劉 逸,王國(guó)清,司宇辰,張兆斌
(中國(guó)石化 北京化工研究院,北京 100013)
乙烯裂解氣的拉曼光譜分析
劉 逸,王國(guó)清,司宇辰,張兆斌
(中國(guó)石化 北京化工研究院,北京 100013)
考察了4個(gè)不同平滑度(0,1,3,5)的光譜預(yù)處理對(duì)拉曼光譜測(cè)量結(jié)果的影響,并優(yōu)選平滑度為1的預(yù)處理方法??疾炝俗钚《藬M合基底及Ar基底兩種不同基底扣除方法對(duì)拉曼光譜測(cè)量結(jié)果的影響,并優(yōu)選Ar基底扣除方法,定期校正更新Ar基底。在原有混合標(biāo)準(zhǔn)氣體CH4,C2H4,C2H6,C3H6,C3H8,H26組分交叉干擾定量分析的基礎(chǔ)上,增加1,3-丁二烯、正丁烯和異丁烯3種組分對(duì)以上6個(gè)目標(biāo)組分計(jì)量峰干擾值的扣除,但分析精度沒(méi)有明顯提高。探討了乙烯裂解氣中C2H6誤差較大、C3H8未檢出的原因。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,要提高激光拉曼氣體分析儀的測(cè)量精度,在改進(jìn)計(jì)算方法的同時(shí),更多地需要從硬件入手,通過(guò)改進(jìn)光路結(jié)構(gòu)增強(qiáng)試樣的拉曼信號(hào),以最終達(dá)到提高儀器測(cè)量精度的目的。
激光拉曼光譜;氣體分析;氣態(tài)烴;裂解氣;乙烯
隨著乙烯裂解爐產(chǎn)能的增大以及優(yōu)質(zhì)裂解原料的短缺,裂解爐的進(jìn)料日趨復(fù)雜,且裂解爐出口產(chǎn)物的組成也很復(fù)雜。對(duì)裂解原料及產(chǎn)物的分析評(píng)價(jià),可以幫助把握裂解爐的運(yùn)行狀況。以乙烯裂解爐裂解氣的分析為例,測(cè)定其中的CH4,C2H4,C3H6等含量,可以把握裂解爐的裂解深度,幫助優(yōu)化工藝操作參數(shù)。常用的乙烯裂解氣分析方法為氣相色譜法,采用微板流路控制技術(shù)及多閥多柱多檢測(cè)器的切割、分流系統(tǒng),可分別在FID(檢測(cè)氣體中烴類(lèi)的含量)、TCD(輔助檢測(cè)器檢測(cè)氣體中H2的含量,后檢測(cè)器檢測(cè)氣體中N2的含量)得到裂解氣從H2至甲苯的全組分分析結(jié)果,但兩次進(jìn)樣的間隔時(shí)間(即試樣分析及儀器準(zhǔn)備再次進(jìn)樣所需時(shí)間)約20 min,耗時(shí)較長(zhǎng)。與此同時(shí),乙烯裂解原料的復(fù)雜性以及生產(chǎn)的靈活性,又對(duì)反饋生產(chǎn)指標(biāo)的分析技術(shù)提出了更快更高的要求,鑒于此,越來(lái)越多的快速分析方法被應(yīng)用到乙烯裂解及相關(guān)石化領(lǐng)域的物料分析檢測(cè)上[1-4]。相對(duì)于固體和液體,氣體分子由于密度小、受溫度和壓力影響較大等原因,它的快速分析研究相對(duì)落后。
本工作采用電荷耦合元件(CCD)型激光拉曼氣體實(shí)驗(yàn)樣機(jī)測(cè)定了乙烯裂解氣中6種主要?dú)怏wH2,CH4,C2H4,C2H6,C3H6,C3H8的含量??疾炝瞬煌交裙庾V預(yù)處理、不同基底扣除方法對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響,通過(guò)優(yōu)化數(shù)據(jù)處理方法對(duì)混合標(biāo)準(zhǔn)氣體及乙烯裂解氣中的H2,CH4,C2H4,C2H6,C3H6,C3H86個(gè)主要組分進(jìn)行了測(cè)試。探討了混合氣體中C2H6和C3H8分析誤差較大及增加干擾組分但分析精度改善不明顯的原因,為開(kāi)發(fā)精密度更高的乙烯裂解氣激光拉曼氣體分析儀提供了參考。
1.1 激光拉曼光譜實(shí)驗(yàn)
采用武漢四方光電科技有限公司的激光拉曼光譜氣體實(shí)驗(yàn)樣機(jī)獲得試樣的拉曼光譜分析數(shù)據(jù)。該儀器采用532 nm He-Ne激光器,激光功率200 mW;采用1 044像素的CCD收集試樣的拉曼信號(hào),背景氣為Ar。拉曼分析實(shí)驗(yàn)條件[17]:環(huán)境溫度23.5℃、積分時(shí)間25 s、壓力0.5 MPa、掃描10次取平均光譜。
光譜預(yù)處理實(shí)驗(yàn)采用Ar基底,對(duì)比了不使用平滑處理(即平滑度為0)以及使用不同平滑度(即平滑度為1,3,5)處理對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響。
基底對(duì)比實(shí)驗(yàn)采用Ar基底和最小二乘擬合基底兩種不同基底扣除算法,其中,最小二乘擬合基底為采用最小二乘算法,根據(jù)實(shí)測(cè)試樣的拉曼信號(hào)扣除其指紋峰實(shí)時(shí)擬合所得基底。
試樣的拉曼分析采用Ar基底、平滑度為1,分別測(cè)試了混合標(biāo)準(zhǔn)氣體及乙烯裂解氣,其中,乙烯裂解氣采用增壓泵增壓至0.5 MPa。
交叉干擾實(shí)驗(yàn)采用單組分標(biāo)準(zhǔn)氣體,測(cè)定該組分氣體在目標(biāo)組分氣體計(jì)量峰處信噪比大于35個(gè)計(jì)數(shù)的干擾值,以在測(cè)量混合氣體時(shí)扣除相應(yīng)比例的各組分的交叉干擾。
1.2 氣相色譜實(shí)驗(yàn)
采用Agilent公司7890A型氣相色譜儀,儀器配有氣體進(jìn)樣閥,F(xiàn)ID(N2載氣),TCD(He載氣、N2載氣)及Al2O3毛細(xì)管柱(50 m × 0.32 mm)、Plot-Q 5A分子篩柱(2.438 4 m × 3.175 mm × 2 mm)。色譜分析條件:初始柱溫60 ℃,保持1 min,以20 ℃/ min的速率升溫到80 ℃,再以10 ℃/min的速率升溫到180 ℃,保持3.5 min,總時(shí)間15.5 min;FID溫度220 ℃、TCD溫度250 ℃,進(jìn)樣口溫度200 ℃。
1.3 氣體試樣
C2H4、C3H8、1,3-丁二烯、正丁烯、異丁烯5種單組分標(biāo)準(zhǔn)氣體含量(φ)分別為36.1%,0.598%,2.97%,0.475%,1.02%?;旌蠘?biāo)準(zhǔn)氣體的組成見(jiàn)表1,平衡氣為N2。乙烯裂解氣為乙烯裂解模擬評(píng)價(jià)裝置的出口氣體。
表1 混合標(biāo)準(zhǔn)氣體的組成Table 1 Compositions of mixed standard gases_______
2.1 光譜預(yù)處理對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響
試樣的拉曼光譜不僅包含其組成及含量信息,也可能包含背景噪音并存在一定程度的基線(xiàn)漂移。考察了0,1,3,5這4個(gè)不同平滑度的光譜預(yù)處理對(duì)分析結(jié)果的影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1。由圖1可見(jiàn),光譜預(yù)處理的平滑度越高,拉曼光譜的基線(xiàn)越平整,但高的平滑度在有效降低噪音的同時(shí),也損失了部分目標(biāo)組分C2H4的拉曼光譜信號(hào)。分別在Ar基線(xiàn)校正前、后測(cè)定了4個(gè)平滑度下標(biāo)準(zhǔn)氣體C2H4的含量,測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可見(jiàn),平滑度為3和5時(shí),C2H4的拉曼信號(hào)損失較大,測(cè)定結(jié)果偏差較大;平滑度為0和1時(shí),信息保存較完整,測(cè)定結(jié)果偏差較小。基線(xiàn)校正前平滑度為1時(shí)測(cè)定偏差最小,基線(xiàn)校正后平滑度為0時(shí)測(cè)定偏差最小。平滑度為0即是不對(duì)光譜進(jìn)行平滑處理,由于試樣的拉曼光譜存在一定的基礎(chǔ)噪音,基線(xiàn)噪音等毛刺可能被誤認(rèn)為是其他組分的指紋峰信號(hào),從而檢出雜質(zhì)。因此在光譜平滑度為0時(shí),基線(xiàn)校正前存在0.94%(φ)的C2H6測(cè)定值,而基線(xiàn)校正后仍存在0.50%(φ)的C2H6測(cè)定值;但當(dāng)平滑度為1時(shí),基線(xiàn)校正前后均沒(méi)有出現(xiàn)C2H6的干擾值。綜合考慮目標(biāo)組分測(cè)量準(zhǔn)確性及干擾組分檢出等因素,后續(xù)測(cè)試優(yōu)選平滑度為1的光譜預(yù)處理方法。
圖1 平滑度對(duì)C2H4(36.1%(φ))標(biāo)準(zhǔn)氣體拉曼光譜的影響Fig.1 Efects of smoothness on the Raman spectra of the C2H4(36.1%(φ)) standard gas. Smoothness:a 0;b 1;c 3;d 5
表2 C2H4(36.1%(φ))標(biāo)準(zhǔn)氣體的拉曼光譜分析結(jié)果(Ar基底)Table 2 Analysis of the Raman spectra of the C2H4(36.1%(φ)) standard gas(Ar baseline)
2.2 兩種基底對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響
受儀器使用情況及儀器運(yùn)行時(shí)間等因素的影響,用于扣除背景的Ar基線(xiàn)可能存在一定程度的漂移。對(duì)比表2中Ar基線(xiàn)校正前后的數(shù)據(jù)可看出,基線(xiàn)的漂移可能增大試樣的測(cè)量誤差。鑒于此,采用最小二乘擬合基底及Ar基底兩種方法,考察不同基底扣除方法對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2和表3。由圖2可見(jiàn),與Ar基底不同,最小二乘擬合基底扣除試樣的指紋峰隨試樣拉曼光譜的變化而變化,相比Ar基底,該基底與試樣光譜的重合性更好。但對(duì)比表2和表3可看出,采用扣除最小二乘擬合基底方法測(cè)定的C2H4標(biāo)準(zhǔn)氣體含量的相對(duì)偏差大于采用扣除Ar基底方法測(cè)定的結(jié)果。這可能是由于采用最小二乘擬合基底方法,因扣除試樣指紋峰可能損失了部分試樣信號(hào),因而所得測(cè)量結(jié)果偏低。因此,后續(xù)測(cè)試優(yōu)選Ar基底,并定期校正更新Ar基底。
圖2 不同基底的C2H4(36.1%(φ))標(biāo)準(zhǔn)氣體的拉曼光譜Fig.2 Raman spectra of the C2H4(36.1%(φ)) standard gas with diferent baselines.a Raman spectra of C2H4and Ar baseline(1:C2H4;2:baseline);b Raman spectra of C2H4and least squares ftting baseline(1:C2H4;2:baseline);c Raman spectra of baselines(1:least squares ftting baseline;2:Ar baseline)
表3 C2H4(36.1%(φ))標(biāo)準(zhǔn)氣體的拉曼光譜分析結(jié)果(最小二乘擬合基底)Table 3 Analysis of the Raman spectra of C2H4(36.1%(φ)) standard gas(least squares ftting baseline)
2.3 混合氣體的氣相色譜與拉曼光譜分析結(jié)果
氣相色譜分析方法非常適用于包含多個(gè)組分的混合氣體的分析,該方法可通過(guò)多閥多柱多檢測(cè)器的切割、分流系統(tǒng),來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)混合氣體中各組分的精確定量分析。裂解氣及混合標(biāo)準(zhǔn)氣體Ⅱ的氣相色譜見(jiàn)圖3。由圖3可見(jiàn),混合標(biāo)準(zhǔn)氣體所含CH4,C2H4,C2H6,C3H6,C3H8,H26種組分為乙烯裂解氣的主要組分,但乙烯裂解氣還包含其他烴類(lèi)及非烴類(lèi)組分。采用拉曼分析方法時(shí),組分不分離,所有組分經(jīng)光路系統(tǒng)同時(shí)出峰。裂解氣、混合標(biāo)準(zhǔn)氣體Ⅱ及C3H8(0.598%(φ))標(biāo)準(zhǔn)氣體的拉曼光譜見(jiàn)圖4。
圖3 裂解氣及混合標(biāo)準(zhǔn)氣體Ⅱ的氣相色譜Fig.3 Gas chromatograms of pyrolysis gas and mixed standard gas Ⅱ.1:Mixed standard gas Ⅱ;2:Pyrolysis gasa FID detection signals of hydrocarbons;b TCD detection signals of H2;c TCD detection signals of N2
圖4 裂解氣、混合標(biāo)準(zhǔn)氣體Ⅱ及C3H8(0.598%(φ))標(biāo)準(zhǔn)氣體的拉曼光譜Fig.4 Raman spectra of the pyrolysis gas, mixed standard gas Ⅱ and C3H8(0.598%(φ)) standard gas.a 1:Pyrolysis gas;2:Mixed standard gas Ⅱ;b 1:C3H8(0.598%(φ)) standard gas;2:Pyrolysis gas
由圖4(a)可知,混合氣體中各組分同時(shí)出峰,即混合氣體中各個(gè)烴組分及H2和N2等在同一張拉曼光譜中出峰,且各組分的指紋峰相互重疊;混合標(biāo)準(zhǔn)氣體Ⅱ包含CH4,C2H4,C2H6,C3H6,C3H8,H26種組分,但裂解氣還包含其他烴類(lèi)及非烴類(lèi)組分。
由于混合氣體中各組分拉曼光譜的指紋峰重疊嚴(yán)重,采用計(jì)量峰的峰高測(cè)定CH4,C2H4,C2H6,C3H6,C3H8,H2組分的含量,所選計(jì)量峰分別為CH42 932.79 cm-1處指紋峰,C2H41 350.77 cm-1處指紋峰,C2H6998.01 cm-1處指紋峰,C3H6925.17 cm-1處指紋峰,C3H8871.67 cm-1處指紋峰,H2593.00 cm-1處指紋峰。考慮到混合氣體中各組分間重疊峰的相互干擾是對(duì)計(jì)量峰峰型及基線(xiàn)的影響,采用3倍信噪比扣除各組分間的重疊可能對(duì)計(jì)量峰造成的交叉干擾。由于儀器基礎(chǔ)噪音約為35個(gè)計(jì)數(shù),扣除CH4,C2H4,C2H6,C3H6,C3H8,H26種組分在計(jì)量峰處信噪比大于35個(gè)計(jì)數(shù)的相互干擾后,混合標(biāo)準(zhǔn)氣體Ⅰ和Ⅱ的測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表4。由表4可見(jiàn),拉曼光譜分析結(jié)果與氣相色譜分析結(jié)果存在一定程度的偏差,其中,氣相色譜分析方法由于是分離檢測(cè),對(duì)混合氣體的測(cè)試精度更好;而對(duì)于含量較低的組分C3H8,拉曼光譜的測(cè)量偏差較大,且混合氣體中C3H8含量越低測(cè)量偏差越大。
表4 混合標(biāo)準(zhǔn)氣體的氣相色譜與拉曼光譜測(cè)試結(jié)果Table 4 GC and Raman spectra of mixed standard gases
采用同樣方法分析乙烯裂解氣試樣,分析結(jié)果見(jiàn)表5。由表5可見(jiàn),拉曼光譜分析結(jié)果與氣相色譜分析結(jié)果存在一定誤差,且C2H6的誤差較大、C3H8未檢出。這可能是由于C2H6在998.01 cm-1處的計(jì)量峰較小,可能引起較大的誤差;而C2H6在2 756.19 cm-1處的指紋峰太小,2 915.41 cm-1和2 972.21 cm-1處的指紋峰與各烴類(lèi)的指紋峰重疊嚴(yán)重,均不適合選做計(jì)量峰。因而在C2H6含量相對(duì)較小時(shí),測(cè)量誤差相對(duì)較大。相對(duì)混合標(biāo)準(zhǔn)氣體,乙烯裂解氣的組分更多,相互干擾更為嚴(yán)重,基線(xiàn)噪音也較大,而裂解氣中的C3H8自身含量較低,位于871.67 cm-1處的計(jì)量峰受基線(xiàn)噪音及C3H6在925.17 cm-1處指紋峰的影響而難于識(shí)別定量(如圖4(b)所示),因而在乙烯裂解氣中未能檢出,而C3H8在2 941.59 cm-1處的指紋峰與各烴類(lèi)指紋峰重疊嚴(yán)重,不適合選做計(jì)量峰。
對(duì)比不同含量下C3H8的分析結(jié)果可看出,在6種組分的混合標(biāo)準(zhǔn)氣體中,當(dāng)C3H8含量(φ)為1.98%時(shí),可以較好地檢出;含量為1.00%和0.392%時(shí),可以檢出,但誤差較大;當(dāng)試樣為乙烯裂解氣時(shí),氣體組成更為復(fù)雜且C3H8含量低至0.35%,C3H8可能存在不能檢出的問(wèn)題。這表明所建立的激光拉曼光譜分析乙烯裂解氣的方法的適用范圍具有一定的局限性,若后續(xù)研究能進(jìn)一步提高方法的分辨率,則該分析方法應(yīng)用于實(shí)際工業(yè)的可能性會(huì)進(jìn)一步提高。
考慮到乙烯裂解氣組分復(fù)雜,且包含混合標(biāo)準(zhǔn)氣體未含有的1,3-丁二烯、正丁烯、異丁烯3種組分,因此采用上述交叉干擾計(jì)算方法,增加扣除1,3-丁二烯、正丁烯、異丁烯3種組分在CH4,C2H4,C2H6,C3H6,C3H8,H26個(gè)目標(biāo)組分計(jì)量峰處信噪比大于35個(gè)計(jì)數(shù)的干擾值,所得結(jié)果如表5中Raman’所示。由表5可看出,增加扣除1,3-丁二烯、正丁烯、異丁烯3個(gè)組分的干擾所得拉曼光譜測(cè)定結(jié)果與扣除原6種組分交叉干擾所得拉曼光譜測(cè)定結(jié)果沒(méi)有明顯改善。這可能是因?yàn)橐蚁┝呀鈿庵?,3-丁二烯、正丁烯、異丁烯3種組分本身含量不高、干擾不明顯,更可能的是,要真正提高測(cè)量精度,需要從硬件入手,嘗試改變光路結(jié)構(gòu),以增強(qiáng)各組分的拉曼信號(hào),提高目標(biāo)組分的測(cè)量精度及分辨率,從而獲得更加準(zhǔn)確的混合氣體分析結(jié)果。
表5 裂解氣的氣相色譜與拉曼光譜測(cè)試結(jié)果Table 5 GC and Raman spectra of pyrilysis gases
1)考察了光譜預(yù)處理對(duì)拉曼光譜測(cè)量結(jié)果的影響,通過(guò)分析不同平滑度(0,1,3,5)下的分析結(jié)果,綜合考慮目標(biāo)組分測(cè)量準(zhǔn)確性及干擾組分檢出等因素,優(yōu)選混合氣體光譜預(yù)處理平滑度為1。
2)考察了最小二乘擬合基底及Ar基底兩種基底扣除方法對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響,從測(cè)量準(zhǔn)確性考慮,優(yōu)選Ar基底扣除方法,并定期校正更新Ar基底。
3)采用所建立的扣除交叉干擾的拉曼光譜分析方法對(duì)6種組分混合標(biāo)準(zhǔn)氣體及乙烯裂解氣進(jìn)行了測(cè)試。裂解氣的測(cè)試結(jié)果表明,C2H6誤差較大、C3H8未檢出。這可能是由于兩者計(jì)量峰本身較小,在混合氣體中組分較多,干擾較大,因而測(cè)量誤差也較大。
4)增加1,3-丁二烯、正丁烯、異丁烯3種組分對(duì)CH4,C2H4,C2H6,C3H6,C3H8,H26種組分計(jì)量峰干擾值的扣除,分析結(jié)果的準(zhǔn)確度沒(méi)有明顯提升,表明要真正提高測(cè)量精度,需要從硬件入手,通過(guò)改進(jìn)光路結(jié)構(gòu)以增強(qiáng)各組分的拉曼信號(hào),最終提高目標(biāo)組分的測(cè)量精度及分辨率,從而獲得更加準(zhǔn)確的混合氣體分析結(jié)果。
[1]Xu J S,Zhang J. Determination of sulfur content in diesel by near ingrared[J]. Chem Res Appl,2013,25(3):354 - 358.
[2]Reboucas M V,dos Santos J B,Domingos D,et al. Near-infrared spectroscopic prediction of chemical composition of a series of petrochemical process streams for aromatics production[J]. Vib Spectrosc,2010,52:97 - 102.
[3]褚小立,袁洪福,紀(jì)長(zhǎng)青,等. 近紅外光譜快速測(cè)定重整汽油詳細(xì)族組成[J]. 石油化工,2001,30(11):866 - 870.
[4]劉逸,張兆斌,張永剛,等. 近紅外技術(shù)快速測(cè)定裂解焦油芳烴含量[J]. 光學(xué)精密工程,2014,22(7):1723 - 1731.
[5]Sterin K E,Aleksanyan V T,Zhizhin G N. Raman spectra of hydrocarbons[M]. Oxford:Pergamon,1980:23 - 37.
[6]Cooper J B,Wise K L,Groves J,et al. Determination of octane numbers and reid vapor pressure of commercial petroleum fuels using FT-Raman spectroscopy and partial least-squares regression analysis[J]. Anal Chem,1995,67(22):4096 -4100.
[7]Norbygaard T,Berg R W. Analysis of phthalate ester content in poly(vinyl chloride) plastics by means of Fourier Transform Raman spectroscopy[J]. Appl Spectrosc,2004,58(4):410 -413.
[8]Berg R W,Otero A D. Analysis of adipate ester contents in poly(vinyl chloride) plastics by means of FT-Raman spectroscopy[J]. Vib Spectrosc,2006,42(2):222 - 225.
[9]Demtroder W. Laser spectroscopy:Basic concepts and instrumentation[M]. 3rd ed. New York:Springer,2008:300 -305.
[10]張樹(shù)霖. 拉曼光譜學(xué)與低維納米半導(dǎo)體[M]. 北京:科學(xué)出版社,2008:12 - 33.
[11]劉逸,王國(guó)清,張兆斌. 激光拉曼光譜技術(shù)及其在石油化工領(lǐng)域的應(yīng)用[J]. 石油化工,2014,43(10):1214 - 1220.
[12]Hansen S B,Berg R W,Stenby E H. High-pressure measuring cell for Raman spectroscopic studies of natural gas[J]. Appl Spectrosc,2001,55(1):55 - 60.
[13]Kiefer J,Seeger T,Steuer S,et al. Design and characterization of a Raman-scattering-based sensor system for temporally resolved gas analysis and its application in a gas turbine power plant[J]. Meas Sci Technol,2008,19(8):085408.
[14]Kutne P,Kapadia B K,Meier W,et al. Experimental analysis of the combustion behavior of oxyfuel fames in a gas turbine model combustor[J]. Proc Combust Inst,2011,33(2):3383 - 3390.
[15]夏杰,施強(qiáng),許紹俊. 激光拉曼光譜氣測(cè)原理與應(yīng)用前景[J]. 錄井工程,2013,24(2):1 - 7.
[16]席斌斌,施偉軍,蔣宏,等. N2-CH4(CO2)混合氣體在線(xiàn)標(biāo)樣制備及其拉曼定量因子測(cè)定[J]. 巖礦測(cè)試,2014,33(5):655 - 660.
[17]劉逸,王國(guó)清,司宇辰,等. 激光拉曼光譜氣體分析的研究[J]. 石油化工,2015,44(10):1162 - 1167.
(編輯 王 萍)
北化院牽頭研發(fā)的環(huán)保型高剛高韌聚丙烯試產(chǎn)
中國(guó)石化北京化工研究院牽頭的“十條龍”攻關(guān)項(xiàng)目——環(huán)保型高剛高韌聚丙烯技術(shù)在鎮(zhèn)海煉化30萬(wàn)t/a裝置上首次工業(yè)化試生產(chǎn),產(chǎn)出高熔融指數(shù)牌號(hào)M60RHC產(chǎn)品1 200 t。
環(huán)保型高剛高韌聚丙烯具有低揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)含量、高模量、高抗沖的特點(diǎn)。本次工業(yè)化試生產(chǎn),采用北化院提供的工藝參數(shù)、助劑配方及成核助劑,進(jìn)行了一個(gè)高熔融指數(shù)牌號(hào)M60RHC的生產(chǎn),產(chǎn)品的熔融指數(shù)(10 min)高達(dá)60 g。該產(chǎn)品主要用于車(chē)用改性塑料、薄壁注塑等領(lǐng)域,是聚丙烯樹(shù)脂中的高端產(chǎn)品。
中科院長(zhǎng)春應(yīng)化所耐輻照醫(yī)用高分子項(xiàng)目通過(guò)驗(yàn)收
中科院長(zhǎng)春應(yīng)化所承擔(dān)的中國(guó)科學(xué)院——威高集團(tuán)高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目耐輻照老化醫(yī)用高分子材料的制備及其在醫(yī)療器械(具)中的應(yīng)用,通過(guò)中科院沈陽(yáng)分院組織的項(xiàng)目驗(yàn)收。
該項(xiàng)目確定了耐輻照老化聚丙烯材料的工業(yè)化制備技術(shù),通過(guò)相應(yīng)的檢測(cè)及國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理局的審查批準(zhǔn),取得了醫(yī)療器械注冊(cè)證,已實(shí)現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn),所生產(chǎn)的醫(yī)用高分子材料在醫(yī)院廣泛使用。該項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的一次性使用無(wú)菌溶藥用注射器已通過(guò)國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理局濟(jì)南檢測(cè)中心檢測(cè),并取得注冊(cè)證,目前已投放市場(chǎng)。此外,該計(jì)劃支持的另外4個(gè)醫(yī)用材料項(xiàng)目——血液采集類(lèi)醫(yī)用密封件材料與制件研發(fā)、醫(yī)用聚氨酯材料制備及其在留置針外周套管中的應(yīng)用、醫(yī)用空氣濾膜材料和血液相容性的去白細(xì)胞過(guò)濾膜關(guān)鍵材料研制也通過(guò)中期檢查。
中國(guó)科學(xué)院海西研究院用碳纖維作純電動(dòng)車(chē)車(chē)身
中國(guó)科學(xué)院海西研究院和福建海源自動(dòng)化機(jī)械股份有限公司等單位聯(lián)合設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)制造的微型碳纖維純電動(dòng)概念車(chē),該車(chē)車(chē)身主體部件全部由碳纖維復(fù)合材料制作,該純電動(dòng)汽車(chē)已經(jīng)面世,具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。
該電動(dòng)概念車(chē)車(chē)身主體部件全部由碳纖維復(fù)合材料設(shè)計(jì)制作完成,和傳統(tǒng)金屬車(chē)輛相比,車(chē)身質(zhì)量減少60%以上,續(xù)航里程提升20%~25%。碳纖維材料在極大地減輕車(chē)身結(jié)構(gòu)質(zhì)量的同時(shí),還可騰出更多的空間給智能產(chǎn)品與蓄電池。且其安全性并沒(méi)有降低,因?yàn)樘祭w維復(fù)合材料抗沖擊性比鋼鐵還強(qiáng),使得該車(chē)的整車(chē)抗沖強(qiáng)度比普通材料提高20%~30%。同時(shí),使用碳纖維復(fù)合材料也改變了原有的連接方式——電焊,汽車(chē)底座都可直接采用碳纖維交接模式,不僅推動(dòng)了車(chē)輛輕量化、低碳化,也將引領(lǐng)車(chē)用材料的綠色革命。
新疆藍(lán)山研發(fā)出低導(dǎo)熱EPS樹(shù)脂
新疆藍(lán)山屯河新材料有限公司開(kāi)發(fā)的低導(dǎo)熱聚苯乙烯泡沫(EPS)樹(shù)脂,通過(guò)新疆自治區(qū)組織的新產(chǎn)品鑒定。專(zhuān)家認(rèn)為,該項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的EPS產(chǎn)品性能優(yōu)良。
低導(dǎo)熱EPS樹(shù)脂是在傳統(tǒng)EPS樹(shù)脂一步法生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上,添加石墨固態(tài)改性輔料,最大程度減少改性對(duì)液體反應(yīng)體系的影響,克服了石墨與水系輔料及油系輔料相容性差而導(dǎo)致的結(jié)釜等狀況。該產(chǎn)品具有良好的防火性能,絕熱性能比普通EPS高出了30%,在低密度時(shí)其突出的絕熱能力表現(xiàn)尤為明顯。
青島科技大學(xué)等研究的改性碳納米管補(bǔ)強(qiáng)橡膠技術(shù)通過(guò)鑒定
青島科技大學(xué)與山東大展納米材料有限公司共同完成的改性碳納米管(CNTs)補(bǔ)強(qiáng)橡膠的應(yīng)用技術(shù)及性能研究項(xiàng)目,通過(guò)中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)組織的技術(shù)鑒定。
該項(xiàng)目圍繞碳納米管改性方法、碳納米管/橡膠復(fù)配機(jī)制及傳熱性能進(jìn)行了研究,建立了碳納米管橡膠復(fù)合材料制備新工藝,揭示了復(fù)配填料類(lèi)型、CNTs用量、添加順序等對(duì)其綜合性能的影響規(guī)律,詮釋了碳納米管填充物長(zhǎng)徑向比、取向和隨機(jī)分布對(duì)導(dǎo)熱性能的影響關(guān)系。
中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究乙烯刺激NR增產(chǎn)調(diào)控機(jī)制
中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物所在巴西橡膠樹(shù)膠乳定量蛋白質(zhì)組研究中獲得重要進(jìn)展,揭示了蛋白翻譯后修飾在乙烯促進(jìn)天然橡膠合成過(guò)程中的新調(diào)控機(jī)制,這為深入理解天然橡膠生物合成的蛋白質(zhì)調(diào)控機(jī)制和提高巴西橡膠樹(shù)膠乳產(chǎn)量提供了新的理論基礎(chǔ)。
乙烯能夠極顯著促進(jìn)膠乳生產(chǎn),但相關(guān)基因并沒(méi)有受到明顯誘導(dǎo),這一直是困擾天然橡膠生物合成調(diào)控機(jī)制研究的一個(gè)謎。通過(guò)定量蛋白質(zhì)組DIGE和iTRAQ技術(shù),該研究發(fā)現(xiàn)乙烯刺激膠乳增產(chǎn)的原因主要取決于蛋白質(zhì)翻譯后的修飾水平。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),乙烯刺激膠乳增產(chǎn)的調(diào)控機(jī)制主要在于3個(gè)方面:首先,乙烯刺激能夠明顯促進(jìn)膠乳中小橡膠粒子生成;其次,乙烯顯著抑制與橡膠粒子凝集過(guò)程調(diào)控的主要蛋白酶的表達(dá),進(jìn)而抑制膠乳凝集,延長(zhǎng)流膠時(shí)間,促進(jìn)膠乳流出,從而提高膠乳產(chǎn)量;再次,乙烯調(diào)控膠乳增產(chǎn)主要在蛋白質(zhì)水平,而不是分子調(diào)節(jié)水平,在此過(guò)程中,蛋白酶的翻譯后修飾特別是蛋白的磷酸化修飾起到關(guān)鍵作用。研究還發(fā)現(xiàn),在橡膠合成過(guò)程中發(fā)揮關(guān)鍵作用的REF和SRPP蛋白異構(gòu)體主要是在絲氨酸殘基上發(fā)生磷酸化修飾。
Analysis of pyrolysis gas by Raman spectrometry
Liu Yi,Wang Guoqing,Si Yuchen,Zhang Zhaobin
(SINOPEC Beijing Research Institute of Chemical Industry,Beijing 100013,China)
Six major components(CH4,C2H4,C2H6,C3H6,C3H8,H2) in pyrolysis gas were analyzed by means of laser Raman spectrometry. The efects of spectral pretreatment with four diferent smoothnesses(0,1,3,5) on the Raman analysis results were investigated and the pretreatment with smoothness 1 was the optimal. The influences of two baseline methods,namely the least squares fitting baseline and the Ar baseline,on the Raman analysis results were researched,and the Ar baseline method was better. Based on the quantitative analysis of the cross interference of the 6 target components,the interferences of 3 additional components including 1,3-butadiene,butane and isobutene were deducted,which did not led to the significant improvement of the Raman analysis accuracy. The reasons of the poor analysis for C2H6and C3H8were discussed. It was indicated that in order to improve the measurement accuracy of the laser Raman gas analyzer,improving hardware may be more important than modifying algorithm.
laser Raman spectroscopy;gas analysis;gaseous hydrocarbons;pyrolysis gas;ethylene
1000 - 8144(2016)01 - 0017 - 07
TQ 075
A
10.3969/j.issn.1000-8144.2016.01.003
2015 - 11 - 06;[修改稿日期]2015 - 11 - 14。
劉逸(1981—),女,重慶市人,博士,高級(jí)工程師,電話(huà) 010 - 59202284,電郵 lyi.bjhy@sinopec.com。
國(guó)家重大科學(xué)儀器設(shè)備開(kāi)發(fā)專(zhuān)項(xiàng)課題“激光拉曼光譜氣體分析儀的研發(fā)與應(yīng)用”(2012YQ160007)。