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化学工业与工程
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玻璃钢/复合材料
2023年 40卷 4期
刊出日期 2023-07-15
目录
化学反应与工艺
化工过程与设备
能源与环境化工
目录
0
目录
2023 Vol. 40 (4): 0-0 [
摘要
] (
249
) [
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859KB] (
497
)
化学反应与工艺
1
胡嘉琦, 王富民, 张旭斌
氮氧吡啶-钌基催化剂催化乙炔氢氯化的研究
针对目前钌基催化剂在乙炔氢氯化应用中活性和稳定性不足的问题,利用湿法浸渍技术制备了氮氧吡啶配位的新型钌基催化剂,并优化了配体添加量。其中性能最好的催化剂含氮氧吡啶10%,在温度170 ℃、乙炔空速360 h
-1
、氯化氢与乙炔流量比为1.15条件下,转化率高达96.1%,且20 h内只下降了0.8%。动力学分析显示,该反应活化能从34.95 kJ·mol
-1
下降至25.58 kJ·mol
-1
。TEM和XRD结果证明钌在催化剂中呈高分散状态。H
2
-TPR和XPS结果揭示了氮氧吡啶可以削弱氧化态钌物种在反应过程中的还原。由BET和TG数据可知,氮氧吡啶的引入抑制了反应过程的积碳。TPD图谱证明配体的引入增强了催化剂对反应物的吸附。同时基于前线轨道理论分析发现,钌的引入可以作为电子转移的中转站,大大降低了其能量差,而配体的引入,进一步降低了钌向氯化氢提供电子的能量差,这可能是协同作用的微观机理。该研究为钌基催化剂的进一步研发提供了理论启发。
2023 Vol. 40 (4): 1-14 [
摘要
] (
223
) [
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1KB] [
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13848KB] (
394
)
15
张叶, 周雪琴, 刘东志, 李巍
甲氧基修饰平面化三苯胺电子给体的合成与性能研究
以2-氨基苯甲酸甲酯为原料,经过Ullmann 反应、亲核加成等反应,合成了一种甲氧基修饰的平面化三苯胺电子给体CMo,通过
1
H NMR确定结构的正确性。与常见电子给体三苯胺TPA、吲哚啉YD作对比,紫外吸收光谱显示,CMo的最大吸收波长为304 nm,相比YD(298 nm)和TPA(297 nm)发生了红移,且最大吸收峰随极性的增强变化率大,表明CMo可离域化程度很大,给电子能力更好;循环伏安测试表明,CMo的HOMO能级(-5.21 eV)和LUMO能级(-1.48 eV)都高于YD(-5.38 eV、-1.70 eV)和TPA(-5.53 eV、-1.79 eV),可以作为新的电子给体材料应用于有机光电器件中。
2023 Vol. 40 (4): 15-22 [
摘要
] (
207
) [
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3535KB] (
590
)
23
张雅静, 刁永发, 蒋捷
接枝法CuMnCeO
x
负载高硅氧滤料制备及脱硝性能研究
文章导读:
为研究出一种适用范围更普遍、负载强度更牢固的负载方法,本研究采用硅烷偶联剂水解形成的硅醇缩合后与材料基底表面的形成Si—O—Si的作用键,在纤维表面接枝生成包覆层,使得催化剂和滤料能牢固地结合在一起。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、红外(FTIR)、CO-SCR活性评价等对其结构和性能进行了研究。从SEM 照片显示,催化剂在滤料上分散均匀;复合滤料的XRD谱图表明多金属复合氧化物以无定形状态负载于滤料上。当质量比达到0.25时,复合滤料NO
x
达到90%,200~260 ℃范围内,制备的CuMnCeO
x
/KH550@HSF复合滤料具有良好的 NO
x
脱除效果,在连续10 h的稳定性测试过程中,复合滤料催化效率无明显下降,催化性能稳定,催化剂负载牢固不易脱落。
2023 Vol. 40 (4): 23-30 [
摘要
] (
208
) [
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1KB] [
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4806KB] (
437
)
31
王婕, 高尚东, 张会书, 吕旭晨, 肖立柏, 任相魁
新型含氟聚氨酯弹性体的制备与性能研究
将长链含氟聚丙烯酸酯通过化学键键接到聚氨酯体系中,制备了一系列新型含氟聚氨酯,通过傅里叶红外光谱证实了产物的结构。通过X射线衍射、应力-应变、差示扫描量热以及接触角等实验详细研究了材料的聚集态结构、力学性能及疏水性质。实验结果表明含氟聚氨酯的性质与侧链氟原子个数紧密相关。随着侧链氟含量的增加,聚氨酯的接触角变大,表面自由能变小,疏水性得到明显提升。同时,材料的结晶度和力学性能可通过侧链氟含量进行调节,当氟原子个数为8时,含氟聚氨酯具有最佳的力学性能。
2023 Vol. 40 (4): 31-36 [
摘要
] (
203
) [
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1KB] [
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6433KB] (
481
)
化工过程与设备
37
姜峰, 徐迪, 齐国鹏, 李修伦
Na
2
SO
4
循环流化床蒸发器中的颗粒碰撞行为和传热性能
将流化床换热防垢节能技术和Na
2
SO
4
蒸发过程相结合,设计并构建了1套Na
2
SO
4
循环流化床蒸发装置。选用质量分数为20%的Na
2
SO
4
溶液作为液相工质,采用聚甲醛(POM)和碳化硅(SiC)颗粒作为惰性固体颗粒,考察了颗粒类型、颗粒加入量(1%~3%)、循环流速(0.37~1.78 m·s
-1
)和热通量(7.29~12.14 kW·m
-2
)等操作参数对于颗粒的碰撞行为和蒸发器传热性能的影响。研究结果表明,POM和SiC 颗粒的加入均可以强化传热。实验范围内,POM和SiC 颗粒的最大增强因子分别为9.5%和13.4%,所对应的操作参数分别为
ε
=1%,
u
=1.78 m·s
-1
,
q
=7.29 kW·m
-2
和
ε
=3%,
u
=0.37 m·s
-1
,
q
=12.14 kW·m
-2
。液相和固相碰撞加速度信号的特征频率范围分别为0~1 000 Hz和6 000~17 000 Hz;汽相的产生可以显著增加其他相的碰撞强度。颗粒加入量增加,POM颗粒的标准偏差增大;SiC颗粒的标准偏差在循环流速较低时先减小、后增大,而在循环流速较高时增大。2种颗粒的流动沸腾传热系数受颗粒加入量的影响较小。循环流速增加,2种颗粒的标准偏差和传热系数均增大。热通量增加,2种颗粒的传热系数均明显减小。颗粒加入量较小时,2种颗粒的标准偏差随热通量的变化不明显。颗粒加入量较大时,POM颗粒的标准偏差随着热通量的增加而增大;SiC颗粒的标准偏差随热通量的变化受循环流速的影响。
2023 Vol. 40 (4): 37-49 [
摘要
] (
205
) [
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1KB] [
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7536KB] (
460
)
50
宋军超, 李治, 李鹏程, 陈强, 刘金龙, 李立权, 朱建华
微界面强化混合柴油加氢精制中试研究
基于微界面强化技术,以混合柴油为原料,在催化剂装填量为2 L的上行式固定床装置上开展了柴油加氢精制中试研究。考察了反应压力、反应温度、
V
(氢)/
V
(油)和空速等工艺参数及不同类型催化剂对微界面强化柴油加氢精制脱硫脱氮性能的影响。研究结果表明,在工艺条件考察范围内微界面强化加氢脱硫效果明显优于常规上行式反应器,随着生成油中
w
(硫)的降低,2者差异程度缩小。以
w
(硫)为1.58%的混合柴油为原料,采用HRC-1催化剂,与常规上行床柴油加氢相比,脱硫率为99.75%时,微界面强化加氢的反应压力可降低3 MPa以上;在反应压力高于5.0 MPa时,微界面强化加氢脱氮率大于98.2%。以
w
(硫)为1.02%的混合柴油为原料,采用HRC-2和HRC-3级配催化剂,在空速为0.8 h
-1
、反应压力5.7 MPa、反应温度365 ℃的条件下,
V
(氢)/
V
(油)≥500时,微界面强化加氢生成油中
w
(硫)等主要指标均可满足国Ⅵ柴油标准要求。该工艺可为中低压下微界面强化混合柴油加氢工业放大提供参考。
2023 Vol. 40 (4): 50-57 [
摘要
] (
216
) [
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2379KB] (
677
)
58
陈志荣, 张福佳, 袁慎峰, 尹红
蛋氨酸CO
2
酸化半间歇反应结晶动力学研究
针对海因法合成蛋氨酸工艺,利用间歇动态法、以蛋氨酸钾为原料研究了CO
2
酸化条件下蛋氨酸的反应结晶过程,建立结晶动力学模型。通过矩量变化法求解粒数衡算方程,利用最小二乘法对数据多元线性回归得到结晶动力学参数。结果表明:晶体生长类型为粒度无关生长,晶体生长活化能为21.01 kJ·mol
-1
,成核与生长速率方程中过饱和度的指数分别为0.62和1.52,晶体聚结对结晶过程的影响不可忽略。气体表观速率、搅拌速率对晶体成核与聚结均有明显影响。高过饱和度与高搅拌转速不利于晶体平均粒径的增加。
2023 Vol. 40 (4): 58-66 [
摘要
] (
203
) [
HTML
1KB] [
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2335KB] (
411
)
67
胡涛涛, 杨丽, 刘鹏, 程景才, 范益群, 张妍, 杨超
溶液结晶热力学与过程分析研究进展
结晶是一种重要的分离和纯化手段。在医药、食品、材料制备等领域中众多产品都是以晶体的形式存在。热力学是结晶过程研究的理论基础,目标体系的热力学性质对结晶方式(降温结晶、蒸发结晶和溶析结晶等)的选择有重要影响,而热力学平衡关系则决定了结晶收率的极限以及不同条件下各种晶型的稳定性,因此热力学的相关研究对于结晶过程的优化和放大设计有重要的指导意义。归纳了不同结晶体系的固液平衡数据测量方法,介绍了NRTL方程、e-NRTL方程、MSE模型等热力学模型在无机盐以及药物结晶过程中的相平衡计算和预测实例,分析了过饱和度、介稳区以及相图在结晶过程优化方面的作用,此外还总结了过程分析技术在溶液结晶领域的应用现状,展望了结晶领域未来的发展前景。
2023 Vol. 40 (4): 67-77 [
摘要
] (
255
) [
HTML
1KB] [
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1251KB] (
1661
)
78
高思达, 郝琳, 朱振兴, 卫宏远
液化石油气(LPG)泄漏事故定量风险分析
针对液化石油气存储设施,为了更全面地计算出事故的后果,首次结合了SLAB模型、动态BLEVE模型、多能法以及损害模型分别计算LPG泄漏爆炸事故的泄露区域、热辐射影响、超压影响以及对人体和建筑的损伤。计算了综合考虑不同因素的致死率,定量地给出了事故可能造成的危害,结果表明,一旦发生事故,在直径8 m的范围内因热辐射造成的死亡率可达到80%,而超压导致周围建筑物的损坏率会达到50%~75%,并对户外人员造成最高96%的死亡率。疏散区域至少应在泄漏位置20 m之外。本论文所使用的计算方法可以对液化石油气存储的风险进行量化,有助于本质安全设计、制定量化规范和应急方案。
2023 Vol. 40 (4): 78-85 [
摘要
] (
282
) [
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1KB] [
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4090KB] (
956
)
86
高建村, 史晨光, 王薇, 刘思思, 李玉静, 王胜男
N-甲基氧化吗啉热分解动力学分析
对在纤维素溶剂中具有广泛应用的N-甲基氧化吗啉(NMMO)热分解动力学进行研究。首先利用绝热加速量热仪(ARC)开展绝热分解实验,得到NMMO在绝热条件下的初始分解温度为119.87 ℃,通过动力学计算得到反应活化能为219.7 kJ·mol
-1
,为自分解一级反应。其次通过差示扫描量热仪(DSC)对NMMO进行非等温分解实验,并利用Friedman法、Flynn-Wall-Ozawa法和ASTM E698法3种动力学模型进行分解动力学计算。研究结果显示NMMO的初始分解温度为161.07~186.40 ℃,反应活化能分别为81~134、75.81~100.34 和101.92 kJ·mol
-1
。最后利用风险矩阵法定量评估NMMO热分解危险等级为Ⅲ级。该研究结果为降低NMMO生产、储存和运输中发生分解反应的风险提供了理论依据。
2023 Vol. 40 (4): 86-93 [
摘要
] (
315
) [
HTML
1KB] [
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2918KB] (
970
)
94
岳锡荣, 赵培, 鲁宽华, 牛静龙
Y型导向固阀塔板的雾沫夹带性能
在直径1.2 m、板间距0.45 m、内置4块塔板的有机玻璃冷模塔内,采用空气-水系统,对Y型导向固阀塔板进行了雾沫夹带性能研究。考察了3种出口堰高、3种液流强度和2种开孔率的改变对Y型导向固阀塔板雾沫夹带性能的影响,并与筛孔型塔板进行对比实验研究。结果表明,Y型导向固阀塔板的雾沫夹带性能随阀孔动能因子的增加呈现出稳定的规律性,在低堰高、低液流强度下表现更优;对比筛孔型塔板,Y型固阀的设计结构表现出明显的抗雾沫夹带优势,同时具有更高的气相负荷操作上限。通过实验数据拟合出了2种开孔率的Y型导向固阀塔板雾沫夹带率的模型方程式,为后续塔板的设计与高黏度物系的分离研究提供参考。
2023 Vol. 40 (4): 94-101 [
摘要
] (
251
) [
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1KB] [
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4576KB] (
534
)
102
鞠野, 瞿瑾, 李翔, 刘丰钢, 李晓伟, 王硕, 马馨茹, 刘晓非
一种耐温抗盐的油基超分子体系的驱油性能研究
聚合物微球具备注入爬升压力低、深部运移效果好、耐温耐盐及成本较低等特点,作为一项新型纳米调驱技术,在石油三采领域有广阔的应用前景。聚丙烯酰胺微球乳液作为常用的驱油剂,在温度和矿化度较高的条件下无法在该类油藏条件下取得较好的驱油效果,因此,对非聚丙烯酰胺类新型油基超分子体系的研究十分有必要。选用油田常用的50、100 nm聚丙烯酰胺微球,以及油基超分子微球进行对比研究,在分析和观察其粒径、团聚行为、黏度以及毛细管内油水传质行为和降低界面张力作用的基础上,通过微观可视油滴剥离实验,研究了温度、表面活性剂对聚合物微球原油油滴剥离作用的影响。通过标定不同微球在原油油滴剥离过程中产生的外接触线的移动速度,定量分析了不同种类微球剥离油滴的微观作用效果。结果显示,聚合物微球与表面活性剂有协同作用,可大大提高剥离油滴的速度。在这3种微球中,油基超分子微球体系具有较好的耐温抗盐性能,剥离油滴的效果最好,50 nm微球次之,100 nm微球的剥离效果最差。因此,油基超分子体系是一种具有良好发展前景的新型驱油体系。
2023 Vol. 40 (4): 102-110 [
摘要
] (
309
) [
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1KB] [
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5034KB] (
817
)
能源与环境化工
111
袁松, 李旻廷, 魏昶, 孙旭, 李兴彬, 邓志敢, 蒋子为
铜冶炼烟尘酸性浸出液中铜、砷分离行为研究
针对铜烟尘酸性浸出液中砷与有价金属分离的难题,采用加压合成臭葱石的方法,实现Cu和As的高效分离以及将砷以臭葱石的形式进行稳定固化的目的。在加压体系下研究了温度、总压和初始pH值对Cu和As的分离效果以及臭葱石合成的影响。结果表明:提高反应温度,有利于Cu和As的分离及合成晶型良好的臭葱石,温度较低时生成铁矾影响臭葱石合成进而影响Cu、As的分离;初始pH值增大,不利于Cu和As的分离,初始pH值越高,体系中的Fe
3+
越易水解,不利于臭葱石的合成,进而影响Cu和As的分离效率;总压增大,有利于Cu和As分离,不利于臭葱石的稳定固化,氧压过高氧化速率加快,易发生Fe
3+
水热水解反应,臭葱石形貌由双锥状变为团聚状使其稳定性降低。在初始Fe和As物质的量之比1.2、初始pH值0.4、时间2 h、初始铜离子浓度9 g·L
-1
、总压0.8 MPa、温度160 ℃的条件下,As和Cu的沉淀率分别为81.57%与12.27%,Cu、As分离系数为76.88,能够高效分离Cu和As,并获得晶态臭葱石。
2023 Vol. 40 (4): 111-121 [
摘要
] (
194
) [
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1KB] [
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6512KB] (
340
)
122
叶新新, 邢照亮, 姜涛, 李健
聚丙烯洗涤脱灰工艺研究
脱除聚丙烯树脂中的残留灰分以提升纯度,对于进一步拓展其在电子器件、医疗用品和食品包装等行业的应用具有重要意义。设计"正己烷+异丙醇"复合体系洗涤脱除聚丙烯树脂中的灰分,以降低Ti、Mg和Al等催化剂残留元素含量,从而得到高纯度的聚丙烯。系统研究了洗涤剂种类、洗涤温度、洗涤剂配比、洗涤时间及洗涤剂用量等工艺条件对灰分脱除效果的影响,并探究了洗涤脱灰处理后聚丙烯树脂的性能变化。实验结果表明,利用"正己烷+异丙醇"复合洗涤剂洗涤聚丙烯粉料,总灰分含量降至30.81 μg·g
-1
,灰分脱除率达到79.99%,聚丙烯纯度得到显著提升。同时,洗涤脱灰处理提高了聚丙烯的等规度。
2023 Vol. 40 (4): 122-128 [
摘要
] (
224
) [
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1KB] [
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1526KB] (
568
)
129
赵瑾, 成玉, 姜天翔, 曹军瑞
基于响应面法优化的异相芬顿处理电镀废水有机络合物
为提高异相芬顿处理电镀废水的催化效率,优化工艺条件,采用邻苯二甲酸和盐酸缓冲溶液制备粉煤灰负载型异相芬顿催化剂,并分别研究催化剂投加量、初始pH值及H
2
O
2
投加量等单因素对电镀废水有机络合物的催化效率的影响及作用机制。在单因素实验的基础上,运用Box-Behnken Design响应面法优化实验设计,通过模型构建和方差分析,获得优化条件及多因素之间的交互作用,并验证模型的精准度。结果表明,各因素对电镀废水中COD
Cr
去除率的影响作用排序为:初始pH值＞催化剂投加量＞H
2
O
2
浓度,初始pH值与H
2
O
2
浓度之间的交互作用较为显著;最优反应条件为:催化剂投加量16.86 g·L
-1
、初始pH值3.49、H
2
O
2
浓度50.6 mmol·L
-1
,COD
Cr
去除率实际值的平均值为94.2%,与预测值的相对误差仅为0.95%,说明采用该模型优化异相芬顿降解电镀废水中有机络合物是切实可行的。
2023 Vol. 40 (4): 129-136 [
摘要
] (
208
) [
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3798KB] (
451
)
137
杨婷, 朱兴驰, 郭小甫, 李非, 李洪, 汪婧, 纪志永
抗生素生产中含盐废水的资源化利用技术研究
抗生素生产过程中会产生大量以氯化钠和氯化钾为主的含盐废水,若直接排放,不仅会对环境产生污染或影响,还会造成资源的浪费。本研究以抗生素生产中含盐废水为处理对象,面向资源化利用,设计采用"机械式蒸汽再压缩技术(Mechanical vapor recompression,MVR)+冷却结晶"工艺,分离获取其中的氯化钠和氯化钾,重点考察不同温度下的分离效果及经济能耗。研究表明,在母液循环操作模式下,常压蒸发温度为90 ℃、蒸水量为(85.00±0.50)%、结晶温度为25 ℃时,氯化钠收率可达85.00%以上,氯化钠和氯化钾纯度可达国家标准中工业级产品要求。
2023 Vol. 40 (4): 137-143 [
摘要
] (
219
) [
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2508KB] (
602
)
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