化工学报杂志,月刊,本刊重视学术导向,坚持科学性、学术性、先进性、创新性,刊载内容涉及的栏目:热力学、流体力学与传递现象、催化等。于1923年经新闻总署批准的正规刊物。
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(1)热力学(2)流体力学与传递现象(3)催化动力学与反应器(4)分离工程;(5)过程系统工程(6)表面与界面工程(7)生物化学工程与技术(8)能源和环境工程(9)材料化学工程与纳米技术(10)现代化工技术
关键词:金属有机框架 孔径 原位合成 后合成修饰 穿插调控 辅助合成
金属有机框架(MOFs)以其可灵活调节的孔道结构、大孔隙率和大比表面积等特点受到广泛关注。设计并构建能够实现目标功能的、具有合适孔径分布的MOFs材料关系到MOFs材料在分离、催化以及质子传导等领域中的应用。综述了MOFs材料孔径的主要调控方法,包括原位合成调控、后合成修饰调控、穿插调控以及辅助合成调控,总结了四种调控方法的特点和不足,...
关键词:微流体 微通道 液滴 惯性微流体 多相流
由于非线性动态特征,液液界面破裂过程常伴随卫星液滴的产生,对基于液滴的微流体技术生产液滴的均一性和精准化目标提出了挑战。阐释了微流体界面失稳的复杂动力学特征,剖析了界面失稳的影响因素,并分析了伴随界面失稳而产生的卫星液滴的现象与原理。结合惯性微流体新概念,总结了卫星液滴的惯性分离机制。展望了卫星液滴生成-惯性微流体分离一体...
关键词:结晶 过程控制 粒数衡算 过程分析技术 产品工程 复杂体系
结晶作为固-液分离的重要手段,是实现医药产品高端高值化的关键技术。药物结晶过程的精准控制决定了晶体产品的多晶型、晶习、粒度及粒度分布等诸多特性,对生产效率和产品质量的提升具有重要的意义。基于国内外对药物结晶过程控制的研究现状,结合相关案例,系统总结了制药结晶中先进过程控制的理论模型、监测手段和控制策略,重点分析讨论了过程控...
关键词:反渗透 膜 抗黏附 污染驱除 杀菌 表面 聚合物
聚酰胺反渗透膜具有选择透过性高、化学稳定性好等优点,在水处理领域应用广泛。但膜污染导致的通量下降、寿命降低等问题严重制约了其发展与应用,开发抗污染反渗透膜是缓解膜污染的重要手段。本文根据抗污染膜作用机理将抗污染反渗透膜分为抗黏附型、污染驱除型和杀菌型,综述了近年来相关方面的研究成果,并对合理组合多种机制制备抗污染反渗透膜...
关键词:凝胶 结晶 晶型 晶习 粒度分布
相比于传统的溶液相结晶,凝胶用作结晶介质时,由于能抑制对流和减慢溶质分子的扩散,除了能提供较大的过饱和度且不会导致爆发成核,以及使溶质分子在生长面上连续地生长之外,还可以通过设计特定的凝胶剂为溶质分子提供模板或者活性成核位点,这使得凝胶相结晶成为了一种有效的结晶控制手段,引起了研究人员的广泛关注。综述了高分子凝胶、超分子凝...
关键词:癸烯酸甲酯 环化反应 基团贡献法 热力学分析 反应动力学
采用基团贡献法对四甲基-酮-癸烯酸甲酯(TOME)环化反应进行了热力学分析。结果表明,标准压力下该反应为吸热反应,温度高于403 K范围内反应为自发过程;反应的Gibbs自由能变随温度的升高而减小,升温有利于反应正向进行。通过间歇实验研究了非催化条件、常压、463~493 K温度范围内TOME环化反应动力学。动力学拟合结果表明,该反应为一级反应,升温能...
关键词:聚甲氧基二甲醚 液液平衡 环己烷
聚甲氧基二甲醚(DMMn)是一种低分子缩醛类聚合物,被认为是新型环保柴油添加剂。研究了常压下,293.15 K和308.15 K时DMM1-4+水+环己烷+氯化钠体系的液液相平衡。经Eisen-Joffe方程关联检验,各体系的液液平衡数据具有良好的一致性。在氯化钠盐析作用下,体系油水分离效果得到明显的改善,DMM1-4的分配系数均大于1;当NaCl的含量为10%(质量)时,有机相...
关键词:气体净化 旋风分离器 颗粒床 耦合 静压分布
新型旋流场-颗粒床耦合分离设备将旋风分离器离心分离和移动床吸附/过滤分离有机结合,在一套设备中实现了两级净化过程,可适应较高的温度范围,为气体净化技术提供了一种新的思路。在固定床操作模式下,测量了耦合设备内部轴向、周向和径向的静压分布。实验结果表明,设备入口环形空间的静压分布可以确定设备内部旋流强度与入口气速之间存在直接联...
关键词:微流控 聚并 显微分析 图像识别
微流控技术作为操控微米尺度液滴的重要手段,受到普遍关注。显微摄像是微流控过程的主要研究方法,以往主要通过人工观察识别的方式获取关键参数,工作效率低、数据量小,限制了针对复杂微流控过程的深入认识。提出了一种基于MATLAB图像处理程序的微流控液滴聚并研究方法,通过背景提取、背景扣除、掩膜二值化、噪声消除、区域填充、形态开启、边界...
关键词:澄清槽 流动特性 粒子图像测速技术 挡板 油相夹带
混合澄清槽被广泛应用于稀土溶剂萃取过程,在澄清室内的分相过程是非常重要的环节。采用粒子图像测速技术对澄清室内速度流场进行了测量,比较了不同操作参数下,主要包括混合室搅拌转速、油水两相体积分数以及不同挡板设计对澄清室内流场结构的影响。搅拌转速作为能耗输入,与澄清室内速度矢量大小呈正相关关系;增加油相后,对澄清室内流场结构影响...
关键词:微通道 气泡 频率 尺寸 浆料
利用高速摄像仪对T型微通道内浆料体系中的气泡生成频率和气泡尺寸进行了研究。以氮气作为分散相,含0.35%(质量分数)表面活性剂(SDS)不同浓度玻璃珠的甘油-水溶液为连续相。实验考察了弹状流下气液两相流量、颗粒浓度以及浆料表观黏度对气泡生成频率及气泡尺寸的影响。结果表明:在弹状流下,当分散相流量一定时,随着连续相流量的增大,气泡的生成...
关键词:微流控 台阶式微装置 气泡 界面现象 微通道
采用高速摄像系统研究了台阶式微通道中气泡生成机理和尺寸变化规律。探究了气液相流量、液相黏度以及台阶宽度对气泡生成过程的影响机制。实验中分别采用不同质量浓度的甘油水溶液和氮气作为液相和气相。发现台阶式微通道中气泡的生成过程分为扩展、夹断和蓄能阶段。增大气相、液相流量,减小液相黏度使各阶段所消耗的时间减少。随液相黏度的增...
关键词:非牛顿流体 屈服应力 石油 凝点 数值模拟
凝点是石油工业中评价油品(包括原油)流动性的一个重要指标,但长期以来对其力学涵义缺乏准确的定量分析。通过对测凝实验中油样受力与变形的定量分析与数值模拟,研究发现在判断凝点的临界状态下,油样的运动形式为一弓形未屈服区绕自由液面上方一固定圆心的转动,且该弓形所对应的弧角固定为137.5°。据此,含蜡油凝点的力学涵义事实上是油品的屈服...
关键词:传热 翅片螺距 烟气含水量 换热特性 阻力特性 数值模拟 优化
换热器烟气侧自身结构参数和外界条件是影响换热器换热及阻力特性的主要因素,采用数值模拟和实验方法研究了翅片螺距及烟气含水量对齿形螺旋翅片管束换热及阻力特性的影响。结果表明,在翅片螺距3.63~8.47 mm范围内,烟气侧Nu随着翅片螺距的增大而增大,在不同入口烟温下,相对于3.63 mm翅片管,5.08 mm和8.47 mm翅片管Nu分别增大3%~6%和9%~14%,Eu随...
关键词:计算流体力学 搅拌容器 传热 数值模拟 聚合 流固耦合
基于CFD模拟与传热实验相结合的方法对5 L夹套聚合釜的传热性能进行研究。建立聚合釜的液固耦合稳态传热模型,获得釜内流体、夹套内流体及金属固体域内温度分布。开展传热实验对模拟结果进行验证,各对比点温度的最大相对误差在1%~5%范围内。通过模拟获得釜内外壁面传热系数及总传热系数,并关联出釜侧及夹套侧Nu的经验式。结果表明:釜内流体温度...
关键词:翅片重力热管 相变 传热 均温性 热导率
热管是一种利用工质相变传热,具有传热温差小、热响应速度快、换热量大等优点的传热元件。为研究翅片重力热管的传热性能,实验测试了翅片重力热管与平板重力热管(铝-丙酮工质)的传热性能,比较了其瞬态热响应速率,获得了翅片与平板重力热管在蒸发段不同电功率稳定加热条件下表面温度沿高度方向的变化规律,计算了平板热管的等效热导率,并与铝板测...
关键词:气力输送 两相流 密相 介尺度 补充风 数值模拟
针对水平管高压密相气力输送数理模型的缺陷与不足,引入Savage径向分布函数修正的颗粒动理学理论、基于Berzi摩擦压应力模型构建的摩擦应力模型以及修正的三段式曳力模型,在欧拉-欧拉方法的基础上建立了一个能同时兼顾水平管高压密相气力输送中稀相流、过渡流以及密相流输送特性的三维非稳态数理模型。并采用该数理模型考察了补充风对水平管高压...
关键词:搅拌容器 柔性rushton搅拌桨 功耗 流场 实验验证 计算流体力学
基于传统的Rushton桨,开发了一种柔性叶片Rushton搅拌桨。采用数值模拟方法研究了柔性桨的功耗及层流和湍流流场特性,并分别采用扭矩测量法和粒子图像测速法进行了实验验证。结果表明,对于实验规模的搅拌容器,当介质黏度与甘油接近时,可用橡胶作为柔性桨叶制作材料。Reynolds数≤100时,柔性桨的功耗大于刚性桨;Reynolds数大于该值后,柔性桨的功...
关键词:搅拌容器 柔性rushton搅拌桨 混合 实验测量 平面激光诱导荧光
提高混合效率是流体搅拌混合领域的重点研究内容之一。几十年来,人们在开发新型搅拌桨及研发流体混合新技术方面做了大量工作。基于刚性Rushton桨,开发了一种柔性叶片Rushton搅拌桨,并以罗丹明6G为荧光剂,采用平面激光诱导荧光法对介质为水时该桨在湍流状态下的混合性能进行了实验测试研究。结果发现,标定实验结果表明,荧光剂强度与浓度呈线性关...
关键词:秸秆水解液 加氢 杂质 失活
采用Ru/AC催化主要成分为葡萄糖、木糖的秸秆水解液加氢,探究了水解液中各杂质对加氢反应性能的影响,通过N2物理吸附、CO化学吸附、热重分析、场发射扫描电镜、热解气质联用等分析手段对反应后失活催化剂进行了系统表征。结果表明:水解液中可能存在的木质素、纤维素酶、无机盐、呋喃类衍生物、有机弱酸、芳香族化合物等杂质中,木质素和纤维素酶...
关键词:废旧轮胎 催化剂载体 纤维素 催化重整 热解 制氢
以全钢型废旧轮胎为原料,通过热解、活化、浸渍、焙烧的流程制备了三种热解炭催化剂,分别为轮胎热解炭(Raw char)、轮胎热解活性炭(AC)和负载Zn的活性炭(Zn/AC)。采用N2吸/脱附、SEM、EDS、XRD等表征方法对催化剂进行了一系列表征和分析,发现CO2/H2O活化可显著提高催化剂BET比表面积,最高可达380 m^2·g^-1,有效改善催化剂表面结构性质,同时浸渍...
关键词:序列分布 聚烯烃弹性体 聚合 动力学模型 预测
限制几何构型催化剂(constrained geometry catalyst,CGC)特别适用于乙烯与α-烯烃溶液聚合法制备高性能聚烯烃弹性体POE(polyolefin elastomer)。基于CGC催化乙烯与1-辛烯共聚反应机理,建立了乙烯与1-辛烯共聚反应动力学模型并确定了动力学参数。采用前期实验获得的乙烯消耗速率曲线与催化剂平均活性验证了动力学模型的准确性。基于动力学模型和...
关键词:碳材料 煤焦油 氮掺杂 纳米结构 催化 氧化脱硫
以煤加工副产物煤焦油中蒽油馏分为碳源、多巴胺为氮源,基于纳米碳酸钙球模板在碳化过程中发生的诱导自活化作用,一步共碳化制得氮掺杂多孔碳(NPCs)材料。通过元素分析、低温氮气吸附-脱附测试、扫描及透射电镜表征,结果表明,NPCs材料的氮元素掺杂量高,且具有发达的微孔-介孔梯级孔道结构。结合室温下催化硫化氢选择性氧化为单质硫的反应性能评...
关键词:吸附 制氧 vpsa模拟 优化 模型预测控制
针对真空变压吸附制氧在gPROMS软件中建立了严格的数学模型,基于LiLSX吸附剂设计了两塔八步的真空变压吸附流程生产纯度为92%的O2。对此流程进行优化,其纯度和回收率有了明显的改进。在此基础上,引入实际生产中经常存在的如进料流量的变化以及吸附性能降低等扰动因素,使模拟工作更接近实际。根据产品气中O2纯度的反馈,采用模型辨识技术设计了MPC...
关键词:磺胺甲基嘧啶 溶剂性质 氢键受体能力 分子间氢键
采用悬浮转化法对磺胺甲基嘧啶溶剂化合物在醇类、酯类和酰胺类等17种溶剂中进行了筛选研究,采用粉末X射线衍射、热重分析、扫描电镜和傅里叶红外光谱对磺胺甲基嘧啶溶剂化合物进行了表征,成功制备出磺胺甲基嘧啶与N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮溶剂化物和二甲基亚砜的4种溶剂化合物。热重结果表明它们均属于化学计量比为...
关键词:模型 算法 反应 稀疏度 芳烃异构化 自适应采样
异构化是芳烃生产中的重要环节,提高异构化环节的建模和优化效率对工业生产有着重要意义。但是,直接使用机理模型的优化过程耗时较长,优化效率低。模型可以有效地对机理模型进行近似,而模型采样方法对模型精度有很大影响。提出了一种新的基于稀疏度和最邻近期望的自适应采样算法,该方法可以平衡全局搜索和局部搜索,通过求解优化问题找到反映函数...
关键词:乙烯裂解炉 模拟 优化 计算流体力学 助燃空气 nox排放
乙烯裂解炉内复杂物理化学过程耦合模拟与优化能够满足乙烯装置对高效率、低污染和低成本的设计和操作要求,对提高乙烯工业的竞争力具有重要意义。针对简单燃烧机理难以准确预测炉膛燃烧生成NOx浓度分布的弊端,提出了在裂解炉使用更准确的简化GRI-Mesh 3.0机理结合涡耗散概念(EDC)模型的方法,并对Sandia Flame D的燃烧过程进行计算流体力学(CFD)...
关键词:数学模拟 分子量分布 聚酯 反应动力学 建模方法
提出一种以分子量分布为目标的聚酯工业生产过程流程模拟方法,针对通用流程模拟软件Aspen Plus在逐步聚合(step-growth)反应机理下不能计算分子量分布指数和分子量分布曲线的不足,通过外置接口程序从后台运行的Aspen源文件(*.bkp/*.apw)中读取数据,实现分子量分布曲线的可视化和其他质量指标的计算。以聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)工业生产中的预...
关键词:界面相互作用 絮体 xdlvo理论 膜污染 粗糙表面
现有对混凝-膜过滤过程中膜污染的预测分析,一般采用XDLVO理论对光滑界面的作用能进行计算,但混凝絮体表面形态会对预测结果产生较大的影响。利用正弦波球体模型对粗糙腐殖酸(HA)絮体表面进行模拟,并通过表面元素积分法(SEI)结合XDLVO理论与复合辛普森规则,对不同粗糙程度的混凝絮体与聚偏氟乙烯(PVDF)膜的界面作用能进行量化模拟;并将结果与传...
关键词:人血红蛋白 血红素 氧气 一氧化碳 分子模拟 马尔科夫状态模型 气体迁移
为了揭示CO和O2竞争性结合人血红蛋白血红素位点的机制及其与人血红蛋白结构转换之间的关系,本文采用全原子分子动力学模拟(MD)结合马尔科夫状态模型(MSMs)研究氧气(O2)和一氧化碳(CO)分子从水溶液迁移进入人血红蛋白四聚体α链和β链的全过程。分子动力学模拟揭示了O2和CO结合α链和β链的稳态结合位点和瞬态结合位点、迁移通道以及α链的结构变化。...
关键词:低阶煤 热解 红外加热 二次反应 焦油 燃料 固定床
针对煤快速热解研究中样品添加量少(mg级)、焦油收集难等问题,本研究利用压片法制备微薄厚度(mm级)的煤层,并采用红外加热装置考察大添加量(g级)、微薄煤层的快速热解特性。对比堆积煤样和不同煤压片厚度(1.5~3 mm)与个数(1~2)的压片煤样热解特性发现,压片煤层热解过程的二次反应受到明显抑制,焦油产率急剧增加,在1000℃时达9.96%,为格金分析的1...
关键词:氧化 反应器 制备 介质阻挡放电 臭氧 微等离子体
介质阻挡放电(DBD)是工业生产臭氧(O3)最有效的方法。研究以O2为原料气采用DBD微等离子体放电制备O3,研究了放电间距、放电长度、放电功率以及停留时间对产生O3的影响。此外,通过向正弦AC等离子体电源中叠加调制脉冲,探讨了脉冲占空比与调制频率对O3生成的影响。结果表明:O3浓度与DBD反应器的放电间距呈负相关,与O2的停留时间呈正相关,放电功率...
关键词:油泥焦 褐煤 混燃特性 协同效应 动力学
采用热重分析法研究了不同升温速率下油泥焦、褐煤及其混合物燃烧特性,并利用Kissinger-AkahiraSunose(KAS)、Flynn-Wall-Ozawa(FWO)和Friedma(FR)等方法计算其燃烧动力学参数。结果表明,油泥焦燃烧主要是固定碳燃烧过程,而褐煤燃烧是挥发分和少量固定碳连续燃烧的过程。褐煤比油泥焦具有更好的燃烧特性,平均活化能更低。油泥焦和褐煤共燃过程中...
关键词:废水 生物膜 低温 高通量测序 微生物群落结构
以模拟生活污水为处理对象,三种不同填料为生物膜载体,运行A、B、C三个SBBR,通过逐步降温(25、20、15、10、6和5℃)培养驯化处理低温污水的生物膜。运行251周期,三个反应器COD出水浓度均低于50 mg/L;B反应器对氨氮去除效果优于A和C。特别在低温5℃时,A、B和C三个反应器氨氮平均出水浓度分别为14.1、3.79和14.1 mg/L。高通量测序结果显示,5℃时,...
关键词:生物质 气化 氢气 钙基 吸附剂 循环吸附性能
钙基吸附剂循环CO2吸附性能对增强式生物质气化连续高效制氢起重要作用。采用将CaO颗粒分散在惰性载体中的方法并结合挤压成型技术制备了合成吸附剂颗粒。为了筛选循环吸附性能较好的吸附剂,在热重分析仪上进行了循环吸附性能测试。基于热重测试结果开展了吸附剂循环利用条件下的增强式生物质气化制氢实验。结果表明:添加惰性载体能延缓CaO烧结,...
关键词:炭热还原 cod
以Fe-Zn基废脱硫剂、煤、Na2CO3为原料进行高温炭热还原反应,制备了铁碳材料,实现了Zn和S的分离,有望能实现废脱硫剂的综合利用。考察不同工艺条件(配比,温度,时间)对铁碳材料品质,Zn单质分离效率和Na2S的收率影响。结果表明:反应温度≥900℃,煤∶废脱硫剂≥1,Na2CO3∶废脱硫剂≥1.5,反应时长≥2h,Zn、S的分离回收效率可达到95%以上。且900℃制...
关键词:模型 reaxff md nox 氮转化 煤燃烧
煤燃烧是煤炭资源有效利用的重要方式之一。从原子分子水平上识别煤燃烧的机理,系统把握反应条件的影响,揭示含氮污染物迁移转化的路径对于煤炭高效清洁利用具有重要意义。以前期构建的宁东红石湾煤分子结构模型为基础,采用反应分子动力学模拟方法对煤大分子结构聚集态模型进行燃烧反应模拟,考察化学当量比和反应温度对燃烧过程中结构演变、燃烧...
关键词:燃料 热解 动力学理论 煤样显微组分 化学键特征
通过X射线光电子能谱和傅里叶红外光谱表征宁夏宁东庆华煤不同显微组分的官能团种类、表面结构元素价态分布及化学键赋存特征。采用热重-质谱联用考察庆华煤镜质组和惰质组在不同热解温度下的失重行为和关键气体组分变化。进一步基于Coats-Redfern模型从化学键断裂特征和反应动力学角度探讨煤镜质组和惰质组的热解行为差异。结果表明,庆华煤显微...
关键词:锂离子电池 数学模拟 磷酸铁锂 颗粒粒径 倍率性能
LiFePO4(LFP)作为正极材料时,锂离子电池安全性高且循环寿命长,是目前应用最广泛的正极材料,但其电池倍率性能较差。提升倍率性能的有效手段之一是将LFP材料颗粒纳米化,但材料纳米化过程中颗粒粒径减小对于锂离子电池充放电过程中锂在固液相的扩散及表面电化学反应的影响机制仍缺乏清晰的认识。采用锂离子电池的准二维模型,模拟锂离子电池的放电...
关键词:tio2纳米管阵列 粗糙度 接触面积 afm 黏附力
采用电化学阳极氧化法,通过改变电解液氟离子浓度(0.4%、0.3%、0.2%(质量))和电压(15、25、35、45 V),制备一系列不同管径和粗糙度的TiO2纳米管阵列(TiO2 nanotube arrays,TNAs)。通过扫描电子显微镜以及原子力显微镜(atomic force microscopy,AFM)表征,结果表明随着电解液中氟离子浓度的降低,制备得到的TNAs表面平整度更好,壁厚增大,粗糙度降低...