高校化学工程学报

Journal of Chemical Engineering of Chinese Universities

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国际刊号:1003-9015
国内刊号:33-1141/TQ
主管单位: 国家教育部
主办单位: 浙江大学
主    编: 陈 纪 忠
编委会主任委员: 姚 善 泾
编辑出版:《高校化学工程学报》编辑部
地    址:杭州 浙江大学玉泉校区,化学工程与生物工程学院
邮    编:310027
电    话:0571—87951235
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国外发行:中国国际图书贸易集团有限公司 (北京市海淀区车公庄西路35号,邮编100048)          

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综述

  • 生物质基2,5-二甲基呋喃制备对二甲苯的研究进展

    高哲邦1;冯云超1;曾宪海1;孙勇1;唐兴1;雷廷宙2;林鹿1

    对二甲苯(<i>p</i>-Xylene,pX)是一种十分重要的化工原料,其主要用途是生产对苯二甲酸(terephthalic acid,TA)和对苯二甲酸酯等聚合物单体产品。pX目前主要从石油化工路径制备得到。为了利用生物质资源绿色可持续地生产pX,从生物质基2,5-二甲基呋喃(2,5-Dimethylfuran,DMF)经Diels-Alder和脱水反应制备pX近年来逐渐成为研究热点。研究综述了近年来以生物质基DMF制备pX的研究进展,分析了该技术路线中催化体系和溶剂体系等方面的现状,并对生物质pX合成路径的发展趋势和前景进行展望。

    2019年02期 253-262页 [查看摘要][在线阅读][下载 428K]
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  • 氮杂芳环N-氨化物及其含能衍生物研究进展

    李亚南;常佩;王彬;陈涛;胡建建;张红武;李普瑞;王伯周

    氮杂芳环化合物因其具有氮含量高、正生成热大、爆轰性能优良等特点,在新型含能材料研究领域备受关注,综述了氮杂芳环<i>N</i>-氨化物及其含能衍生物,包括<i>N</i>-三硝基乙氨基衍生物、<i>N</i>-硝胺基衍生物和含N-N=N-N结构衍生物的合成及性能研究进展,并展望了未来研究及应用方向。

    2019年02期 263-273页 [查看摘要][在线阅读][下载 441K]
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化工热力学与基础数据

  • 基于K-K方程的CO2-离子液体吸收制冷工质对相平衡特性预测

    彭丽;武卫东;吴俊;汪力

    基于Krichevsky-Kasarnovsky(K-K)方程,首先通过将实验测得的溶解度数据与K-K方程相关联,得到不同温度下CO<sub>2</sub>的亨利常数和无限稀释偏摩尔体积,然后运用改进的K-K(MKK)方程计算了温度为293.15~333.15 K及压力为0~5.0 MPa内CO<sub>2</sub>在离子液体[emim][FAP]、[bmim][FAP]和[hmim][FAP]中的溶解度。结果表明:降低温度和升高压力都有助于提高CO<sub>2</sub>的溶解度;同族离子液体阳离子的烷基链长度越长,CO<sub>2</sub>的溶解度越大;当压力为5 MPa及温度为293.15 K时,CO<sub>2</sub>在离子液体[hmim][FAP]中的溶解度值达到最大值为0.764 1;在相同条件下,CO<sub>2</sub>在以上3种离子液体中的亨利常数与CO<sub>2</sub>的溶解度大小次序相反,表明亨利常数越小,溶解度越大。由MKK方程计算得到的CO<sub>2</sub>在3种离子液体中的溶解度值与实验值之间的总相对偏差绝对平均值分别为1.55%、2.09%和2.73%,表明MKK方程能以较好的精度预测CO<sub>2</sub>在所研究离子液体中的溶解度。

    2019年02期 274-282页 [查看摘要][在线阅读][下载 316K]
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  • 煤溶胀前后溶解度参数变化研究

    赵丽1;2;王强1;2;马晓红2;马空军1;2

    选择6种性质不同的溶剂作为溶胀剂,对烟煤进行了溶胀预处理。对溶胀前后煤样进行了形貌分析、红外分析及溶解度参数测定,并考察了直接加氢液化效果。结果表明,溶剂溶胀预处理未破坏煤大分子结构,而煤的微观形貌变得疏松。所选6种溶剂中,<i>N</i>,<i>N</i>-二甲基甲酰胺(DMF)与煤二者之间的溶解度参数差值最小,DMF对煤溶胀效果也最好,溶胀度达1.71。同时,6种溶胀煤中,经DMF溶胀煤样(C<sub>DMF</sub>)的溶解度参数值最低,直接液化性能最好。相比于原煤(C<sub>R</sub>),C<sub>DMF</sub>的溶解度参数降低了2.73%,气产率降低了89.71%,液产率和转化率分别提高了27.48%和5.35%。

    2019年02期 283-289页 [查看摘要][在线阅读][下载 591K]
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传递现象与单元操作

  • 细颗粒在蒸汽冷凝相变过程中的长大特性

    刘润哲;朱诗杰;钟欣;孟德喜;陆海峰;陈雪莉

    为获得细颗粒在水蒸气冷凝过程中的长大规律,借助自行搭建的细颗粒生长管实验平台,研究了不同过饱和度、细颗粒长大时间、初始数浓度和初始粒径分布对不同润湿性细颗粒在蒸汽冷凝相变过程中长大特性的影响。结果表明:过饱和度和颗粒长大时间对不同润湿性细颗粒尤其是亲水性颗粒的长大影响显著;当过饱和度和颗粒长大时间相同时,初始粒径分布相近的颗粒长大率均随其接触角的增大而减小,并且亲水性颗粒长大率的减小趋势更显著。亲水性细颗粒初始数浓度的增加不利于蒸汽在细颗粒表面凝结;亲水性细颗粒初始粒径越小,长大效果越好,当过饱和度为1.49、长大时间为1 s时,长大率可以达到144%。

    2019年02期 290-297页 [查看摘要][在线阅读][下载 377K]
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  • 旋梯式螺旋折流板换热器预热水煤浆的流动与换热性能

    王斯民1;叶树沛1;肖娟1;宋晨1;张早校1;文键2

    对进入气化炉前的水煤浆预热可以提高气化效率和降低氧耗。提出采用旋梯式螺旋折流板换热器预热水煤浆,水煤浆在换热器壳侧流动,导热油作为热流体在管侧流动。基于实验,研究了在换热器壳侧预热水煤浆的可行性、导热油定性温度和水煤浆流量对流动换热性能的影响,得到了壳侧传热和阻力系数关联式。实验结果表明,水煤浆在换热器壳侧流动换热是完全可行的;提高导热油定性温度可以提高水煤浆温升和总传热系数,同时降低壳侧压降;提高水煤浆流量可以提高总传热系数,但是壳侧压降增大。研究结果为开展水煤浆预热设备的研究提供了基础,对水煤浆预热的工况选择具有重要意义。

    2019年02期 298-307页 [查看摘要][在线阅读][下载 485K]
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  • 液-液喷射器性能优化及内部流动特性分析

    别海燕1;黎垚圻1;安维中1;林子昕1;郝宗睿2

    为了探索液-液喷射器的性能优化问题,改变喷射器喷嘴结构和射流类型,设计并建立了4种喷射器的三维模型,采用大涡模拟方法对4种模型进行模拟,得到各喷射器的内部流动特性及工作性能。工作流体从喷嘴射入吸入室,压力沿轴线呈现对称性的下降趋势,使得引射流体被卷吸进入喷射器并与工作流体进行掺混。随着两股流体的混合,势流核心区缩小,中速流体区域扩大,最终在扩散段内完成混合。通过分析各喷射器的内部流动特性,比较出4种喷射器的性能优劣。结果表明:椭圆喷嘴脉冲射流喷射器的卷吸性能、混合性能、效率均优于其他3种喷射器。

    2019年02期 308-314页 [查看摘要][在线阅读][下载 540K]
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  • RFCC沉降器内流动及传热过程的数值模拟

    刘英杰1;卢春喜2

    针对重油催化裂化(RFCC)沉降器结焦问题,采用计算流体力学方法,建立了一套160万吨/年工业重油催化裂化(RFCC)沉降器油气流动和传热的数学模型。通过模拟研究考察了沉降器内的速度、温度以及油气分压分布,结果表明,油气运动速度低、分压大易导致结焦。通过计算粗旋、顶旋以及汽提段等各部分油气在沉降器内的停留时间分布发现,粗旋料腿处进入沉降器的油气含量高且停留时间很长,对沉降器结焦的影响最大,因此降低粗旋料腿处进入沉降器内的油气量是防结焦的关键。

    2019年02期 315-320页 [查看摘要][在线阅读][下载 450K]
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  • 喷嘴距对喷射器及双蒸发压缩/喷射制冷系统性能的影响研究

    史海路1;刘华东1;2;魏新利1;2;李春何1;张羽翔1

    采用自行设计加工的变喷嘴距喷射器,在双蒸发压缩/喷射制冷实验平台上,研究了喷嘴距对喷射器和系统性能的影响规律,并与传统压缩制冷循环的性能进行对比。研究结果表明:喷射器存在一个最优喷嘴距能使引射系数(<i>μ</i>)、升压比(PLR)、系统性能系数(COP)和压缩比(CR)均达到最大值;在所研究的工况范围内,最优喷嘴距为-5 mm,与喷嘴距为+15 mm相比,<i>μ</i>最大可提高24.56%,PLR最大可提高7.34%,COP最大可提高11.5%,CR最大降低了3.47%;在不同冷却水进水温度和冷媒水进水温度下,双蒸发压缩/喷射制冷循环比传统压缩制冷循环性能更优,COP最大可分别提高33.97%和24.73%。研究结果可为双蒸发压缩/喷射制冷系统喷射器设计和系统运行参数优化提供参考。

    2019年02期 321-328页 [查看摘要][在线阅读][下载 578K]
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  • 含氮气的甲烷蒸汽冷凝过程的数值模拟

    张莉莉1;张冠敏1;毛文龙2;张井志1;田茂诚1

    为求解竖直壁面上含氮气的甲烷蒸汽冷凝流动传热传质规律,基于扩散理论建立了数值计算模型。利用Volume of Fluid(VOF)方法追踪气液界面,根据气液界面质量守恒方程自定义用户函数求解相变过程中的质量与能量源相,对氮气<i>w</i>(N<sub>2</sub>)=0%、0.869%、1.733%、3.441%、8.417%、11.616%、16.249%以及壁面过冷度为5 K、10 K、15 K和20 K的工况进行了模拟计算。结果表明,氮气的存在使得甲烷蒸汽的冷凝传热系数显著下降(过冷度为10 K时,3.441%的氮气导致传热系数下降约70%);在计算工况下,液膜厚度相比于混合气体层的厚度小两个数量级,蒸汽穿过混合气体层的扩散热阻是整个传热过程的主要热阻。

    2019年02期 329-337页 [查看摘要][在线阅读][下载 364K]
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  • 旋流场中小颗粒污染物凝并及运动特性研究

    吴然1;2;张琳1;2;许伟刚1;2;卜诗1;2;柳林1;2

    为研究旋流对小颗粒凝并过程的影响,研究通过整合Lech Gmachowski Brown凝并核模型、湍流凝并核模型和XIAO提出的剪切破碎核模型,建立了一个考虑剪切流影响的适用于全粒径范围的颗粒凝并模型。首先计算了初始粒径为0.5 μm的颗粒凝并效率,对比前人实验数据,验证了新模型对于湍流场过渡区内颗粒凝并行为的适应性。然后考察了旋流运动对亚微米和微米级颗粒凝并的影响,结果表明,旋流影响了亚微米级颗粒的自由扩散,促使不同粒径颗粒分离,从而降低凝并效率;对于微米级颗粒,旋流增加了小颗粒的碰撞概率,但无法提升凝并效果,旋流速度越高,凝并效果越差;在旋流场中设置轴向扰流板,可以改善小颗粒凝并效果。

    2019年02期 338-345页 [查看摘要][在线阅读][下载 435K]
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  • 基于直接矩积分方法的超细颗粒流态化特性研究

    陈巨辉1;2;黎嘉豪1;王帅3;于广滨1;胡汀2;林枫2;李九如1

    采用欧拉-欧拉气固双流体模型,基于颗粒动理学理论,利用直接矩积分方法求解颗粒数平衡方程,建立颗粒数量与连续性方程、动量方程之间的关系,数值模拟流化床内不同初始粒径的超细颗粒运动、聚并的动态过程,给出了聚团在流动过程中浓度和速度的分布情况,展示了床内各阶矩的变化情况,比较了不同初始粒径对聚团浓度分布影响。研究表明,同一粒径颗粒,随着床层高度的增加,颗粒浓度达到平衡状态需要的时间减短;不同粒径颗粒,随着初始粒径的增加,颗粒浓度减小的速率随着床层高度上升加快,颗粒聚团尺寸达到稳定状态的时间减少,床内颗粒速度逐渐减小,聚团向床层底部聚集的速度增加,床层底部颗粒浓度和颗粒粒径逐渐增加。

    2019年02期 346-354页 [查看摘要][在线阅读][下载 590K]
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反应工程

  • Ziegler-Natta催化剂催化的丙烯/1-丁烯共聚:催化特性和动力学模型

    郑征1;杨以琳1;黄凯1;张军伟2;介素云1;李伯耿1

    为了研究Ziegler-Natta催化剂的多活性中心催化特性和动力学特性,进行了在其作用下的丙烯/1-丁烯共聚实验,估算了单体表观竞聚率以反映共单体插入能力,聚合物分子量分布去卷积成Flory组分,提出用双活性中心模型描述聚合过程中的丙烯消耗速率。结果表明,随1-丁烯初始进料浓度的提高,聚合活性先降低后增高;聚合物分子量随1-丁烯初始进料浓度的提高而降低、随聚合时间的延长而略微升高。五活性中心的Flory分布函数足够描述聚合物分子量分布,根据动力学特性将催化体系内活性中心分成两类,该双活性中心模型可以很好地描述聚合过程中丙烯消耗速率,也吻合分子量分布去卷积计算出的组分质量分率。

    2019年02期 355-363页 [查看摘要][在线阅读][下载 573K]
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  • 酸碱协同催化甘油制备二甘油的研究

    钱行;陈倩霞;王兰;汪之禾;陆向红;计建炳

    为了提高甘油醚化制备二甘油的选择性和收率,提出酸碱协同催化甘油制备二甘油的方法。首先以K<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>为催化剂,通过单因素和正交实验优化工艺条件:反应温度230℃、催化剂(K<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>)用量2.7 g、反应时间3 h。在优化工艺条件下,对K<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>中添加活性Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>产生酸碱协同催化及甘油聚合反应动力学进行研究。相对于碱催化,酸碱协同催化下甘油转化率从30.4%提高到39.4%,二甘油收率从23.0%提高到30.2%。甘油聚合生成二甘油的反应活化能从K<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>催化时的137.71降低到了123.35 kJ&#183;mol<sup>-1</sup>。结果表明,酸碱协同催化优于单一的碱催化。

    2019年02期 364-371页 [查看摘要][在线阅读][下载 342K]
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  • 氟磷灰石碳热还原过程及动力学研究

    曹任飞1;2;李银1;2;夏举佩1;2;李宛霖1;2;韩跃伟1;2

    为探明电炉法黄磷的反应历程,采用纯物质模拟电炉法黄磷生产,并使用HSC热力学软件、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等分析方法对该过程进行辅助研究。HSC和XRD分析结果表明氟磷灰石碳热还原反应历程如下:Ca<sub>5</sub>(PO<sub>4</sub>)<sub>3</sub>F优先与SiO<sub>2</sub>发生脱氟反应生成Ca<sub>3</sub>(PO<sub>4</sub>)<sub>2</sub>,而Ca<sub>3</sub>(PO<sub>4</sub>)<sub>2</sub>又被碳还原产生CaO,并结合SiO<sub>2</sub>形成钙硅酸盐,而F最终以SiF<sub>4</sub>(g)的形式排出体系;动力学分析结果表明氟磷灰石的碳热还原反应是一个变级反应,反应级数随温度升高而降低,反应速率随温度升高而增大,随时间增大而降低,其反应活化能为188.96 kJ&#183;mol<sup>-1</sup>,表明是一个高能耗反应;渣相SEM分析结果表明随着温度的升高,体系的液相逐渐增多,物质扩散加快,导致反应速率增大,这与动力学分析结果相一致。

    2019年02期 372-379页 [查看摘要][在线阅读][下载 623K]
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  • 连续反应精馏法合成席夫碱及其动力学研究

    陈建;余欣;车圆圆;庞冲;张茂生

    针对间歇法合成席夫碱转化率低、放大效应明显、能耗高等问题,为实现工艺放大并优化工业生产过程,提出测定动力学参数并采用连续反应精馏法进行合成。以2-甲基-6-乙基苯胺和甲氧基丙酮为原料,采用间歇法在不同温度下合成了<i>N</i>-(2-甲基-6-乙基苯基)-1-甲氧基丙基-2-亚胺;同时,对连续反应精馏合成过程中反应的回流比、进料位置、进料速度和反应时间等因素进行了讨论。结果表明该反应为拟二级动力学过程,首次获得了不同温度下的反应速率常数、计算出活化能<i>E</i><sub>a</sub>=17.63 kJ&#183;mol<sup>-1</sup>,指前因子<i>A</i> =0.801 0 L&#183;(mol&#183;min)<sup>-1</sup>,还确定了连续反应精馏法的最佳反应条件。此外,该方法也适用于其他多种席夫碱的合成,所制备的目标产物收率均较间歇法高。

    2019年02期 380-387页 [查看摘要][在线阅读][下载 1250K]
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  • 自缩合可逆络合聚合制备支化聚甲基丙烯酸甲酯

    杨宏军1;常贺1;宋肄业2;王中睿1;黄文艳1;薛小强1;蒋其民1;蒋必彪1;2

    以对氯甲基苯乙烯(VBC)和碘化钠(NaI)反应原位生成引发剂单体,经自缩合可逆络合聚合(SCVP-RCMP)一步法制备了支化聚甲基丙烯酸甲酯。通过核磁共振(NMR)和三检测凝胶渗透色谱(TD-GPC)对聚合物和聚合反应过程进行了分析和表征。结果表明,模型化合物苄氯(BzCl)在80℃与碘化钠(NaI)反应10 min就完全转化成苄碘。VBC能与NaI反应并成功引发MMA发生RCMP,MMA的转化率高达98.1%,所得聚合物特性黏度低于同分子量下线型聚合物的特性黏度,具有明显的支化结构。聚合物支化度随NaI用量的增加而增加。对反应过程研究表明,聚合反应6 h之前具有"活性"可控的特点,反应时间延长,聚合物支化度增加。

    2019年02期 388-393页 [查看摘要][在线阅读][下载 393K]
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生物化工

  • 基于Box-Behnken实验设计与响应面法优化禽流感疫苗生产工艺

    胡可可;刘旭平;蔡海波;谭文松

    为优化基于MDCK细胞无血清悬浮培养生产禽流感病毒的工艺以提高禽流感病毒血凝素(HA)滴度,采用部分析因实验设计考察了病毒生产工艺中接毒时细胞密度、TPCK-胰酶浓度、培养温度、感染复数和病毒收获时间对病毒HA滴度的影响,确定了接毒时细胞密度、TPCK-胰酶浓度、和病毒收获时间作为影响病毒HA滴度的显著因子,并进一步采用3因素3水平的Box-Behnken实验设计和响应面法,对3个显著因子作用条件进行了优化,获得了最优的工艺条件。结果显示:当接毒时细胞密度为7.0&#215;10<sup>6</sup> cells&#183;mL<sup>-1</sup>、TPCK-胰酶浓度为17 mg&#183;L<sup>-1</sup>、病毒收获时间为60 h时,病毒HA滴度最高可达10.85 log<sub>2</sub> HAU/25 μL。以上研究结果为禽流感疫苗高效大规模工业化生产提供了有力的数据支持。

    2019年02期 394-399页 [查看摘要][在线阅读][下载 371K]
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  • 维生素A醋酸酯微胶囊化的制备工艺研究

    石立芳1;刘香1;周沫霖1;张其磊2

    研究了原料配方、乳化工艺条件及喷雾干燥操作参数对维生素A醋酸酯微胶囊产品性能的影响。通过实验设计得到优化乳化工艺条件为:壁材(明胶)与芯材(VA油)的最佳质量比为4:1,乳化的最佳温度为60℃,乳化液pH 4.5,乳化时间40 min,乳化剪切速度10 000 r&#183;min<sup>-1</sup>。最佳的喷雾干燥条件为进风温度120~140℃,进料流量20 mL&#183;min<sup>-1</sup>,乳液固含量25%~30%。同时,对维生素A醋酸酯微胶囊外观、包埋度、含水量和储存稳定性等进行了表征。

    2019年02期 400-409页 [查看摘要][在线阅读][下载 560K]
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  • 生物流化床中附着生物浓度与生物膜厚度的关联式研究

    刘安琪1;2;3;王小波1;2;3;赵增立1;2;3;罗冰清1;2;3;李海滨1;2;3;祝京旭4

    附着生物浓度是衡量生物流化床效率的重要参数之一,研究通过理论推导和实验数据检验,证明了附着生物浓度与生物膜厚度关联的可行性。研究结果表明:生物膜厚度是关联附着生物量和流态化床层膨胀特性的重要参数;对于以形状规则尺寸均匀的微重颗粒作为生物载体,在壁面效应可忽略的生物流化床中,附着生物量、堆积床层膨胀率、流化曲线的斜率和截距都可以跟生物膜厚度及其相关参数进行线性关联,研究考察对象的关联式分别为<i>m</i> =0.154 9<i>δ</i> +0.161 8,<i>ε</i><sub>0</sub>=0.005 5<i>δ</i> +1.128 1,<i>n</i> =0.028 9<i>δ</i> +1.212 6,log<i>u</i><sub><i>t</i></sub>=-7.370 6log<i>d</i><sub>p</sub>+27.148,以上关联式中<i>δ</i> > 5μm。因此,附着生物浓度可表达为以生物膜厚度和表观液速为变量的函数,理解生物膜厚度和操作液速对附着生物浓度的影响规律,有利于实现生物流化床的稳定控制。

    2019年02期 410-417页 [查看摘要][在线阅读][下载 362K]
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化学工艺

  • 2-(4-溴甲基苯基)丙酸合成工艺的优化

    张哲明1;叶向群1;贡晗2;阮诗想1;钱超1;陈新志1

    采用气相循环与反应-萃取技术,优化了2-(4-溴甲基苯基)丙酸(BMPPA)的合成工艺,解决了现有工艺废酸量大、套用困难的问题。在气-液-液反应体系中,水相2-苯基丙酸(PPA)与多聚甲醛(PFA),氢溴酸(HBr)在溴化锌(ZnBr<sub>2</sub>)催化下反应生成的BMPPA被萃取至有机相,气相与通入的溴化氢气体强制循环,维持体系溴化氢浓度并促进传质。反应结束后,有机相冷却结晶后析出产物,结晶母液和水相套用。优化后工艺条件为ZnBr<sub>2</sub>:HBr:PFA:PPA的摩尔比为0.5:2.5:1.5:1,反应温度为80℃,时间为8 h,萃取剂为正庚烷,纯化后BMPPA收率为86.7%,纯度为98%,水相和有机相套用多次,产品收率仍稳定。相比于现有工艺,该工艺的废酸量排放减少80%。

    2019年02期 418-424页 [查看摘要][在线阅读][下载 385K]
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  • 结晶-水热法制备六角片状氢氧化镁

    吴易梅1;孙玉柱1;2;路贵民1;宋兴福1;于建国1

    针对常温合成的氢氧化镁(MH)易团聚,分散性差的问题,提出结晶-水热法制备分散性良好的六角片状氢氧化镁,确定了制备MH的最优工艺条件是以12 moL&#183;L<sup>-1</sup> NaOH为水热矿化剂,7%固含量的MH料浆为前驱体在170℃下水热5 h。结果表明制备的MH纯度达99.66%,白度达97.66,比表面积为3.57 m<sup>2</sup>&#183;g<sup>-1</sup>,平均一次粒径为0.69 μm,颗粒厚度为185 nm,(101)面微观应变为2.30&#215;10<sup>-3</sup>,符合一级阻燃型氢氧化镁的标准。水热后的水热矿化剂,可以作为制备MH前驱体的沉淀剂;MH反应得到的NaCl滤液既可作为反应过程的底衬液,又能通过电解生产NaOH,实现了资源的循环利用。

    2019年02期 425-434页 [查看摘要][在线阅读][下载 871K]
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  • 表面活性剂对纳米流体真空制取冰浆的影响

    郑钦月;章学来;王章飞;贾潇雅;甘伟;丁兴江

    为了研究表面活性剂对纳米流体真空制取冰浆的影响,分别以阴离子型SDBS、阳离子型CTAB、非离子型TNWDIS、两性型DESB作为纳米Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>、纳米Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>、纳米TiO<sub>2</sub>及MWCNT的分散剂,通过引入固体吸附模块,进行了真空制冰实验。结果表明,过冷度、含冰率、闪蒸压力及闪蒸率受不同类型表面活性剂的影响较大;针对纳米流体在真空制冰中的应用,建议以纳米Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>作为制冰工质添加剂,CTAB作为表面活性剂,此时过冷度最小达0.55℃,较蒸馏水减少了89.28%,含冰率最大达33.41%,较蒸馏水增加了96.53%。

    2019年02期 435-442页 [查看摘要][在线阅读][下载 384K]
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化工系统工程

  • 基于核密度估计的R-Vine Copula选择及其在故障检测中的应用

    周南;李绍军

    在化工过程监控领域,Vine Copula模型为描述高维复杂变量之间相依关系提供了一种新的思想,在不降维的基础上直接刻画变量之间复杂的相关关系。传统的Copula函数模型选择方法是基于赤池信息准则(Akaike information criterion,AIC),但是在利用AIC准则时不仅要计算Copula的密度函数,而且边缘分布的拟合效果也直接影响了AIC的取值。本文提出了基于核密度估计的R-Vine Copula(kernel estimation-based R-vine Copula,KRVC)选择方法,并将其应用在化工过程监控领域。通过核密度选择原理得到R-Vine模型,然后利用高密度区域(HDR)与密度分位数表等理论,构建非高斯态广义局部概率指标(GLP)。该方法在TE(Tennessee Eastman)过程中以及醋酸脱水过程中的应用验证了KRVC方法在过程监控中的良好性能。

    2019年02期 443-452页 [查看摘要][在线阅读][下载 379K]
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  • 基于特征空间自适应k近邻工业过程故障检测

    郭小萍;徐月;李元

    针对工业生产过程故障检测模型不能及时更新的问题,提出了一种特征空间自适应k近邻(feature space adaptive k-nearest neighbor,FS-AkNN)故障检测方法。首先利用主元分析对训练数据进行降维,构建特征空间,然后利用k最近邻方法建立故障检测模型。在过程监视过程中,提出了基于距离规则的自适应更新故障检测模型。通过一个数值例子和TE过程的仿真实验结果表明了该方法的有效性。

    2019年02期 453-461页 [查看摘要][在线阅读][下载 320K]
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材料科学与工程

  • 基于VARI工艺的吸波复合材料制备与性能研究

    蔡海硕1;姚正军1;2;3;周金堂1;2;3;张雪霏1;魏波1

    通过真空辅助树脂灌注工艺(VARI)制备了以羰基铁粉(CIPs)/玻璃纤维(GFs)/环氧树脂(EP)为吸波层、碳纤维(CFs)/EP为反射层的结构型吸波复合材料。通过考察工艺窗口温度、CIPs与EP质量比(<i>m</i><sub>CIPs</sub>/<i>m</i><sub>EP</sub>)、搅拌时间和酒精含量{<i>m</i><sub>C<sub>2</sub>H<sub>5</sub>OH</sub>/<i>m</i><sub>(CIPs+EP)</sub>}4个因素对树脂体系黏度、可操作时间、凝胶时间的影响,采用L<sub>9</sub>(3<sup>4</sup>)正交试验对VARI制备以上复合材料的工艺条件进行优化,结果表明:最优VARI工艺条件为工艺窗口温度35℃、<i>m</i><sub>CIPs</sub>/<i>m</i><sub>EP</sub>为1.5:1、搅拌时间为30 min和酒精含量为5%。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)和矢量网络分析仪(VNA)等现代分析技术对其化学组成、微观形貌、吸波性能进行了表征。结果表明:CIPs并未与EP形成新的结合键。CIPs颗粒呈球状,粒径为3~5 μm,且CIPs颗粒均匀的分散于吸波层中,当<i>m</i><sub>CIPs</sub>/<i>m</i><sub>EP</sub>为2:1、厚度为2.5 mm的CIPs/GFs/CFs/EP复合板材在11.6 GHz处的反射损耗最大为-26.5 dB,反射损耗小于-10 dB的频宽可达3.6 GHz,具有良好的吸波性能。

    2019年02期 462-468页 [查看摘要][在线阅读][下载 489K]
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  • 粗甘油生物基聚氨酯泡沫的改性研究

    刘利威1;常春1;2;戚小各1;白净1;2;李攀1;2;陈俊英1;2

    为了制备增强型粗甘油基聚氨酯泡沫(CGPU),将粉煤灰、硅藻土2种填料引入聚氨酯泡沫对其进行改性,得到了粗甘油基聚氨酯复合材料。通过试验表征,考察了2种填料填充量对聚氨酯复合材料发泡参数、微观结构以及聚氨酯材料性能的影响。结果表明:粉煤灰、硅藻土的加入均能够改善聚氨酯泡沫的压缩强度和热稳定性。当粉煤灰和硅藻土的填充量分别为3%和5%时,压缩强度分别增大为317和297 kPa。与粉煤灰相比,硅藻土的填充提高了泡沫的热稳定性。粉煤灰和硅藻土2种填料可用于制备具有高压缩强度和良好热稳定性的聚氨酯复合材料。

    2019年02期 469-474页 [查看摘要][在线阅读][下载 1076K]
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  • 部分嵌入式静电自组装改性聚酰胺反渗透膜

    王佳倩;王书浩;沈红梅;周勇;高从堦

    针对聚酰胺反渗透膜(RO)抗阳离子表面活性剂污染能力差的难点,提出改变反渗透膜表面荷电性方法,以聚乙烯亚胺(PEI)的乙醇溶液为电解质溶液,利用部分嵌入式静电自组装法对聚酰胺反渗透膜进行改性。采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、接触角和固体表面Zeta电位对改性反渗透膜的结构和性能进行表征。结果表明,FE-SEM图像显示膜表面形态没有发生变化;XPS元素分峰和含量分析证明了PEI成功组装在反渗透膜上;接触角验证了改性后膜的亲水性增加,Zeta电位证实了改性后膜的荷负电性减小。改性后膜通量和脱盐性能均增加,抗污染性能得到显著改善,并具有耐酸碱稳定性(pH 2~11)。

    2019年02期 475-482页 [查看摘要][在线阅读][下载 644K]
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  • SiBNC陶瓷纤维前驱体-聚硅硼氮烷的合成与表征

    彭帅;刘勇;崔永杰;张晨宇;常雪峰;韩克清;余木火

    以四氯化硅、三氯化硼、甲胺为原料,使用共缩聚方法制备了SiBNC陶瓷纤维前驱体聚硅硼氮烷。采用FT-IR、NMR、GC-MS和TG分析等,对聚硅硼氮烷的结构、性能和合成机理进行了表征和分析。研究表明该聚硅硼氮烷前驱体的骨架结构由Si-N-B和B-N六元环结构组成,C则主要以N-CH<sub>3</sub>和NH-CH<sub>3</sub>结构存在。合成得到的前驱体具有良好的溶解性、耐水解性能和可纺性,在105℃的N<sub>2</sub>气氛下,经熔融纺丝可得直径约为25 μm的前驱体原丝,在N<sub>2</sub>气氛中1 000℃时陶瓷产率为60%。

    2019年02期 483-488页 [查看摘要][在线阅读][下载 421K]
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  • PVC/PUA半互穿网络的制备及性能

    刘鹏飞;孙亮亮;杨盼星;郭睿威;袁才登

    以聚丙二醇、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)合成了以不饱和双键封端的聚氨酯-丙烯酸酯预聚体(PUA),利用PUA、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TMPTMA)和聚氯乙烯糊树脂(PVC)为主要原料,制备了PUA/PVC半互穿网络复合材料。通过傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TGA)、差热扫描量热仪(DSC)等对复合材料的结构及性能进行了表征,着重考察了TMPTMA/PUA的比例对材料力学性能和热性能的影响。结果表明:PUA的加入可提高复合材料的热稳定性和耐磨性;当TMPTMA/PUA比例为50/50时,材料断裂伸长率提高90.7%,耐磨性能也有一定程度的提高。

    2019年02期 489-495页 [查看摘要][在线阅读][下载 597K]
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环境化工

  • 水汽相变促进湿法脱硫净烟气中细颗粒物脱除的研究

    杨希刚1;2;周磊1;杨林军1;2

    结合脱硫净烟气特点,提出分别通过脱硫净烟气中加装氟塑料换热器降温、添加蒸汽、添加冷空气3种措施建立细颗粒物凝结长大所需的过饱和水汽环境,进而增强后续高效除雾器的拦截脱除效果。数值分析了3种措施的可行性,并利用燃煤热态试验平台,对比考察了不同方式促进细颗粒物脱除的效果。结果表明:典型工况下,加装氟塑料换热器、添加蒸汽、添加冷空气三种措施均可使脱硫净烟气中细颗粒物排放浓度降低35%以上;其中,加装氟塑料换热器降温措施对脱硫净烟气原始温度变化的适应性较强,细颗粒物脱除效率基本不随脱硫净烟气原始温度的变化而改变;添加蒸汽方式不适于脱硫净烟气温度较高的场合,且耗能较大;添加冷空气方式在脱硫净烟气温度较高(≥ 55℃)时效果显著,但所需冷空气的温度较低,存在来源困难等问题。

    2019年02期 496-504页 [查看摘要][在线阅读][下载 487K]
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