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
电子信箱:gxhgxb@zju.edu.cn
网    址:gxhx.cbpt.cnki.net 

国内发行:《高校化学工程学报》编辑部
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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化工热力学与基础数据

  • 碳酸锂在氯化钠溶液中溶解度的测定

    戈海文1;2;王怀有1;2;王敏1;2

    采用等温溶解平衡法测定了在温度为278.15~358.15 K时,Li<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>在质量摩尔浓度为0~4.06 mol&#183;kg<sup>-1</sup> NaCl溶液中的溶解度和溶液密度,利用E-DH和Apelblat方程对Li<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>溶解度实验数据进行关联,计算相对偏差在&#177;0.05以内;利用Connaughton方程对液相密度数据进行关联,标准偏差小于7&#215;10<sup>-4</sup>。实验和理论计算结果表明:Li<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>在NaCl-H<sub>2</sub>O体系中溶解度随NaCl浓度增加先增大后又减小,在温度278.15~358.15 K内,溶解度在NaCl质量摩尔浓度约为1 mol&#183;kg<sup>-1</sup>时出现最大值。通过溶解热力学计算,得到Li<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>在NaCl中的溶解焓变Δ<i>H</i><sub>d</sub>、熵变Δ<i>S</i><sub>d</sub>和吉布斯自由能变Δ<i>G</i><sub>d</sub>,结果表明溶解过程为放热、熵减的非自发过程,溶解焓变和熵变随着NaCl浓度变大而增加,吉布斯自由能变Δ<i>G</i><sub><i>d</i></sub>在NaCl质量摩尔浓度为1 mol&#183;kg<sup>-1</sup>出现最小值,且溶解过程为熵控制过程。研究结果将为卤水提锂碳化沉锂过程设计提供基础数据。

    2020年04期 855-862页 [查看摘要][在线阅读][下载 325K]
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  • 羧酸酯分子结构有限元分析及液体热导率估算

    刘万强;陆海霞;刘凤萍;陈冠凡;岳明;仇明华

    在化工生产中热导率是基本的热力学数据。羧酸酯类有机物是重要的化工原料,但对其热导率的估算研究较少。作者在有限元分析方法基础上,用振动力学方法求解羧酸酯分子结构固有频率,用势能最小原理求解各节点的位移矢量,用量化计算方法中的重原子集居电荷计算羧酸酯分子结构的电荷-位移参量,建立了羧酸酯类有机物液体热导率的估算模型。结果表明,用羧酸酯分子结构固有频率、电荷-位移、温度等参量建立的液体热导率估算模型,不仅对48个羧酸酯分子在不同温度下的746个液体热导率数据具有较好的相关性、显著性和稳定性,而且对训练集以外的羧酸酯分子液体热导率具有很好的预测性。估算结果与Sastri方法和Latini方法比较,不仅相对误差明显减小,而且估算条件简化,可适用的估算范围得到扩大,目标分子结构可以更为复杂。

    2020年04期 863-869页 [查看摘要][在线阅读][下载 496K]
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传递现象与单元操作

  • 一种新型流道对燃料电池气体扩散层除水性能的模拟研究

    李子君1;2;王树博2;李微微2;谢晓峰2;朱彤1

    燃料电池冷启动前,需要通过气体吹扫去除内部多余水分,停车后的吹扫对于燃料电池在低温下能否成功启动有着至关重要的影响。为了更有效地去除电池内部水分,提出一种有利于去除气体扩散层内部水分的新型波形流道,通过多物理场仿真软件(COMSOL Multiphysics)研究不同角度的波形流道对气体扩散层水分去除的影响以及水分去除的机理。计算结果表明:与传统的直形流道相比,这种新型波形流道能够增大气体扩散层上方的气体流速,有利于去除气体扩散层内部的水分,揭示了吹扫对气体扩散层水分去除的3个特征阶段:高饱和度区、恒速区以及快速下降区。

    2020年04期 870-876页 [查看摘要][在线阅读][下载 279K]
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  • 振荡流结晶过程传热效应的模拟分析

    孙明庆;廉士俊;强伟丽;马学虎;兰忠

    通过振荡流调控传热特性以获得结晶器中分布特征良好的局部过饱和度,是有效优化冷却结晶过程的新设想。对具有光滑周期收缩孔(SPC)的振荡流结晶器,进行了三维非稳态数值模拟。考察了振荡流产生的时变流场结构,应用涡量表征涡旋强度,并得到剪切应变率分布,表明涡旋促进了流场混合,增强了剪切成核的调控能力。分析了振荡参数对结晶器传热特性的影响,结果表明振荡流导致了努塞尔数<i>Nu</i>随时间呈周期性变化,并且其周期特征与强度受振荡雷诺数<i>Re</i><sub>o</sub>和斯特劳哈尔数<i>St</i>控制。因此,可以通过调节振荡参数达到对过饱和度的调控,这为结晶过程分析提供了依据。

    2020年04期 877-883页 [查看摘要][在线阅读][下载 1181K]
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  • 特斯拉阀水力空化的数值研究

    王涛;王昊文;林煜琛;陈珉芮;钱锦远

    为了研究特斯拉阀在反向流动时会发生的水力空化现象,基于流场仿真软件Fluent,选择标准<i>κ-ε</i>湍流模型,针对特斯拉阀的角度、圆的半径、出半圆后的直流管长度这3个参数,采用有效空化面积对水力空化的影响进行数值分析。结果表明,角度越小、圆的半径越小、出半圆后的直流道长度越小、整体空化效果越好,最终优化结果为<i>φ</i>=35&#176;,<i>R</i>=12.28 mm,<i>L</i>=14.87 mm。同时,基于空化数表征的空化强度研究发现,特斯拉阀的空化效果明显优于圆形孔板空化器。研究可为特斯拉阀在水力空化以及对应的水力空化污水处理领域的应用提供积极的借鉴意义。

    2020年04期 884-889页 [查看摘要][在线阅读][下载 409K]
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  • 搅拌釜内稠密固-液混合的数值模拟

    徐子龙;孙宁;杨潮;刘宝庆;金志江

    基于颗粒动力学理论对稠密固-液搅拌釜进行模拟,探究固相分布、固相悬浮高度及沉积高度随转速的变化规律。结果表明,采用颗粒动力学理论(KTGF)模型能够较好地预测稠密固-液混合状态。在较低的转速下,釜底的固相浓度较高,桨叶下方、釜壁与釜底的连接处易形成固相的沉积,且搅拌釜上方会出现清液区域。随着转速的增加,固相在轴向分布逐渐均匀,固相沉积区域及固相悬浮高度分别缩小和升高。但是,当转速达到一定程度后,固相均匀度及固相悬浮高度的改善不明显。此外,将固相均匀度法、固相沉积高度法及固相悬浮高度法预测的临界离底悬浮转速与实验数据进行比较,模拟值分别低于、高于和低于实验值。

    2020年04期 890-896页 [查看摘要][在线阅读][下载 464K]
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  • 钒、钨离子在D201树脂上的吸附分离性能

    吴坚1;赵长多1;陈嘉宇1;金科2;陈洋1;夏启斌1

    对废脱硝催化剂中的钒钨提取再利用具有重要的应用价值。以废脱硝催化剂碱浸液为研究对象,考察了不同吸附时间下碱浸液中钒、钨离子在D201树脂上的吸附量变化,测定了钒、钨离子在D201树脂上的吸附等温线及吸附穿透曲线,并研究了钨离子在D201树脂上的解吸行为。结果表明:在pH=12.8、25 ℃时,D201树脂对钒、钨离子的平衡吸附量分别为0.98与99.01 mg&#183;<sup>-1</sup>,其优先吸附钨离子,表现出优异的吸附选择性;D201树脂对钨离子的等温吸附与吸附动力学过程分别符合Freundlich模型和拟二级动力学模型;钨离子在D201树脂内呈现出以颗粒内扩散为主的扩散方式。吸附穿透曲线实验结果显示:当停留时间为60 s时,钒、钨离子的分离系数高达97.6。此外,采用氯化铵+氨水混合液作为洗脱液,钨离子从D201树脂有效脱附,其最佳解吸率为99.43%。

    2020年04期 897-903页 [查看摘要][在线阅读][下载 344K]
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  • 气泡羽流摆动特性及附壁效应研究

    程以炫1;董恒瑞2;闫睿奎1;危卫1

    针对气泡发生器中气泡在上升阶段发生的摆动现象会影响气泡生成效率的问题,利用流体体积函数(VOF)模型模拟了水槽内气泡生成和上升过程,研究了通气速度、气泡孔口直径和水槽高宽比对气泡羽流的影响,探究气泡的摆动特性和偏移程度。结果表明,气泡羽流摆动的最大偏移量与弗劳德数和水槽宽高比呈指数衰变关系;而最大偏移量对应的偏移角度与弗劳德数和水槽宽高比呈多项式关系。根据所得数据拟合得到相关经验关系式,给出了不同弗劳德数和水槽宽高比对应的气泡摆动特性的规律。

    2020年04期 904-911页 [查看摘要][在线阅读][下载 712K]
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  • 不同T型微通道内弹状流相分离规律的实验研究

    陈宏霞;肖红洋;孙源;刘霖;宫逸飞

    为获得不同形式顺流T型、冲击T型跨尺度通道对两相流流型的不同调控作用,设计跨尺度-并行多T型管-单晶硅方形通道,增大分液量的同时获得更接近实际应用的多分支口最长气弹伸缩长度;利用高速压力监测系统及高速摄像监测系统分别监测T型分支通道的压力及两相流界面运动,获得不同形式微通道相分离弹状流的压力波动及分液规律,建立微通道内气液界面运动与宏观调控参数两相流流速、压差之间的相关性,同时证明冲击型跨尺度微通道具有更高分液能力。

    2020年04期 912-918页 [查看摘要][在线阅读][下载 482K]
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  • 外部反射镜增强聚热式太阳能产蒸汽研究

    韩景阳;季旭;徐海洋;衡圆圆;王岳;邓佳

    为研究外部反射镜对太阳能聚热集能产蒸汽的影响,计算了不同季节、方位角、反射镜倾角所接收的太阳辐射能,实验研究了反射聚热产蒸汽装置性能特性。结果表明:反射镜最佳方位角,春冬季为-90&#176;;夏秋季以全段实验时间考虑为180&#176;;反射镜最佳倾角,春冬季应小于25&#176;;夏秋季应大于25&#176;。典型晴天条件下(太阳辐照平均850 W&#183;m<sup>-2</sup>),在日有效工作时间(10:00~16:00)内,镜面增强聚热后装置单位面积有用能增加28.5%。单位时间内蒸汽发生速率由15.68提高至27.79 mL&#183;min<sup>-1</sup>,平均蒸汽产率提升77.23%。当太阳辐照度达到1 000 W&#183;m<sup>-2</sup>以上时,增设外部反射镜时装置最高产蒸汽速率是未增设时的2.5倍,日产蒸汽量从8.18提高到12.6 kg。

    2020年04期 919-929页 [查看摘要][在线阅读][下载 497K]
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  • 非线性振动下倾斜通道气液两相流动实验研究

    孙博;周云龙;常赫

    为了研究非线性振动工况下倾斜通道气液两相流,将振动装置与气液两相流实验回路相结合,通过改变通道倾角及振动参数进行实验研究。由实验得到的流型图表明,非线性振动工况和稳态工况下的气液两相流动形式不同,增大倾角和振动参数会导致流型转换界限发生改变。由实验得到的气液界面分布情况表明,振动频率主要影响相界面波动程度,振动幅度主要影响截面空隙率,倾角主要影响气泡形状及液面波动角度。结果表明,通过对比非线性振动工况下倾斜通道内空隙率的预测值与实验值,稳态下两相流空隙率计算公式同样适用于非线性振动工况。

    2020年04期 930-938页 [查看摘要][在线阅读][下载 610K]
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  • 络合萃取-反萃法制备异甘草素的工艺研究

    石盘棋;刘晓霞;魏舒畅;孙晓燕;王继龙;冯晓莉;万玲娟;李真真

    为了制备甘草超滤液中异甘草素,建立一种络合萃取-反萃取方法。以异甘草素萃取率为研究指标,通过单因素和析因设计实验,优选得到最佳络合萃取剂;以异甘草素的反萃取率为研究指标,优选得到最佳反萃取剂。最佳三元络合萃取剂组成为0.5%三烷基氧化膦(TRPO)+10%磷酸三丁酯(TBP)+89.5%磺化煤油,萃取率99.23%,萃取后收率100%;最佳反萃剂为0.010 0 mol&#183;L<sup>-1</sup>NaOH水溶液,反萃取率97.85%,反萃取后收率95.11%,总收率95.11%。结果表明:优选的络合萃取剂和反萃取剂萃取效率高,甘草超滤液中的异甘草素在络合萃取剂和反萃取剂中可以高效转移,络合萃取-反萃取法适合甘草超滤液中异甘草素的制备。

    2020年04期 939-945页 [查看摘要][在线阅读][下载 346K]
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反应工程

  • 基于氧化镁载体的硫酸铵释氨反应动力学研究

    刘严1;2;潘腾1;2;成有为1;2;王丽军1;2;李希1

    硫酸铵((NH<sub>4</sub>)<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>)是生产己内酰胺、烟气脱硫等工业过程的副产品,以金属氧化物为载体、采用化学链循环方法可将硫酸铵分解,得到附加值较高的氨气和硫酸。为了选择合适的载体,得到相应的反应动力学方程,首先采用热重法筛选出了最佳载体氧化镁(MgO),然后采用固定床热解实验系统考察了温度、反应物粒径、反应物摩尔比等对热解释氨反应的影响。结果表明,(NH<sub>4</sub>)<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>与载体MgO混合热解释氨过程的表观反应动力学分为两个阶段,低温段属于界面反应控制的液-固反应,表观活化能为96.950 kJ&#183;mol<sup>-1</sup>;高温段属于界面反应控制的固-固反应或固体分解过程,表观活化能为113.656 kJ&#183;mol<sup>-1</sup>,反应物和载体的粒径对反应速率影响不大。

    2020年04期 946-953页 [查看摘要][在线阅读][下载 421K]
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生物化工

  • 金属离子胁迫对钴酸锂生物浸出过程影响研究

    刘浩1;刘德洪1;程国庆1;张旭1;顾停月2;朱明龙1;谭文松1;吴星莹1

    生物浸出过程中冶金微生物构成的生物被膜结构与生物浸出效率之间存在密切关系。针对生物浸出过程存在料浆浓度限制问题,实验探究了生物浸出钴酸锂过程效率特征及Li<sup>+</sup>、Co<sup>2+</sup>胁迫对生物被膜的结构、生物量、死、活黏附菌分布和胞内活性氧簇(ROS)含量等特征的影响,结果表明钴酸锂浸出效率随料浆浓度增加而降低,并且随浸出体系中Li<sup>+</sup>、Co<sup>2+</sup>浓度增加,黏附菌胞内ROS水平迅速上升,黏附菌分布稀疏并大量死亡。外源添加N-乙酰-L-半胱氨酸(NAC)能缓解Li<sup>+</sup>、Co<sup>2+</sup>胁迫下黏附菌胞内ROS迅速升高的情况,维持生物被膜内黏附菌的活性,最终提高了5.0%(w&#183;v<sup>-1</sup>)钴酸锂料浆浓度下的生物浸出效率。

    2020年04期 954-962页 [查看摘要][在线阅读][下载 651K]
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化学工艺

  • 二苯二硫醚合成工艺改进研究

    竺贝贝1;2;阮诗想1;2;林涨1;张晓莲3;阮建成1;2;陈新志1;2;周少东1;2

    针对以苯磺酰氯为原料合成二苯二硫醚的SO<sub>2</sub>/KI/H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>/H<sub>2</sub>O还原法存在的体系复杂、难以循环、生成的酸量多和碘回收困难等问题,提出了改进工艺:以SO<sub>2</sub>/I<sub>2</sub>/H<sub>2</sub>O代替SO<sub>2</sub>/KI/H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>/H<sub>2</sub>O,减少体系的复杂性;使用有机试剂代替水作溶剂,反应结束后,蒸馏溶剂、萃取碘,解决了水用量大、废酸量多和碘回收困难等问题;建立强化传质的气-液-液相反应设备,使得体系溶解有较高浓度的SO<sub>2</sub>。优化后的工艺条件为:反应体系中苯磺酰氯:水:碘的摩尔比为1:5:0.05,反应温度为60℃,反应时间为8 h,反应溶剂为乙二醇二甲醚。提纯后目标产物收率为95.8%,纯度为99.0%。碘的回收率为78.5%,溶剂的回收率为82.2%。循环10次,实验结果仍稳定。经底物拓展,该工艺路线适用于合成其他芳基二硫醚。

    2020年04期 963-968页 [查看摘要][在线阅读][下载 330K]
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  • 1,1'-偶氮双(4-氯-3,5-二硝基吡唑)的合成及性能

    陈涛;常佩;胡建建;王彬;张红武;李亚南

    为了合成硝基吡唑氨化物,以4-氯吡唑为原料,三甲基苯磺酰羟胺(MSH)为氨化试剂,合成了1-氨基-4-氯-3,5-二硝基吡唑(ACDNP),通过利用2,4,6-三甲基苯磺酰羟胺(MSH)对其进行偶氮化反应获得1,1'-偶氮双(4-氯-3,5-二硝基吡唑)(BCDNPA)。用IR、<sup>1</sup>HNMR、<sup>13</sup>CNMR、MS和元素分析手段对ACDNP及各个阶段产物进行了表征,培养了4-氯-3,5-二硝基吡唑钾盐(CDNPK)单晶,并对BCDNPA热性能进行了研究。晶体结构分析表明CDNPK属单斜晶系,<i>C</i>2/<i>c</i>空间群,<i>a</i>=1.283 9(2)nm,<i>b</i>=0.924 74(15)nm,<i>c</i>=1.341 9(2)nm,<i>α</i>=90&#176;,<i>β</i>=97.403(2)&#176;,<i>γ</i>=90&#176;,<i>V</i>=1.580 0(4)nm<sup>3</sup>,<i>Z</i>=8,<i>D</i><sub>c</sub>=1.535 g&#183;cm<sup>-3</sup>,<i>μ</i>=0.949 mm<sup>-1</sup>,<i>F</i>(000)=720。TG-DSC曲线分析表明,BCDNPA的热稳定性良好。

    2020年04期 969-973页 [查看摘要][在线阅读][下载 465K]
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  • 铜草基载铜活性炭的制备及其在催化转移氢化中的应用

    徐玲;钟洋;徐海峰;陈旭杰;李彦辰;蒋雨希;吕秀阳

    铜草是一种用于修复铜污染土壤的重金属耐性/富集植物,目前尚未得到有效利用。研究提出了一种以铜草为起始原料,经CO<sub>2</sub>活化制备载铜活性炭的新思路。在考察活化温度和活化时间对活性炭性能的影响基础上,得到了制备活性炭较佳工艺条件:炭化温度为500℃、炭化时间为2 h、活化温度为600℃、活化时间为3 h,所得铜草基载铜活性炭的BET比表面积达433.0 m<sup>2</sup>&#183;g<sup>-1</sup>,铜颗粒分散较均匀,对生物质基C═C/C═O键的催化转移氢化具有较好的催化活性。

    2020年04期 974-979页 [查看摘要][在线阅读][下载 755K]
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  • 类固相法快速合成小颗粒方沸石的研究

    张恕;赵斌;杨凯;郭宏飞;胡忠宽;刘秀伍;谭朝阳;曹吉林

    为解决传统水热法合成方沸石工艺存在晶化时间长、体系水含量大等弊端,采用类固相法以硅铝干凝胶为硅源和铝源、氢氧化钠为碱源,进行了快速合成小颗粒方沸石的研究,并通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、红外光谱分析(FRIR)、激光粒度分析等手段对合成产品进行了表征分析。结果表明,当晶化时间<i>t</i>=8 h,晶化温度<i>T</i>=150℃,硅铝干凝胶的摩尔组成<i>n</i>(SiO<sub>2</sub>)/<i>n</i>(Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>)=5,晶化体系物料摩尔组成<i>n</i>(Na<sub>2</sub>O)/<i>n</i>(SiO<sub>2</sub>)=0.26,<i>n</i>(H<sub>2</sub>O)/<i>n</i>(SiO<sub>2</sub>)=11.10时,可合成出形貌均一、结晶良好的小颗粒方沸石,其粒径大小主要集中在0.1~20 μm。与传统水热法相比,该方法极大地减少了合成过程的用水量,缩短了晶化时间,缩小了产品粒度,从整体上优化了方沸石的合成工艺。

    2020年04期 980-989页 [查看摘要][在线阅读][下载 2448K]
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  • 聚甲基丙烯酸十八酯的合成及其降凝性能研究

    丁丽芹1;李孟阁1;念利利1;梁生荣2;苏碧云1

    为提高聚甲基丙烯酸十八酯(PSMA)的降凝性能,针对传统自由基聚合方法可控性较差的问题,以H<sub>2</sub>L-Ni-水杨醛为催化剂,偶氮二异丁腈(AIBN)为助催化剂,合成了PSMA。利用红外光谱(FTIR)、核磁共振(<sup>1</sup>H NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)等方法表征了PSMA的结构,并考察了其降凝性能。结果表明,助催化剂与催化剂的摩尔比为4:1、反应时间为10 h、单体与催化剂的摩尔比3 200:1、反应温度为90℃时,催化活性较高,聚合物相对分子质量较大,反应可控性较好。PSMA对长庆原油及其柴油馏分均有一定的降凝效果,当PSMA添加量<i>w</i>为0.75%时,对长庆原油的降凝幅度较大(ΔSP=12℃)。

    2020年04期 990-995页 [查看摘要][在线阅读][下载 444K]
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  • 铁铈氧化物催化环己酮氧气氧化制ε-己内酯

    王媛媛1;张明2;胡珊珊1;刘赛赛1;朱明乔1

    为了探究环己酮氧气氧化制备<i>ε</i>-己内酯反应高效催化剂,采用共沉淀法制备一系列双金属氧化物催化剂FeCe(<i>x</i>:<i>y</i>-<i>T</i>),用X射线衍射(XRD)、N<sub>2</sub>吸附-脱附、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)等手段进行了表征,并将催化剂用于催化环己酮氧化反应。考察了溶剂种类、催化剂用量、反应温度、反应时间等反应条件的影响。结果表明Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>和CeO<sub>2</sub>之间有一定协同作用,铁铈摩尔比和焙烧温度的改变对催化剂活性影响明显,其中FeCe(1:2-500)显示出最佳催化效果。对反应条件进行优化后,环己酮的转化率及<i>ε</i>-己内酯选择性均高于99%,且催化剂可被重复使用5次活性无明显下降。

    2020年04期 996-1002页 [查看摘要][在线阅读][下载 505K]
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  • 再制造清洗熔盐配方改进及去除作用研究

    张保财;贾秀杰;熊胜;马明亮;辛本礼

    针对原有再制造清洗熔盐配方热稳定性低、毒性强的缺陷,进行配方改进及去除作用研究。将原有配方中易分解的NaNO<sub>2</sub>替换为Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>,使用混料实验设计获得13组不同比例配方,并对其熔点进行理论计算及试验测试,获得熔点计算值与实测值的响应曲面及等值线图,利用响应变量优化器获得二者最低熔点及组分比例。验证最优配方清洗效果及清洗前后机械性能,并利用傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线能谱(EDS)、气相色谱质谱(GC-MS)分析油漆及气体产物组分,阐释去除作用机制。结果表明,熔点计算值与实测值的响应曲面及等值线图变化趋势相同,二者熔点最大绝对值误差为3.5%,最优熔点相差5.70℃,误差率为2.74%,吻合程度高;同时依据FTIR、EDS显示的油漆主要为含酯基、羧基、硝基及芳香类基团的有机物的结果及GC-MS确定的气体产物成分,将改进配方去除作用阐释为包含裂解、氧化反应的化学作用及高温作用;此配方可在4 min内完全去除油漆,清洗前后抗拉强度和硬度变化率分别为1.68%和0.83%,表面粗糙度为0.21和0.25 μm,均符合使用要求。

    2020年04期 1003-1011页 [查看摘要][在线阅读][下载 528K]
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  • 基于正交实验的换热器循环水电化学除垢系统优化

    林纬;丁珮珊;汪威;吴礼彬;徐建民;郑小涛;喻九阳

    为了研究电化学水软化系统中操作参数对除垢量的影响程度,建立循环水电化学水软化系统。设计正交实验,分析电解电压、电极板间距与溶液初始硬度等实验因素及水平数对系统除垢量的影响。结果表明,在实验工况条件下,影响除垢效率的主次因素依次为溶液起始硬度、电解电压、电极板间距。综合性能最优的水平组合为:电压为30 V,电极板间距为50 mm,溶液起始硬度为1 000 mg&#183;L<sup>-1</sup>。电化学水软化法适合软化高硬度的循环水,优化电化学软化水装置应优先考虑适当增大电解电压,其次是减小电极板间距。

    2020年04期 1012-1018页 [查看摘要][在线阅读][下载 490K]
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化工系统工程

  • 基于免疫算法的聚烯烃分子量分布去卷积分析

    石杰;田洲;钱锋

    聚烯烃分子量分布(MWD)的去卷积分析是聚合反应动力学参数估计的重要步骤,对烯烃聚合过程建模、模拟和优化至关重要。针对经典MWD去卷积分析方法中传统算法需要较精准的初始值否则无法准确获得每个活性中心反应动力学参数的问题,提出了全局搜索的免疫算法(IA),用于多活性位Ziegler-Natta催化剂制备的聚烯烃MWD的去卷积分析。该算法通过随机产生初始种群,利用免疫操作算子克服一般算法易陷于局部最优的缺点,实现全局寻优。结果表明,在无需给定初始值的条件下,该算法能够有效地计算出催化剂活性位个数、每个活性位所占比例以及所生成聚合物的数均分子量。最后,将免疫算法的求解结果与Levenberg-Marquardt(L-M)算法结合,有效地提高了去卷积分析的精度。

    2020年04期 1019-1025页 [查看摘要][在线阅读][下载 325K]
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  • 基于DMFA与深度学习的化工过程多工况异常识别

    贾旭清1;杨霞1;田文德1;李传坤2;刘福胜1;罗忠军3;王辉3

    为了解决动态变化过程数据随设备参数变化而服从不同分布的问题,提出了一种基于深层化工机理和自适应方法的多工况深层机理特征自适应(deep mechanism feature adaptation,DMFA)与深度学习的异常识别方法。首先,建立了工艺的物料衡算和热量衡算方程。其次,卷积操作抽取了工艺的机理特征表示。然后,自适应了源域(训练数据)和目标域(测试数据)的深层机理特征分布。最后,基于深度学习实现了无监督目标域的异常识别。由于DMFA在学习工艺机理时,使模型得到了紧致的机理特征表示,适配了工艺过程的设备参数变化,所以DMFA可以有效解决欠拟合、过拟合以及欠适配问题。脱丙烷精馏过程的应用表明,该方法能够有效识别精馏过程多工况,其异常识别的平均F1分数达到了99.87%。

    2020年04期 1026-1033页 [查看摘要][在线阅读][下载 442K]
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  • 基于多目标遗传算法的微通道结构优化

    王江;翟玉玲;姚沛滔;马明琰

    采用多目标遗传算法对圆形凹穴及内肋微通道进行结构优化,根据模拟结果由响应平面近似法构建热阻和泵功的目标函数,然后建立以微通道结构参数为变量的多目标遗传优化的数学模型。由非支配排序遗传算法NSGA-Ⅱ计算得到热阻及泵功的Pareto优化解集,用<i>k</i>-means聚类法对最优解集进行聚类得到4个代表性解,并用强化传热因子评价其综合传热性能。结果表明,热阻和泵功目标函数的多元统计系数R<sup>2</sup>分别为0.932 9和0.996 6,说明拟合的函数精确度高。采用优化后的通道结构(<i>e</i><sub>1</sub>=0.036 8 mm,<i>e</i><sub>2</sub>=0.019 3 mm)的温度场分布更均匀,综合传热性能更优(强化传热因子<i>η</i>=1.23)。当热阻较大或泵功较大时,其综合传热效果不如热阻及泵功较均匀时的工况。

    2020年04期 1034-1043页 [查看摘要][在线阅读][下载 933K]
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  • 渣油加氢空冷系统流动腐蚀风险预测及防控策略研究

    刘骁飞;龚程程;金浩哲;偶国富

    针对某石化企业I、II系列渣油加氢空冷系统,基于工艺过程的关联分析,采用逆序倒推法构建工艺仿真模型,阐明流动-传热-相变环境下铵盐结晶腐蚀和多相流冲蚀机理,确定将腐蚀因子<i>K</i><sub>p</sub>、流速、硫氢化铵(NH<sub>4</sub>HS)浓度等作为控制加氢空冷系统流动腐蚀的关键参数群;针对构建的工艺仿真模型,实现流动腐蚀关键参数群的风险预测。结果表明:标况下,空冷器进口<i>K</i><sub>p</sub><0.5,NH<sub>4</sub>HS浓度<4%,与美国石油协会932B(API932B)推荐的指标相比,多相流冲蚀风险相对较小。然而,I、II系列空冷器第6管排内管束的流速分别偏低36%和36.5%,存在一定的铵盐结晶腐蚀的风险。基于构建的流动腐蚀风险预测结果,建立了以加氢控制空冷系统管束内<i>K</i><sub>p</sub>、流速、NH<sub>4</sub>HS浓度等关键流动腐蚀影响参数的控制方法,提出降低注水量、减少管束根数的耐流动腐蚀防控策略;并以提升管束内流速、满足传热要求为目标函数,实现了传热效率校核。该方案在加氢空冷器流动腐蚀防控的基础上,为装置的优化运行和操作提供了重要数据支撑。

    2020年04期 1044-1052页 [查看摘要][在线阅读][下载 407K]
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材料科学与工程

  • Ti掺杂改性LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2正极材料及其电化学性能研究

    张军1;郭孝东2;吴振国2;向伟3

    高镍LiNi<sub>0.6</sub>Co<sub>0.2</sub>Mn<sub>0.2</sub>O<sub>2</sub>正极材料已商业应用于锂离子动力电池。进一步提升结构稳定性和电化学性能是高镍材料大规模应用的关键。采用Ti<sup>4+</sup>掺杂来调变材料结构,研究Ti<sup>4+</sup>掺杂对材料的晶体结构、形貌和电化学性能的影响及作用机制。实验结果表明Ti<sup>4+</sup>掺杂对颗粒形貌无明显影响,但可有效抑制Li<sup>+</sup>/Ni<sup>2+</sup>离子混排,拓宽过渡金属层间距,提高锂离子扩散速率,从而改善材料循环和高倍率性能。由于Ti<sup>4+</sup>为电化学惰性离子,低倍率下材料的放电比容量略有下降,1% Ti<sup>4+</sup>掺杂的样品电化学性能最优。在3.0~4.3 V、5.0 C下的放电比容量为126.6 mA&#183;h&#183;g<sup>-1</sup>,较原材料的91.0 mA&#183;h&#183;g<sup>-1</sup>提升明显;1.0 C下放电比容量为144.2 mA&#183;h&#183;g<sup>-1</sup>,循环100周后容量保持率高达95.0%。在3.0~4.6 V的电压区间内,1.0 C下循环100周的容量保持率仍有84.1%。

    2020年04期 1053-1059页 [查看摘要][在线阅读][下载 703K]
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  • 熔盐燃烧合成LiNi0.01CrxMn1.99-xO4(x ≤ 0.07)正极材料及电化学性能

    罗学英1;2;李燕1;2;郭俊明1;2;向明武1;2;苏长伟1;2;刘晓芳1;2;白红丽1;2;段开娇1;2

    采用熔盐燃烧法制备Ni和Cr共掺杂尖晶石LiNi<sub>0.01</sub>Cr<sub><i>x</i></sub>Mn<sub>1.99-<i>x</i></sub>O<sub>4</sub>(掺杂Cr的量<i>x</i> ≤ 0.07)正极材料,以改善锂离子电池正极材料的电化学性能。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)等对其晶体结构、微观形貌和物相组成进行表征,并利用恒电流充放电测试、循环伏安(CV)和电化学阻抗谱(EIS)对电化学性能进行研究。结果表明,样品均为单相尖晶石LiMn<sub>2</sub>O<sub>4</sub>结构,颗粒尺寸在50~100 nm。<i>x</i>=0.05样品具有高的Li<sup>+</sup>扩散系数和低的电荷转移电阻,表现出优良的动力学性能和电化学性能。在1 C,<i>x</i>=0.05样品首次放电比容量为114.3 mA&#183;h&#183;g<sup>-1</sup>,循环500次后的容量保持率为74.8%,即使在20和30 C的较高倍率,经过1 000次长循环后,仍分别保持51.9%和43.1%的容量保持率。适量的Ni-Cr共掺杂提高了LiMn<sub>2</sub>O<sub>4</sub>的晶体结构稳定性,改善了电化学性能。

    2020年04期 1060-1068页 [查看摘要][在线阅读][下载 1058K]
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  • 镀银铜粉导电胶制备及表征

    张小敏1;李起龙2;杜海涛2;王斌2

    为了制备高抗氧化性能铜粉,采用AgNO<sub>3</sub>为银源,化学镀法制备了不同含银量的超细镀银铜粉。将镀银铜粉作为导电填料制备导电胶,系统研究了制备工艺对导电胶性能的影响。结合扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线荧光(XRF)、流变仪测试、四探针电阻率测试、万能电子拉力机、热分析(DSC/TG)等分析手段,研究了镀银铜粉的形貌、晶体结构、导电胶黏度、电性能、强剪切度和固化过程热性能。结果表明:镀银铜粉具有较好的导电性及抗氧化性能。推荐最佳的导电胶制备工艺为:65%镀银铜粉、35%的环氧树脂,在150℃下固化10 min,该导电胶制备出薄膜的电阻率为8.73&#215;10<sup>-4</sup>Ω&#183;cm,焊接铜片剪切强度为11 MPa,,具有优异的抗老化性能。

    2020年04期 1069-1075页 [查看摘要][在线阅读][下载 623K]
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环境化工

  • 生物滴滤塔降解异丁醛废气的应用研究

    庞栓林1;张波1;齐崴2;李治水1;聂增来1;何志敏2;苗淳1;李云辉1;2

    以异丁醛废气模拟丁辛醇装置的VOCs,对生物滴滤塔降解异丁醛的过程进行研究,旨在解决丁辛醇行业的VOCs污染问题。结果表明:生物滴滤塔系统的挂膜周期约为2周;循环营养液流速在1.1~10.2 m&#183;h<sup>-1</sup>变化时,对异丁醛的脱除效率基本无影响;由于鼠李糖脂的存在,当循环营养液流速大于13.6 m&#183;h<sup>-1</sup>时,生物滴滤塔系统内出现大量泡沫,导致异丁醛的脱除效率迅速下降;同时,鼠李糖脂也促进生物滴滤塔系统性能的提升,当循环营养液流速为4.5 m&#183;h<sup>-1</sup>、气相停留时间为40 s时,EC<sub>max</sub>可达158 g&#183;m<sup>-3</sup>&#183;h<sup>-1</sup>,体现了生物滴滤塔在丁辛醇装置VOCs治理中的工业化应用潜力。

    2020年04期 1076-1084页 [查看摘要][在线阅读][下载 391K]
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  • 溶液吸收结合电化学氧化降解四氢呋喃废气

    裘盼黎1;陈安格1;黄立维1;陈金媛1;徐昕2

    针对目前低浓度四氢呋喃(tetrahydrofuran,THF)废气的处理,提出了一种经济有效的电化学氧化强化溶液吸收去除THF的方法。实验采用圆筒式溶液吸收电化学反应器降解THF,圆筒中心沿轴向设置有RuO<sub>2</sub>涂层的钛棒阳极,筒内壁附有一层不锈钢网作为阴极,两极的距离约为9 mm。实验结果表明,THF的去除率与电解吸收液的性质有关,在NaCl溶液中的去除率高于Na<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>溶液,这是因为析氯电极电解NaCl溶液时能产生有效氯间接氧化THF。实验发现THF的去除率也与吸收液的pH有关,在酸性NaCl溶液中的去除率明显高于碱性条件下,当pH约为1时,去除率最高能达到94.8%。此外,还发现采用254 nm的紫外光照射能增加THF的去除率。经检测THF的主要液相降解产物为<i>γ</i>-丁内酯。

    2020年04期 1085-1090页 [查看摘要][在线阅读][下载 359K]
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