学术上有深度 应用上有价值——化学反应工程分析课程教学的回顾与思考

我们在化学工程专业硕士生学位课程—化学反应工程分析的教学中,确定了“学术上有深度,应用上有价值”的教学目标,并通过化工与数学的结合实现了第一个目标,通过反应工程原理与工业反应过程开发实践的结合实现了第二个目标。

《化学反应工程分析》“后语”(之一)——化学反应工程方法论讲座(第二讲)

袁渭康教授,中国工程院院士,著名化学反应工程专家,在化学反应工程领域造诣颇深,并有大量学术论文和学术专著发表。最近,经国务院学位委员会学科评议组评审通过,教育部批准,由袁渭康、朱开宏两位教授主编的《化学反应工程分析》一书被推荐为化工类研究生教学用书。本书经增删修改后,将由高教出版社出版,其中,由袁渭康院士亲自撰写的“前言”和“后语”凝结了他几十年从事化学反应工程研究的心得和见解。在得到袁院士的同意后,本刊用连载的方式,刊登这一“前言”和“后语”,想必一定会对广大从事化工学科教育的教师、读者有所裨益。

多相光化学反应器的辐射能传递模型

以双通量模型为基础模拟多相光化学反应器中的辐射能传递行为 ,考虑透过光催化剂颗粒的光子总数修正了双通量模型 ,采用比较简单的模型说明了多相光化学反应器内量纲 1光辐射能分布和光催化剂的量纲 1吸收光子总数分布 ,举例讨论了半导体超细粉末二氧化钛为光催化剂的气固相光化学反应器在不同光催化剂粒径、不同反应器厚度条件下反应器内量纲 1光辐射能分布和光催化剂的量纲

气－液－固三相外循环淤浆反应器连续化的工程研究

以镍系催化剂加氢制１，４－丁二醇为研究对象，在气－液－固三相外循环淤浆反应器中，研究了反应器结构、气含率、固含率、循环液速等反应器特性，提出了固体颗粒在反应器中均布条件及固体颗粒连续分离方案等工程问题。

气相法CO与亚硝酸甲酯偶联合成草酸二甲酯用Pd/α-Al_2O_3催化剂的研究

一氧化碳与亚硝酸甲酯 (CH3 ONO)在负载型Pd/α Al2 O3 催化剂上合成草酸二甲酯 (DMO)的反应 ,其催化剂活性与载体的性质及所添加的助剂密切相关 .载体的双峰孔分布是影响催化剂活性的关键因素 ;在双峰孔的基础上 ,载体的比表面积、孔径及孔体积的增大使催化剂活性升高 ;助剂的添加可有效地提高Pd的分散度 ,减小Pd的粒径 ,从而使CH3 ONO转化率从 5 7 1%升高到 84 7% ,DMO时空收率可达到 898g/ (L·h) .助剂添加后 ,活性组分Pd的含量可以从 1%降至 0 3% ,而DMO时空收率仍可达到 74 5 g/ (L·h) .

Cu/SiO_2催化剂上草酸二甲酯加氢反应的研究

对草酸二甲酯气相催化加氢反应体系进行了热力学分析和实验研究,考查了Cu/SiO2催化剂的最佳活化温度,对影响产物组成的因素和分布规律进行了讨论。结果表明,催化剂的适宜还原温度为523～623K;低氢酯比低压和高溶剂比有利于乙醇酸甲酯的生成;提高氢酯比或反应压力可以提高乙二醇的选择性,氢酯比和反应压力的适宜组合均能得到较好的草酸二甲酯转化率和乙二醇选择性。产物组成随草酸二甲酯转化率增加呈一定的变化规律,可根据市场需求调整产物结构,获得最佳的经济效益。

活性炭脱硫研究 (Ⅰ)SO_2-N_2-O_2体系中SO_2的氧化反应动力学

通过测定不同时间活性炭上的ＳＯ３蓄积量，以ＬａｎｇｍｕｉｒＨｉｎｓｈｅｌｗｏｏｄ方法进行了动力学方程的推导，发现整个过程可分为具有不同反应机理的两个阶段．在ＳＯ３蓄积量小的情况下，ＳＯ３对ＳＯ２和氧的吸附不产生影响；在ＳＯ３蓄积量达到一定限度后，则成为一种阻抑物质．同时还获得了吸附平衡常数和反应速率常数．

在Pd/γ-Al_2O_3催化剂上气相苯加氢反应动力学研究

采用微反装置研究了在加压条件下气相苯在Pd/γ-Al2O3催化剂上加氢反应的本征动力学。根据催化剂颗粒的孔径分布,通过理论计算得到了催化剂不发生内部部分润湿的实验操作条件。在此基础上,通过实验测得了不同反应条件下的组分分压和反应速率。假设在催化剂表面上存在两类不同的活性中心,一类吸附氢,另一类吸附苯及反应中间物,氢与苯之间为非竞争吸附;并假定向苯环上加入第一个氢原子的表面反应为速率控制步骤,进而导出动力学方程。实验数据验证了该动力学模型的合理性。

用绝热反应器研究乙苯脱氢的宏观动力学

在实验室绝热反应器中进行了乙苯脱氢制苯乙烯的反应动力学研究。根据不同反应机理，提出五种反应模型，经残差分析及模拟计算规律与实验规律的比较，确定Ｃａｒｒａ双曲模型为最佳反应动力学模型。通过对实验数据的回归拟合，经参数估计求得了速率方程的频率因子和活化能。

一种新型多节隔板-平板式光生物反应器的数值和实验研究

光是影响光生物反应器培养效率的最主要因素之一。而在一定的外部光强下,光生物反应器内部的混合状况对微藻细胞生长有重要影响。采用CFD(Computational Fluid Dynamics)模型对一种新型多节隔板-平板式光生物反应器在不同通气量下的流场分布进行了模拟并与PIV(Particle Image Velocimetry)测量结果进行比较,结果表明CFD模型可用于光生物反应器流场的模拟;利用CFD模型对不同隔板节数的平板式光生物反应器的内部流场进行了模拟,对光照方向混合进行定量研究,并通过分析光照方向径向速度U、下降通道体积平均湍动能ADT、流体(藻液)绕隔板循环一周所用时间tc、下降通道(光区)停留时间占藻液绕隔板循环一周所用时间的比例ε四个参数来优化光生物反应器的隔板节数。理论分析表明,三节隔板-平板式光生物反应器为最佳选择,并通过球等鞭金藻3011培养实验对此进行了验证。

活性炭脱硫研究 (Ⅱ)水蒸汽存在下SO_2的氧化反应机理

利用一等温微分反应器进行了ＳＯ２Ｈ２ＯＯ２Ｎ２体系中ＳＯ２在椰壳炭上的氧化反应本征动力学测定，提出了这一反应的３种可能的机理，通过与实验结果的对比，得出这一反应的控制步骤为Ｈ２ＳＯ３＋Ｏ→Ｈ２ＳＯ４．

合成气制备甲醇、二甲醚的反应机理及其动力学研究进展

论述了甲醇合成机理,按甲醇合成的碳源将甲醇合成机理分为CO+H2合成机理、CO2+H2合成机理以及CO2+CO+H2合成机理,按照原料气的不同对甲醇合成机理的相关研究进行了分类总结。根据对CO2+H2合成甲醇机理的普遍认同,详细阐述了基于该机理的动力学研究。同时对甲醇脱水生成二甲醚的机理及动力学研究进行了总结,并提出新的反应机理和动力学。最后展望了合成气制二甲醚机理研究工作的发展方向。

重油催化裂化反应动力学分子模型的研究

在建立的等效分子系综基础上 ,采用无向图进一步使分子结构明晰。结合模型化合物反应规律和引入碳中心方法 ,应用MonteCarlo方法建立了国产重油催化裂化分子反应动力学模型。模拟结果与试验数据能较好地吻合。模型中将热裂解和催化反应分开考虑 ,将催化剂划分系综 ,增强了模型的科学性 ;但模型对催化剂的表征和缩合生焦方面欠完善 ,有待进一步改进。

苯加氢制环己烷的反应动力学研究进展

从化学反应原理、热力学平衡以及催化剂和催化机理等角度出发,详细介绍了苯加氢制环己烷的反应体系;分别就催化剂颗粒处于气相、液相和部分润湿状态下的反应动力学研究进行了概述,重点讨论了催化剂颗粒处于内部部分润湿状态下的反应动力学。

CO偶联反应制草酸二甲酯本征动力学的研究

研究了CO偶联反应制草酸二甲酯(DMO)的本征反应动力学。根据最新的机理研究的结果,提出了新的本征动力学模型。根据动力学实验数据发现催化剂表面反应是CO偶联反应的控制步骤。此外,通过动力学研究获得了CO偶联反应制DMO的本征反应动力学方程。

PET缩聚过程反应与传质Ⅰ反应动力学研究

聚对苯二甲酸乙二醇酯缩聚过程是反应 -传质耦合过程 ,本文利用静止膜实验在排除传质影响情况下研究了 PET缩聚过程反应规律 ,建立了链增长、链降解反应动力学模型 ,并利用可逆反应极限的概念确定了小分子界面浓度。

微波对乙酸甲酯水解的作用及反应动力学研究

在连续固定床反应器中 ,分别在常规和微波加热 2种方式下 ,研究乙酸甲酯水解反应 ,实验测定了 2种条件下不同流量、反应温度对反应速率的影响 ,并对其进行了讨论 ,分别获得了乙酸甲酯水解反应在

NO与乙二胺合钴离子气液反应动力学研究

用乙二胺合钴水溶液实现NO的液相催化氧化,乙二胺合钴离子作氧化催化剂,废气中残存的氧气作氧化剂,使NO的氧化和吸收同时进行。采用搅拌反应器分别在有氧和无氧时,对NO与乙二胺合钴离子气液反应动力学进行研究,结果表明当乙二胺合钴浓度大于0.02mol/L时,过程为气膜控制。氧的存在有利于NO的吸收,其分压越大,越有利于NO的氧化和脱除。气体中有氧存在时,最佳NO脱除温度为50℃,并推得吸收反应动力学方程。

双螺杆反应挤出模型的研究

详细研究了双螺杆中反应挤出聚合物的动力学模型、流动模型和传热模型。