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化学工业与工程
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玻璃钢/复合材料
2024年 41卷 1期
刊出日期 2024-01-15
目录
化学反应与工艺
化工模拟与计算
化工过程与设备
能源与环境化工
目录
0
目录
2024 Vol. 41 (1): 0-0 [
摘要
] (
263
) [
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876KB] (
1405
)
化学反应与工艺
1
彭世仁, 王燕, 蔡旺锋
钛酸四丁酯催化甲基丙烯酸甲酯与正丁醇酯交换反应动力学研究
文章导读:
由于设备腐蚀和环境污染等问题,甲基丙烯酸丁酯生产工艺逐渐倾向于更为经济环保的酯交换生产工艺。以钛酸四丁酯为催化剂,甲基丙烯酸甲酯与正丁醇通过酯交换法合成甲基丙烯酸丁酯的反应及机理进行了初步研究。首先,根据路易斯酸催化理论,在合理假设和简化的基础上对该反应的机理进行了分析,在此基础上分别建立了基于理想溶液和非理想溶液的动力学模型。通过酯交换反应实验,主要研究了反应温度、反应物初始物质的量之比和催化剂量等因素对反应速率的影响,并根据实验数据回归得到了动力学模型参数和反应的基本热力学数据。结果显示,该酯交换反应为吸热反应,标准摩尔反应焓为14.406 kJ·mol
-1
,正、逆反应活化能分别为70.2和51.1 kJ·mol
-1
。通过模型计算值与实验数据的比较,证明了推导得到的动力学模型具有较高的可靠性,将为钛酸四丁酯催化甲基丙烯酸甲酯与正丁醇酯交换合成甲基丙烯酸丁酯反应提供一定的理论指导。
2024 Vol. 41 (1): 1-11 [
摘要
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114
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362
)
12
张天永, 王昱童, 刘万兴, 李彬, 姜爽, 吕东军
具有核壳结构的预分散C.I.颜料橙34的制备
文章导读:
色母粒是传统预分散有机颜料剂型,制备工艺相对复杂,着色时过滤分散值较大,颜料分散性亟待提高。以3,3'-二氯联苯胺(DCB)和对甲苯基吡唑酮为原料,经重氮化偶合反应得到C.I.颜料橙34(PO34)与水的混合液,加热条件下使PO34与外层熔融的110型聚乙烯蜡(PE)结合,获得了颗粒均匀、分散性好的预分散PO34新剂型(PPO34)。通过调控PE与PO34的质量比、PE的粒径、加热时间与加热温度、搅拌速率等实验条件,研究其对预分散颜料应用性能的影响规律。通过形貌、着色性能数据对比得到PPO34制备较适宜条件为:
m
(PE)∶
m
(PO34)为1∶1、41~60目PE、加热时间20 min、加热温度90 ℃、机械搅拌速率为200 r·min
-1
。上述条件制得的PPO34粒径均一,具有明显核壳结构。与原始PO34相比,疏水性能显著增强,含水量低,过滤时间短,避免了生产中滤饼板结和强力粉碎产生的粉尘,更加环保高效;与传统色母粒相比,分散性能更好,在保持与原颜料相近的色光、明暗度、饱和度和色相等颜料性能前提下,提高了颜料着色强度,改进了其他多方面应用性能。
2024 Vol. 41 (1): 12-20 [
摘要
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116
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343
)
21
雷超, 常薇, 周莹莹, 罗杰, 李云锋, 刘斌
3D可回收型Bi
2
WO
6
/石墨烯气凝胶的制备及其光催化性能研究
文章导读:
为了进一步优化Bi
2
WO
6
的光催化性能和重复利用率,通过水热自组装法制备了具有3D结构的Bi
2
WO
6
/石墨烯气凝胶(BGA);采用XRD、SEM、FT-IR、UV-Vis DRS和BET等方法对制备的样品进行了表征和分析。以罗丹明B(RhB)作为目标降解物,以500 W氙灯为光源,对所制备材料的光催化性能进行了评价。当Bi
2
WO
6
与GA的质量比为6∶1时,催化剂在光照120 min内对罗丹明B的去除率可达99.7%,对盐酸四环素降解率可达98.6%,经过5次循环使用后,Bi
2
WO
6
/石墨烯气凝胶复合材料仍保持较好的光催化活性。自由基捕获实验证实h
+
为光催化降解的主要活性物质。此外,该材料还具有一定的可形变抗压性,提高了光催化剂回收再利用能力。
2024 Vol. 41 (1): 21-27 [
摘要
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118
) [
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5295KB] (
278
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28
曹翠萍, 石鹏, 郑博, 朱振兴
单线态氧的制备与应用研究进展
文章导读:
单线态氧(Singlet oxygen,
1
O
2
)是活性氧(Reactive oxygen species,ROS)的1种,由基态氧激发而来,具有良好的氧化活性。与其他ROS相比,
1
O
2
的选择性较好,活性更高,因此具有更大的研究价值。自被发现以来,人们逐渐意识到其在有机合成方面的重要作用。
1
O
2
的研究推动了有机化学、生物化学、医学、环境化学及食品化学等领域的科学发展浪潮。本论文回顾了
1
O
2
的基本性质,综述了关于
1
O
2
的包括光敏化法及化学法等制备方法,以及与有机物反应的关键科学研究,并进一步评估了其对有机合成的应用价值,发现其为具有较高工业价值的醇、环氧化合物及羰基化合物等提供了多种合成反应途径,是将氧负载于有机物的有效活性组分。希望对于相关领域的研究工作者有所启发,以促进有机合成领域的发展。
2024 Vol. 41 (1): 28-39 [
摘要
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110
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314
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40
李瑞君, 徐涓, 张弘, 刘兰香, 马金菊, 张加研
塔拉单宁液气射流氧化法制备鞣花酸
文章导读:
为解决五倍子原料稀缺的问题,以塔拉粉为原料,采用液气射流技术对塔拉单宁溶液进行氧化制备鞣花酸,探究鞣花酸的纯化方案,确定一条比较理想的工艺技术。通过高效液相色谱仪、紫外可见分光光度计、傅里叶变换红外光谱仪、同步热分析仪检测分析得到的样品。结果表明,以塔拉粉为原料制备鞣花酸的较优工艺条件为:采用水提法提取得到塔拉单宁溶液,塔拉单宁浓度为30 g·L
-1
,用12% NaOH溶液调节反应液的pH值至8.5,反应温度30 ℃,反应时间6 h,所得到的固相经碱溶酸沉后其鞣花酸的收率为44.58%,质量分数为 88.69%,选用溶剂洗涤法对碱溶酸沉后鞣花酸样品进行再纯化,此时得到鞣花酸的收率为61.70%,质量分数为94.69%。此制备方法大幅度缩短了制备的反应时间且质量分数较高。
2024 Vol. 41 (1): 40-46 [
摘要
] (
111
) [
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2182KB] (
172
)
能源与环境化工
47
李文彬, 吴亚洲, 郑浩, 姜晓峰, 曾亮
氢气纯化技术研究进展
文章导读:
氢气纯化技术通过物理或化学方法,将含氢原料气中的杂质去除,实现高体积分数H
2
制备以满足不同的工业需求,是氢能高效利用必不可少的环节。根据纯化原理的不同,可以将H
2
纯化方法分为变压吸附、膜分离、深冷分离法等物理法,以及CO优先氧化、CO选择性甲烷化、金属氢化物分离法等化学法,综述了不同纯化方法的技术原理和研究进展。H
2
纯化过程应该根据原料气的组成特点、产品气的要求以及具体的纯化规模,选择合适的纯化方法。多种纯化方法的联合使用,新型纯化材料及过程强化工艺开发是氢气纯化技术的发展方向。
2024 Vol. 41 (1): 47-70 [
摘要
] (
108
) [
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409
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71
刁庆宇, 刘吉源, 王列, 李传崴, 刘兴江, 徐强
固态电解质离子传输机制研究进展
文章导读:
全固态锂金属电池具有较高的安全性和稳定性,是替代传统锂离子电池成为下一代储能装置的理想选择。然而,固态电解质相较于液体电解液而言,其较低的离子电导率仍然是阻碍全固态锂金属电池得到快速发展的一个关键。综述了不同类型固态电解质离子传输机理,总结了提高固态电解质电导率的改进策略和最新研究进展,归纳了改善固态电解质离子传输性能的技术路线,并对未来新型固态电解质的设计与发展作了展望。
2024 Vol. 41 (1): 71-82 [
摘要
] (
115
) [
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3852KB] (
263
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83
韩雅欣, 宁连超, 李群星, 韩雨轩, 傅芃芃, 陈相妤, 李烁, 张铭
多巴胺改性废弃口罩制备超亲水油水分离膜
文章导读:
始于2019年底的新型冠状病毒(COVID-19)的传播,使得废弃口罩的处置成为人类面临的新挑战。通过在废弃口罩表面原位沉积SiO
2
纳米颗粒,进而接枝多巴胺(DA),制备得到性能优良的超亲水油水分离膜,改性后膜的水接触角为0°,重力作用下通量达到6 953 L·m
-2
·h
-1
,油水分离效率超过98.65%,且在不同酸碱度(pH=2~14)均表现出稳定的油水分离性能。废弃口罩改性制备油水分离膜为废弃口罩的处置及资源化利用提供了一种新思路,具有很好的社会经济效益。
2024 Vol. 41 (1): 83-89 [
摘要
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108
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8890KB] (
328
)
化工过程与设备
90
方媛, 高亚慧, 宫艳玲, 夏淑倩
二氧化碳驱油技术中CO
2
膨胀液体黏度研究进展
文章导读:
全球变暖日益引起各国关注,CO
2
(Carbon dioxide)被认为是最主要的温室气体,我国已向国际社会做出了"双碳"庄严承诺。CO
2
-EOR (CO
2
enhanced oil recovery)技术将捕集来的CO
2
注入油藏中不仅可以使原油膨胀,降低原油黏度,增强原油流动性从而提升驱油效率,同时还可以减少CO
2
排放,具有非常重要的战略价值。因此,研究CO
2
膨胀液体(CO
2
-expanded liquids, CXLs)的机理及其传递特性对于CO
2
-EOR技术的利用具有重要意义。从实验设备、实验数据以及计算模型3个方面综述了CO
2
-EOR技术中涉及的CO
2
膨胀液体黏度的发展现状,并对其发展趋势进行归纳。在实验设备方面,表面光散射等非接触式黏度测量方法越来越受到关注;在实验数据研究方面,CO
2
-正癸烷、CO
2
-正十四烷二元体系数据较为丰富,而CO
2
-正构烷烃多元体系、CO
2
-环烷烃、CO
2
-芳香烃及CO
2
-助溶剂体系的数据还比较欠缺;在计算模型方面,综述了适用于CO
2
-膨胀液体黏度的Eyring半理论模型的基本原理和研究进展,对不同类型的模型计算精度进行了综合比较。
2024 Vol. 41 (1): 90-102 [
摘要
] (
114
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2985KB] (
273
)
103
周昌浩, 邢照亮, 姜涛, 李健
电工膜用高纯聚丙烯脱灰技术研究
文章导读:
开发低灰分聚丙烯专用料、突破国外"卡脖子"技术,对于我国BOPP薄膜行业乃至整个电力电容器产业都具有重要意义。设计了"己烷+乙酰乙酸乙酯"双组分复配洗涤溶剂体系,针对本身灰分含量较低的聚丙烯树脂进行深度洗涤脱灰处理,进一步降低ZN催化剂体系下残余在聚丙烯内的残余的Ti、Mg和Al元素,得到了低于20 μg·g
-1
的聚丙烯粉料,灰分脱除率可达70%以上。针对洗涤剂种类、洗涤时间、洗涤温度和洗涤配比等工艺进行了系统研究,对聚丙烯产品的理化性能和电气性能等进行表征。结果表明洗涤前后的薄膜击穿强度从562.3提升至632.8 kV·mm
-1
,电导率从2.0×10
-11
降低至1.0×10
-11
S·m
-1
。
2024 Vol. 41 (1): 103-110 [
摘要
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115
) [
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258
)
化工模拟与计算
111
张权聪, 薛康, 曹志凯, 周华
BGL气化炉除CH
4
的操作模拟研究
文章导读:
氮肥行业中BGL气化技术应用前景好,但该技术生产的合成气中CH
4
含量较高,无法满足合成氨原料要求。本研究充分考虑气化反应特性,拟在BGL气化炉设第二喷嘴,通过二次补燃的方式去除CH
4
。进而,在已建立的新型BGL气化炉模型基础上,探究了二次补燃去除合成气中CH
4
的效果。研究表明:补燃剂进料量为第一喷嘴进料量的25%时,出口气体中CH
4
含量降至1%以下,且碳转化率大于99%。通过提高第一喷嘴进料蒸气比例可获得用于合成氨生产的高氢碳比合成气。
2024 Vol. 41 (1): 111-117 [
摘要
] (
116
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196
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118
魏晓彤, 岳金彩, 杨安明, 周东健, 郑世清
基于Python的化工流程优化系统开发
文章导读:
作为一种通用化工流程模拟系统,Aspen Plus已广泛应用于化工流程的模拟、设计与优化。随着人们对复杂流程优化的需求越来越多,Aspen Plus自带的灵敏度分析已经不能满足需要,将Aspen Plus与优化算法进行集成,用于求解复杂优化问题有其必要。在Python环境下实现了对Aspen Plus流程模拟的控制和数据传递,在此基础上开发了一套流程优化系统,可将各种优化算法方便地集成在一起,用于解决不同特点的优化问题。采用坐标轮换法以年度总费用TAC(Total Annual Cost)为目标函数,对甲醇-丙酮共沸体系的双塔变压精馏进行优化,灵活实现了对不同变量、不同顺序的优化,均取得预期效果,提高了工艺开发效率。
2024 Vol. 41 (1): 118-124 [
摘要
] (
111
) [
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303
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125
卢哲, 史嘉帧, 郭凯, 刘春江, 郑龙云
二级环流反应器中收缩-膨胀隔板的性能优化
文章导读:
通过在二级环流反应器两级之间安装具有收缩-膨胀形状的隔板,可以有效减小两级之间的液相回流流量,但同时会增加流体流动阻力。为了在减小液相回流流量的前提下减小流动阻力,本研究对隔板进行优化设计。首先通过模拟计算获得不同隔板下的压降和液相回流流量,随后对数据进行拟合,得到压降、液相回流流量与结构参数的关联式。计算结果表明当表观气速较小时,隔板宽度对压降影响较大,高度的影响较小。表观气速增大时,隔板高度对压降的影响变大。在所有气速下,隔板宽度是影响液相回流流量的决定因素。最后通过多目标优化,获得了在不同表观气速下最优隔板的Pareto前沿。
2024 Vol. 41 (1): 125-135 [
摘要
] (
113
) [
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323
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136
李权, 林茹亭, 王宗勇, 王超
聚结构件形式对管式油水分离器油出口含油率的影响
文章导读:
为了对比不同结构形式聚结构件对管式油水分离器油出口含油率的影响规律,为工程设计选型提供技术支持,通过CFD方法分析了正V形斜板、倒V形斜板、传统斜板和蛇形背向折板4种不同聚结构件作用下的浓度场和油出口含油率,并探究了正V形聚结构件在单一条件下的最适宜结构参数。结果表明,在所研究的流速(0.05~0.35 m·s
-1
)内,4种聚结构件中正V形构件具有最好的油出口含油率,蛇形背向折板与倒V形斜板位列第2、3位,传统斜板最低;随着进口流速的增大,4种聚结构件油出口含油率均相应降低,其中传统斜板下降速度最快,正V形斜板与蛇形背向折板下降最慢,相差不大,而倒V形斜板下降速度居中;利用控制变量法确定了正V形构件与壁面间距
C
=10 mm、水平夹角
θ
=60°时油出口含油率最高。
2024 Vol. 41 (1): 136-143 [
摘要
] (
111
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327
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144
李亮, 郝润秋, 郝亚超, 师晓光, 张成凯
导流筒结构对气升式反应器传质性能的影响研究
文章导读:
气升式环流反应器广泛应用于化工、环境等领域,深入研究反应器内气-液两相流体流动行为对提高其传质性能具有重要意义。通过分别建立气-液两相流模型和气泡粒群衡算模型并实现二者的耦合求解,研究了单个方形导流筒、单个圆形导流筒和6个圆形导流筒结构对气-液两相流体流动特性、气泡尺寸分布和气-液相间传质的影响。研究表明,含6个圆形导流筒结构的气升式环流反应器气含率和液相速度分布趋于均匀,平均气含率更大,气泡尺寸更小,传质速率更大,反应器的综合性能得到显著提升。相关模拟结果为气升式环流反应器结构优化和放大指明了方向。
2024 Vol. 41 (1): 144-150 [
摘要
] (
116
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4194KB] (
240
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