏体铁素体
,
晶界形核
,
扩散
,
切变
,
热激活跃迁
冯松林
,
范东宇
,
冯向前
,
徐清
,
程琳
,
雷勇
,
权奎山
,
沈岳明
,
张文江
,
禚振西
原子核物理评论
doi:10.3969/j.issn.1007-4627.2005.01.042
产地属性是科学鉴别遗址和墓葬中出土的古陶瓷产地的重要依据.用仪器中子活化(INAA) 有损分析了浙江寺龙口越窑、江西洪州窑和陕西耀州窑出土的古瓷碎片样品.通过实验数据的统计分析,结果表明3个窑口古瓷的元素组成具有各自的特征,它们之间具有可以区分的依据,寺龙口越窑与南方江西洪州窑的制胎原料关系较近,与北方陕西耀州窑的关系较远.这些试验结果将为古陶瓷地研究提供重要参数.
关键词:
青瓷
,
产地特征
,
中子活化分析
材料研究学报
金属材抖zr对DZ38LC合金凝固行为和持久性能的影响~................……、............……~.·..·..········……~…李英敖唐亚俊张静华张济山朱耀霄胡壮麒(l)金属材料低温疲劳性能的预测方法·······‘···‘····,···1·····,,·············……,’···················..-……吕宝桐郑修麟(8)N嘛BZ,5111三维金属玻璃的热稳定性···············?...
关键词:
张鸿冰
,
倪乐民
,
徐祖耀
金属学报
经 LFG(ΔG~(γ→a))-Mogutnov(ΔG_(Fe)~(γ→a))、徐祖耀(Shu-A)(ΔG~(γ→a))-Orr-Chipman(ΔG_(Fe)~(γ→a))、徐祖耀(Shu-B)(ΔG~(γ→a))-Orr-Chipman(ΔG_(Fe)~(γ→a))组合,均可算得 Fe-Mn-C 合金的 Ms 温度且与实验值十分符合.所得结果经数学处理,得 Fe-Mn-C 系 Ms 与成分的关系为:Ms(K)=817.4-7513.4xc-4141.9x_(Mn)-32083.5x_Cx_(Mn)(LFG)Ms(K)=829.9-7580.5x_C-4166.0x_(Mn)-15727.8x_Cx_(Mn)(SHU-A)Ms(K)=829.2-7276.1x_C-2915.4x_(Mn)-43825.7x_Cx_(Mn)(SHU-B)其线性相关系数均大于0.992.C 和 Mn 浓度均使合金的 Ms 线性地降低,而碳的作用几乎是Mn 的两倍.处理中引入了合金元素交互作用项(x_Cx_(Mn)),表明 C,Mn 相互加剧对 Ms 的影响。随含 C,Mn 量的增加,相变驱动力均单调地增加,而不存在奇异点.Ms 和相变驱动力的计算值均依赖于ΔG_(Fe)~(γ→a)项.
关键词:
