本文主要研究内容
作者王波（2019）在《燃料添加剂甲缩醛和2，5-二甲基呋喃的氧化特性与安全性》一文中研究指出：甲缩醛(DMM)和2,5-二甲基呋喃(DMF)是近年来燃料领域广泛关注的两种潜在的燃料组分,其化学稳定性和化工安全性是重要的研究课题。为了它们的生产、贮存和使用安全,产品质量控制,有必要开展相关的氧化特性和安全性研究。本文主要的研究内容和取得的成果有如下几个方面:(1)甲缩醛在较低温度下的氧化反应特性。自行设计的小型密闭压力实验(MCPVT)能跟踪测定化学反应过程中的压力和温度变化。通过MCPVT监测对比DMM在氧气和氮气气氛下的压力和温度行为,考察了初期氧化反应,热分解反应特性,探索反应危险性本质。结果表明:DMM氧化过程分为三个阶段:首先DMM在较低温度下与氧气反应生成过氧化物,然后是过氧化物热分解,最后是热分解引发的深度氧化反应过程。实验中分离鉴定了DMM氧化生成的初级过氧化物:氢过氧化二甲氧基甲烷。该过氧化物缓慢分解开始温度为76.4 ℃,不可逆热分解初始温度(T0)为99.8 ℃,分解热(Qdsc)为2431.4 J·g-1,属于第五类放热危险品。当温度超过100 ℃时,氧化体系温度和压力显著上升,发生快速热分解反应。采用碘量法跟踪过氧化物生成和分解过程的浓度变化,当温度低于100 ℃C时,DMM在1Mpa氧气压力下反应240 min过氧化物浓度达到最大值:34808 ppm。(2)甲缩醛氧化反应安全性。MCPVT氧化实验采用阶梯升温的模式考察DMM的稳定性和氧化反应安全性。结果表明:在氮气条件下,DMM没有发生化学反应,是相对稳定的。在氧气条件下,DMM容易发生氧化反应。实验室模拟DMM氧化反应热失控,发现当温度为102 ℃时,氧化发生热失控,其特征是反应温度和压力的剧烈上升,热失控最大温度上升速率达到599.8℃·min-1 最大压力上升速率达到22.1MPa·min-1。(3)甲缩醛的氧化反应产物及可能途径。采用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)分析初期氧化反应和快速氧化反应产物,探索DMM氧化反应的可能途径。实验结果表明,初期氧化反应的产物主要有甲醛,甲酸,甲酸甲酯,二甲醚,甲醇和乙醛和氢过氧化二甲氧基甲烷;快速氧化反应的产物主要是甲醇,二乙醇酸,二甲基缩醛,乙二醇,乙烷,2-甲氧基乙氧基-乙酸和碳酸二甲酯等。因此,推测DMM氧化反应的可能途径:DMM在初始自氧化反应中生成过氧化物,过氧化物热分解完成初始自由基池浓度的积累;随着温度升高自由基池的释放加速DMM脱氢反应进程,表现为短暂的吸热;最后发生DMM深度氧化反应;在DMM氧化热分解过程中可能会导致反应的热失控,演变为可能的爆炸反应。(4)2,5-二甲基呋喃在较低温度下的氧化反应特性。采用MCPVT监测DMF氧化反应中的温度和压力行为;利用GC-MS联用仪分析了DMF氧化产物;使用核磁氢谱技术跟踪DMF的氧化开环过程。结果表明:在氧气充足的情况下,DMF氧化反应是一个剧烈放热、耗氧过程,初始放热温度T0为81.9 ℃,放热温度上升速率最大值达到23.4℃·min-1;在低氧压条件下,DMF常温下氧化是一个缓慢的过程,但过氧化物的生成随温度升高到52 ℃发生热分解反应,造成反应体系压力和温度突变;到60.4 ℃引发DMF快速氧化反应。DMF主要的氧化产物为反式3-己烯-2,5-二酮,具有光异构性质,在紫外光照射下会发生顺反异构,转化为顺式3-己烯-2,5-二酮,DMF氧化开环过程与之相反。(5)DMF初期氧化反应动力学及过氧化物。采用常压氧化装置考察了DMF和氧气在40-90 ℃温度范围内氧化初期的反应动力学。结果表明:DMF氧化初期呈现表观一级反应;表观活化能为29.08 kJ·mol-1。采用碘量法跟踪DMF氧化过程中过氧化物的浓度变化,发现DMF可以在75 ℃左右氧化生成浓度较高的过氧化物,过氧化值最大值可达16348 ppm。DMF过氧化物的薄层色谱(TLC)分析表明:DMF在60 ℃以下自氧化生成一种主要初级过氧化物,随着温度上升DMF初级过氧化物分解产生多种过氧化物,DMF过氧化物在100 ℃以上温度快速分解,形成氧化产物。(6)2,5-二甲基呋喃氧化和热分解反应的危险性。DMF氧化会生成多种过氧化物包含于固体产物之中。采用差示扫描量热仪(DSC)和MCPVT考察DMF固体产物的热分解性质和危险程度。结果表明:DMF过氧化物热分解不可逆起始温度T0为58.8 ℃,分解热为1982.29 J·g-1。MCPVT测试显示DMF固体产物的热分解是一个剧烈的放热,压力上升过程;起始分解温度为90.2 ℃,放热最大温度上升速率为9.9 ℃·s-1,最大压力上升速率达到291 kPa·s-1,具有较高的危险性。热分解生成产物主要是一氧化碳(16.8%),二氧化碳(30.1%),甲酸(20.2%),乙酸(12.6%)以及甲酸甲酯(8.9%);DMF放大恒温氧化实验表明,在1 Mpa氧气压力下反应,过氧化物的生成和热分解会导致DMF氧化在100℃发生爆燃。
Abstract
jia su quan (DMM)he 2,5-er jia ji fu nan (DMF)shi jin nian lai ran liao ling yu an fan guan zhu de liang chong qian zai de ran liao zu fen ,ji hua xue wen ding xing he hua gong an quan xing shi chong yao de yan jiu ke ti 。wei le ta men de sheng chan 、zhu cun he shi yong an quan ,chan pin zhi liang kong zhi ,you bi yao kai zhan xiang guan de yang hua te xing he an quan xing yan jiu 。ben wen zhu yao de yan jiu nei rong he qu de de cheng guo you ru xia ji ge fang mian :(1)jia su quan zai jiao di wen du xia de yang hua fan ying te xing 。zi hang she ji de xiao xing mi bi ya li shi yan (MCPVT)neng gen zong ce ding hua xue fan ying guo cheng zhong de ya li he wen du bian hua 。tong guo MCPVTjian ce dui bi DMMzai yang qi he dan qi qi fen xia de ya li he wen du hang wei ,kao cha le chu ji yang hua fan ying ,re fen jie fan ying te xing ,tan suo fan ying wei xian xing ben zhi 。jie guo biao ming :DMMyang hua guo cheng fen wei san ge jie duan :shou xian DMMzai jiao di wen du xia yu yang qi fan ying sheng cheng guo yang hua wu ,ran hou shi guo yang hua wu re fen jie ,zui hou shi re fen jie yin fa de shen du yang hua fan ying guo cheng 。shi yan zhong fen li jian ding le DMMyang hua sheng cheng de chu ji guo yang hua wu :qing guo yang hua er jia yang ji jia wan 。gai guo yang hua wu huan man fen jie kai shi wen du wei 76.4 ℃,bu ke ni re fen jie chu shi wen du (T0)wei 99.8 ℃,fen jie re (Qdsc)wei 2431.4 J·g-1,shu yu di wu lei fang re wei xian pin 。dang wen du chao guo 100 ℃shi ,yang hua ti ji wen du he ya li xian zhe shang sheng ,fa sheng kuai su re fen jie fan ying 。cai yong dian liang fa gen zong guo yang hua wu sheng cheng he fen jie guo cheng de nong du bian hua ,dang wen du di yu 100 ℃Cshi ,DMMzai 1Mpayang qi ya li xia fan ying 240 minguo yang hua wu nong du da dao zui da zhi :34808 ppm。(2)jia su quan yang hua fan ying an quan xing 。MCPVTyang hua shi yan cai yong jie ti sheng wen de mo shi kao cha DMMde wen ding xing he yang hua fan ying an quan xing 。jie guo biao ming :zai dan qi tiao jian xia ,DMMmei you fa sheng hua xue fan ying ,shi xiang dui wen ding de 。zai yang qi tiao jian xia ,DMMrong yi fa sheng yang hua fan ying 。shi yan shi mo ni DMMyang hua fan ying re shi kong ,fa xian dang wen du wei 102 ℃shi ,yang hua fa sheng re shi kong ,ji te zheng shi fan ying wen du he ya li de ju lie shang sheng ,re shi kong zui da wen du shang sheng su lv da dao 599.8℃·min-1 zui da ya li shang sheng su lv da dao 22.1MPa·min-1。(3)jia su quan de yang hua fan ying chan wu ji ke neng tu jing 。cai yong qi xiang se pu -zhi pu lian yong yi (GC-MS)fen xi chu ji yang hua fan ying he kuai su yang hua fan ying chan wu ,tan suo DMMyang hua fan ying de ke neng tu jing 。shi yan jie guo biao ming ,chu ji yang hua fan ying de chan wu zhu yao you jia quan ,jia suan ,jia suan jia zhi ,er jia mi ,jia chun he yi quan he qing guo yang hua er jia yang ji jia wan ;kuai su yang hua fan ying de chan wu zhu yao shi jia chun ,er yi chun suan ,er jia ji su quan ,yi er chun ,yi wan ,2-jia yang ji yi yang ji -yi suan he tan suan er jia zhi deng 。yin ci ,tui ce DMMyang hua fan ying de ke neng tu jing :DMMzai chu shi zi yang hua fan ying zhong sheng cheng guo yang hua wu ,guo yang hua wu re fen jie wan cheng chu shi zi you ji chi nong du de ji lei ;sui zhao wen du sheng gao zi you ji chi de shi fang jia su DMMtuo qing fan ying jin cheng ,biao xian wei duan zan de xi re ;zui hou fa sheng DMMshen du yang hua fan ying ;zai DMMyang hua re fen jie guo cheng zhong ke neng hui dao zhi fan ying de re shi kong ,yan bian wei ke neng de bao zha fan ying 。(4)2,5-er jia ji fu nan zai jiao di wen du xia de yang hua fan ying te xing 。cai yong MCPVTjian ce DMFyang hua fan ying zhong de wen du he ya li hang wei ;li yong GC-MSlian yong yi fen xi le DMFyang hua chan wu ;shi yong he ci qing pu ji shu gen zong DMFde yang hua kai huan guo cheng 。jie guo biao ming :zai yang qi chong zu de qing kuang xia ,DMFyang hua fan ying shi yi ge ju lie fang re 、hao yang guo cheng ,chu shi fang re wen du T0wei 81.9 ℃,fang re wen du shang sheng su lv zui da zhi da dao 23.4℃·min-1;zai di yang ya tiao jian xia ,DMFchang wen xia yang hua shi yi ge huan man de guo cheng ,dan guo yang hua wu de sheng cheng sui wen du sheng gao dao 52 ℃fa sheng re fen jie fan ying ,zao cheng fan ying ti ji ya li he wen du tu bian ;dao 60.4 ℃yin fa DMFkuai su yang hua fan ying 。DMFzhu yao de yang hua chan wu wei fan shi 3-ji xi -2,5-er tong ,ju you guang yi gou xing zhi ,zai zi wai guang zhao she xia hui fa sheng shun fan yi gou ,zhuai hua wei shun shi 3-ji xi -2,5-er tong ,DMFyang hua kai huan guo cheng yu zhi xiang fan 。(5)DMFchu ji yang hua fan ying dong li xue ji guo yang hua wu 。cai yong chang ya yang hua zhuang zhi kao cha le DMFhe yang qi zai 40-90 ℃wen du fan wei nei yang hua chu ji de fan ying dong li xue 。jie guo biao ming :DMFyang hua chu ji cheng xian biao guan yi ji fan ying ;biao guan huo hua neng wei 29.08 kJ·mol-1。cai yong dian liang fa gen zong DMFyang hua guo cheng zhong guo yang hua wu de nong du bian hua ,fa xian DMFke yi zai 75 ℃zuo you yang hua sheng cheng nong du jiao gao de guo yang hua wu ,guo yang hua zhi zui da zhi ke da 16348 ppm。DMFguo yang hua wu de bao ceng se pu (TLC)fen xi biao ming :DMFzai 60 ℃yi xia zi yang hua sheng cheng yi chong zhu yao chu ji guo yang hua wu ,sui zhao wen du shang sheng DMFchu ji guo yang hua wu fen jie chan sheng duo chong guo yang hua wu ,DMFguo yang hua wu zai 100 ℃yi shang wen du kuai su fen jie ,xing cheng yang hua chan wu 。(6)2,5-er jia ji fu nan yang hua he re fen jie fan ying de wei xian xing 。DMFyang hua hui sheng cheng duo chong guo yang hua wu bao han yu gu ti chan wu zhi zhong 。cai yong cha shi sao miao liang re yi (DSC)he MCPVTkao cha DMFgu ti chan wu de re fen jie xing zhi he wei xian cheng du 。jie guo biao ming :DMFguo yang hua wu re fen jie bu ke ni qi shi wen du T0wei 58.8 ℃,fen jie re wei 1982.29 J·g-1。MCPVTce shi xian shi DMFgu ti chan wu de re fen jie shi yi ge ju lie de fang re ,ya li shang sheng guo cheng ;qi shi fen jie wen du wei 90.2 ℃,fang re zui da wen du shang sheng su lv wei 9.9 ℃·s-1,zui da ya li shang sheng su lv da dao 291 kPa·s-1,ju you jiao gao de wei xian xing 。re fen jie sheng cheng chan wu zhu yao shi yi yang hua tan (16.8%),er yang hua tan (30.1%),jia suan (20.2%),yi suan (12.6%)yi ji jia suan jia zhi (8.9%);DMFfang da heng wen yang hua shi yan biao ming ,zai 1 Mpayang qi ya li xia fan ying ,guo yang hua wu de sheng cheng he re fen jie hui dao zhi DMFyang hua zai 100℃fa sheng bao ran 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自广西大学的王波，发表于刊物广西大学2019-10-14论文，是一篇关于甲缩醛论文,二甲基呋喃论文,过氧化物论文,热失控论文,爆炸反应论文,广西大学2019-10-14论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自广西大学2019-10-14论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。