为了有效提高生物质焦油的降解率,弥补传统催化剂的不足,以铁矿粉作为焦油降解的催化剂,将焦油降解与铁矿还原相耦合,利用还原金属铁的催化作用,促进焦油降解转化,同时强化铁矿还原。以香草醛、萘和邻苯二酚为焦油模型化合物,探讨热解温度对模型化合物转化率、热解气体产量以及铁矿粉还原度的影响。结果表明,600~1 000℃范围内,铁矿粉作用下,香草醛、萘及邻苯二酚的转化率均随热解温度的升高而增加。相同实验条件下,铁矿粉对3种焦油模型化合物的催化活性由高到低依次为萘>香草醛>邻苯二酚。生物质焦油中的萘组分对铁矿还原效果较好,1 000℃铁矿还原度可达到78.5%。
在瓜胶体系中加入合成的可降解两亲性聚酯类纤维,可以在降低稠化剂浓度的条件下,保证压裂液的携砂能力。研究纤维不同加量、不同长度对体系中支撑剂沉降速度的影响,发现对于给定流体黏度,质量分数为0.2%,长度为6 mm的纤维能使支撑剂沉降速度降为原来的1/3,携砂性能优异。有机硼交联0.3%瓜胶压裂液(HPG),加入过硫酸铵50 mg/L并在80℃放置5h后,破胶残渣量为315mg/L,而该体系加入0.2%可降解纤维DF-后,破胶残渣量可减至160mg/L;同时岩心伤害率也由17.45%降至12.31%;在70℃、170s-1下剪切40min,其黏度仍保持在70mPa·s以上,抗剪切性能良好,能够满足现场施工需求。
从竹材加工剩余物竹屑中提取纤维素,然后制备羧甲基纤维素钠。采用Plackett-Burman(PB)设计与中心组合法对影响竹纤维羧甲基纤维素钠取代度的6个相关因素进行了研究,结果表明,关键因子为氢氧化钠与纤维素的质量比、氯乙酸钠与纤维素的质量比和醚化时间;建立此三因素对羧甲基纤维素钠取代度影响的二次回归模型,优化得到最佳制备条件是:氢氧化钠与纤维素的质量比为0.8、氯乙酸钠与纤维素的质量比为1.2,醚化时间为2 h。制得羧甲基纤维素钠的黏度为136mPa·s,取代度为0.93。利用扫描电镜、红外光谱、X射线衍射和热重分析等对制得样品进行表征。结果表明,利用廉价的竹屑可以制备高取代度的羧甲基纤维素钠。
基于Aspen Plus软件模拟,对醋酸-水体系进行萃取精馏的萃取剂N-甲基吡咯烷酮、N-甲基乙酰胺、己二腈、ε-己内酰胺4种萃取进行模拟比较,确定己二腈为最佳萃取剂并与文献一直采用N-甲基乙酰胺作为萃取剂相比,产品质量分数更高,塔的再沸器总热负荷为4 436.5 kW,再沸器总热负荷减少了32.1%。同时对己二腈萃取精馏醋酸-水体系模拟优化,参数结果为,萃取精馏塔塔板数为28,原料进料板为第13块,萃取剂的进料板为第3块,回流比为2,溶剂回收塔进料板为第3块,回流比为0.5。此参数下全流程模拟,产品冰醋酸的质量分数达到99.97%,水的出口质量分数达到99.9%。