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甲烷直接氧化制甲醇研究进展概述

韩宝斋 , 杨扬 , 许妍妍 , U. J. Etim , 乔柯 , 许本静 , 阎子峰

催化学报 doi:10.1016/S1872-2067(15)61097-X

目前，天然气转化为高附加值化工产品的应用越来越受到人们关注.甲烷作为天然气的主要成分，其转化和应用是天然气化工领域的重要研究方向.而甲烷直接氧化制甲醇长久以来一直是研究重点.甲烷直接氧化制甲醇与传统的甲烷二步法间接转化相比，有节能和工艺简化的突出特点.然而，甲醇直接氧化制甲醇过程所面临的主要问题有：(1)甲烷分子的活化能很高，需要苛刻的操作条件才能活化参与反应；(2)反应进行的程度难以控制，生成的甲醇会进一步被氧化生成较多副产物，大大降低甲醇收率.因此，高效活化甲烷分子和抑制甲醇深度氧化是促进该过程工业化的重要研究内容.本文主要论述了非均相、气相均相和液相体系中甲烷直接氧化制甲醇的研究进展.在甲烷非均相氧化过程中，采用过渡金属氧化物作为催化剂在高温条件下催化甲烷部分氧化反应，其中，钼系和铁系催化剂的研究最为广泛.研究表明， MoO3可作为催化剂的主要活性组分，尤以 MoO3/Ga2O3催化剂性能最好，得到甲醇收率最高.在铁系催化剂中， Fe-ZSM-5 ；催化反应的甲醇选择性和收率都相对较高；但是每次反应后催化剂都需要重新活化，这种间歇性操作会增加成本，不利于工业化应用.总之，甲烷的非均相氧化过程存在易形成金属聚集体、催化剂选择性低以及甲醇收率低(5%)等问题，需要深入系统地研究解决.然而，与非均相氧化过程相比，操作较为简单的甲烷气相均相氧化作为目前最有工业前景的过程受到越来越多关注.在此过程中，影响反应的主要因素有反应器、反应条件(反应压力、反应温度和反应时间等)以及添加的介质等.反应器的特殊设计需要考虑的方面有反应产物的分离与转移、反应热的移除以有效提高甲烷的转化率，比如膜反应器对物质的分离作用.反应压力对反应过程的影响较为复杂.基于动力学因素，提高反应压力可以较大幅度地增加甲醇收率，同时最佳反应温度降低，但是，当压力高于8.0 MPa时，设备成本消耗大幅增加.另外，研究表明，进料中加入 NOx作为添加介质可以提高甲烷转化率和甲醇选择性，同时降低初始反应温度.与前两个氧化体系相比，液相均匀氧化过程能够获得较高的甲烷转化率与甲醇选择性.但是液相体系中强腐蚀性介质的使用增加了设备成本，阻碍了该过程工业化的应用进程.因此，促进液相体系工业化的关键就是开发绿色高效的催化剂.

关键词: 甲烷 , 直接氧化 , 甲醇 , 多相氧化 , 气相均相氧化 , 液相催化氧化

确定雷达罩设计许用值的方法研究

周春苹 , 李兴德 , 朱杉

玻璃钢/复合材料

按照CCAR25.613条款“材料与结构许用值”的要求,民用飞机雷达罩需进行许用值设计.本文通过研究确定了进行雷达罩玻璃纤维复合材料设计许用值试验的试验项目、试验采用的标准、试验环境、试验件数量以及试验数据的处理方法等,并将采用ASTM标准测试得到的许用值试验数据与用GB标准得到的测试数据进行了比较.结果表明,按照ASTM标准进行玻璃纤维复合材料结构设计许用值试验得到的数据分散性小,许用值的测试数据高,避免了采用国内标准导致的性能数据低的情况.该设计许用值已成功应用于新型涡扇支线飞机雷达罩的设计和静力试验.

关键词: 雷达罩 , 玻璃纤维复合材料 , 结构许用值

复合材料飞机结构材料和设计许用值的确定方法

冯振宇 , 邹田春 , 郝鹏 , 杜洪增 , 田秀云

宇航材料工艺 doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2011.05.004

分析国内外复合材料飞机结构材料许用值、设计许用值的确定原则和方法,研究给出了复合材料结构材料许用值的表征和应用、试验以反试验数据的统计分析方法,以及静强度、疲劳强度、损伤容限和修理设计许用值的确定方法.

关键词: 飞机结构 , 复合材料 , 材料许用值 , 设计许用值

35CrMoV钢硬度概率分布与抗拉强度设计许用值预测分析

马延辉 , 张天会 , 李华英 , 徐人平

材料开发与应用 doi:10.3969/j.issn.1003-1545.2011.03.003

采用最小二乘法和K-S检验方法进行分布拟合检验,在求得35CrMoV钢硬度和抗拉强度正态分布的基础上,对其硬度和抗拉强度关系进行相关性研究,运用线性相关系数判断硬度和抗拉强度之间具有强正线性相关关系.运用正态代数运算方法,从硬度的概率分布估计抗拉强度的概率分布,预测其设计许用值,并与从抗拉强度概率分布计算得到的设计许用值进行分析比较,预测的结果均值误差较小,方差误差较大,故求得的设计许用值有一定的误差.

关键词: 布氏硬度 , 抗拉强度 , 35CrMoV钢 , 设计许用值 , 概率分布

低速冲击下复合材料层板压缩许用值

杨旭 , 何为 , 韩涛 , 王进

复合材料学报

为评估航空结构中常用的T300级和T800级2种碳纤维/环氧树脂复合材料层压板的冲击后压缩许用值,对2种材料体系下具有不同厚度及铺层的层板进行了低速冲击和冲击后压缩试验;讨论了冲击能量、凹坑深度、损伤面积及冲击后剩余压缩强度等之间的关系,以及厚度、铺层、表面防护等因素对其造成的影响;重点关注了2种材料体系下各组层板的目视勉强可见冲击损伤(BVID)形成条件以及含BVID层板的剩余强度.结果表明:厚度及铺层对层板的凹坑深度-冲击能量关系影响较大,而对冲击后压缩强度-凹坑深度及冲击后压缩破坏应变-凹坑深度关系影响较小,且在相同铺层比例下,BVID对应的冲击能量随厚度近似呈线性增长.X850层板的损伤阻抗性能明显优于CCF300/5228层板的,但二者损伤容限性能相当.加铜网、涂漆等表面处理显著提高了层板的损伤阻抗,但对损伤容限性能影响不大;在损伤不超过BVID时,所有CCF300/5228试件的压缩破坏应变均大于4 000με,而X850材料体系下压缩破坏应变均在3 000με之上.

关键词: 压缩许用值 , 低速冲击 , 冲击后压缩 , 目视勉强可见冲击损伤 , 凹坑深度 , 表面防护

SW220/430LV复合材料拉-拉疲劳强度材料许用值试验研究

陈国涛 , 梅志远 , 李华东

玻璃钢/复合材料

拉伸强度材料许用值是开展舰用复合材料结构设计所需的重要指标参量.SW220/430LV复合材料是目前较为常用的舰用复合材料体系之一.首先依据规范GB/T 1447-2005开展0°/90°铺层试件拉伸强度试验研究,并根据B基准值要求,得出拉伸强度基准值XT.在此基础上,分别针对不同折减系数条件下的载荷值,开展拉-拉疲劳特性、疲劳承载后剩余强度/刚度试验研究,并同时探讨了载荷特征、应力比、加载频率、疲劳周期等对SW220/430LV复合材料疲劳特性的影响规律.研究结果表明,当计及结构疲劳承载时,SW220/430LV复合材料拉伸强度材料许用值可取为0.45XT.

关键词: 拉伸强度材料许用值 , SW220/430LV复合材料 , 拉-拉疲劳 , 折减系数 , 剩余刚度

煤矿区地下水稀土元素地球化学特征:以皖北许疃矿为例

陈松 , 桂和荣

中国稀土学报 doi:10.11785/S1000-4343.20170217

为了解煤矿区地下水稀土元素地球化学特征,采集了许疃煤矿3个含水层水样,进行常规离子和稀土元素测试,探讨了稀土组成及元素异常特征,结果表明:许疃矿3个含水层呈碱性,pH值平均为8.7,地下水中阴离子以HCO3为主,阳离子以K++Na+为主.Ca2+和Mg2含量在灰岩水中最大,Na++K+浓度在煤系水中最高.地下水中稀土总量偏低(∑REE =0.023 ～0.251 μg.L 1),经后太古宙平均页岩标准化,表现为轻稀土亏损,重稀土富集,所有样品均表现为明显的Eu正异常,多数样品表现为Ce和Y负异常;这些特征受到多种因素控制,其中Ce负异常受到地下水pH值影响,而Eu异常受长石类矿物溶解的影响,Y负异常和较低的Y/Ho值与Ca2+浓度密切相关,受到围岩作用的影响.这些特征及影响因素表明利用稀土元素特征进行矿井水源识别具有一定的可行性.

关键词: 稀土元素 , 地球化学 , 地下水 , 许疃煤矿