乙腈法抽提丁二烯流程模拟与优化

针对乙腈法抽提丁二烯流程中脱轻脱重单元高能耗问题,提出了隔壁塔热泵精馏新工艺。采用Aspen Plus软件对新工艺进行严格稳态模拟,研究考察了进料位置、隔板位置、分配比、侧线采出位置和压缩机压缩比对产品质量和能耗的影响。优化后的隔壁塔热泵精馏工艺最佳操作条件为:进料位置为第34块理论板,隔板顶部位置为第9块理论板,隔板底部位置为第59块理论板,分配比为0.17,侧线采出位置为第25块理论板,压缩机压缩比为2.24。完成相同的分离任务,脱轻脱重单元新工艺比传统工艺节能58.9%。

寓情于理,寓理于例:高等反应工程思政教学案例设计

高等反应工程是化学工程与技术专业研究生的必修核心课程,依托该课程开展思政教育既有意义也有必要。高等反应工程课程包含丰富的思政案例资源,可以发挥立德树人的作用。高等反应工程课程教学团队将分布在课程教材中的知识点整理成5个案例并制作成视频。每个案例均包含人物介绍、时代背景、科学贡献、道德情操。融入思政案例的教学极大地激发了学生的学习兴趣,以“润物无声”的方式将正确的理想信念、价值追求和家国情怀有效地传递给学生,从而实现了知识传授、能力培养、价值引领三位一体的课程教学目标。

纳米氧化锌与阴离子和非离子表面活性剂协同作用降低稠油黏度的研究

研究了Tween-80和十二烷基苯磺酸等17种表面活性剂和ZnO、Fe_(3)O_(4)纳米颗粒对新疆稠油的分散降黏效果,采用元素分析、凝胶渗透色谱、傅里叶变换红外光谱等方法对新疆稠油中沥青质组分和结构进行表征,并结合稠油流变测试的结果对降黏机理进行探讨。结果表明:用Tween-80、十二烷基苯磺酸钠和ZnO纳米颗粒复配组成的YTSZ-2分散降黏剂具有好的分散降黏效果,在65℃和200 mg/L加剂量下对新疆稠油的降黏率达到44.34%;加入YTSZ-2分散降黏剂后,沥青质芳香片层间距增大,芳香层厚度、芳香层直径和芳香片层数均减小,使沥青质颗粒粒径变小,从而降低稠油黏度。

超(近)临界条件下醋酸甲酯水解过程研究

超 (近 )临界水作为优良的有机反应溶剂适合于针对酸碱催化类型有机反应绿色工艺的开发 .本课题以具备工业生产背景的醋酸甲酯水解作为研究体系 ,在一管式反应器中 ,将原料 (5 %质量分数 )置于体系的超 (近 )临界条件下 (5 2 3～ 6 73K,2 3～ 32 MPa)进行反应操作 .实验结果表明 ,在无外加酸性催化剂情况下 ,水解反应以接近 1的选择性 ,在 1 5 0～ 30 0 s内达到热力学平衡限制 ,同时在系统临界点附近 ,溶剂化作用对反应动力学影响显著 .根据 SN2反应机理对反应动力学方程进行了回归 .

超(近)临界条件下醋酸甲酯的水解工艺

近临界水与有机物的优异互溶和对有机反应的酸碱催化能力 ,为绿色化学合成工艺的开发提供了良好的契机。本文以醋酸甲酯水解为研究对象 ,在管式及釜式反应器中 ,采用工业装置的进料水酯比 ,研究了在超 (近 )临界条件 (5 2 3～ 673 K,2 3～ 3 2 MPa)下的反应行为 ,同时利用反应区域相分离技术改善了反应后期的转化率。实验结果表明 ,醋酸甲酯水解能够在 1 5 0～ 2 0 0 s停留时间范围内接近反应平衡转化率 (水酯摩尔比 2∶ 1时转化率达到 41 % ) ,无需外加酸性催化剂 ,通过加入相分离介质苯 ,在短停留时间内转化率能提高 3 %。与现有水解工艺比较表明 ,超临界水解工艺在技术上有较高竞争力。

苯在Ru-Zn/Ru(0001)合金表面上的吸附——密度泛函研究

为了理解苯在Ru-Zn合金催化剂上的部分加氢催化机理,采用密度泛函方法对苯在Ru-Zn/Ru(0001)面上的吸附进行理论研究。计算结果表明,当苯的碳原子或者共轭双键直接位于表面Zn原子的atop位时,其吸附热较Ru(0001)面上的类似吸附状态下降约60%.Zn原子与苯环C原子之间的排斥作用导致苯环的成键轨道与表面Ru原子的价层轨道之间的空间对称性下降,从而不利于苯与合金表面的键合。当吸附位离开Zn原子时,邻近Zn原子对于苯的吸附基本没有影响。

临界溶剂化作用对水解反应动力学的影响

用过渡态及 Kirkwood介电模型考察近临界水中醋酸甲酯 ( Me Ac)水解动力学 .实验结果表明 ,临界溶剂化作用使本体系在 62 3 K附近出现反应活化体积 ( ΔV≠ )极负值现象 ,同时反应表观活化能降低至( 2 3 .5± 8.2 9) k J/ mol.利用 lnkc 与反应场的线性关系可修正压力因素对水解动力学的影响 ,并证实了近临界水介质中 Me Ac水解

苯在Ru-Zn/ZrO_2表面部分加氢反应的理论和实验研究

采用理论计算和实验方法研究了Ru-Zn/ZrO2催化剂上苯的部分加氢反应.在还原阶段于水相中引入Zn2+可使部分Zn以原子态进入Ru基催化剂.理论计算表明,Zn原子在Ru基催化剂中的存在同时抑制了苯和环己烯在催化剂表面的化学吸附,尤其是环己烯在整个催化剂表面的吸附处于一定钝化状态,这是环己烯选择性提高的重要原因.实验结果表明,Zn原子在催化剂中浓度的增加使得催化剂的加氢活性单调下降,而环己烯选择性则单调上升.实验和理论计算都证实了Ru基催化剂中最佳Zn含量的存在.

减压渣油在超临界水中的轻质化

在一个间歇釜反应器内研究了超临界水中的减压渣油轻质化。通过热重、四组分分析、粘度、硫含量、红外光谱等的研究,比较了改质产物和减压渣油的区别。结果表明,热重分析的产物中低于350℃的组分可超过80％,四组分分析中可见有较多的沥青质、胶质和芳烃变成了饱和烃,粘度降为4 mm2／s,硫含量降低 32％,氮含量降低了16％,金属中的Ni和V降低了83％和86％。表明在超临界水中减压渣油实现了较好的轻质化改质。

双层桨结构自吸式反应器的气含率

根据单层桨自吸式反应器吸入的气体主要集中在反应器上部的缺陷,采用了4种桨型作为下层搅拌桨,并研究了下层桨桨径、桨间距和导流筒的影响。测定了釜内总气含率与釜下半部的气含率,发现下层桨不仅决定气含率在釜下部的分布情况,而且对自吸式桨的气体吸入量也有很大影响,与理论推导的结果完全吻合。找到了合适的搅拌浆组合形式,该组合符合流体力学理论,在工业装置上的应用取得成功。

大学生创新能力的培养与实践

教育部启动的"国家大学生创新性实验计划"是解决我国大学生创新和实践能力低下的有效措施。本文回顾了我校大学生创新性实验计划项目的实施情况,总结了多年来指导本科生参与该计划项目活动的经验,提出了从项目选题到执行再到完成的全过程中四个方面的重要问题,指出了指导教师在培养大学生创新精神、提高大学生实践能力中的重要作用。

蛋白质结构建模的后期优化策略

以Lip8为研究对象,以分级开放式优化和组合优化为优化策略,分别采取四种不同的优化手段对相同的初始模型进行了优化,同时比较了含水体系与不含水体系的优化过程,最终获得8个相应优化后的蛋白模型.采用Procheck,Errat,Profile 3D及Ramachandran图等方法对上述8个模型进行评估.通过比较各项评估结果,研究了不同优化方法对最终模型准确性的影响,结果表明,优化过程中采用分级开放式策略,同时考虑显性溶剂(水)体系和加入分子动力学优化的优化方法可以获得相对最优结构.

超(近)临界水中无机盐的脱除

无机盐在超(近)临界水中的溶解度极低,这为超临界水脱盐的研究提供了理论依据。根据溶液浓度与电导率的函数关系,在自制小型反应器中,考察了不同超(近)临界状态下NaCl溶液的盐析行为,同时分析了温度和压力对于脱盐效果的影响。实验结果表明:高温低压的反应条件有利于无机盐的脱除,当压力为23.1 MPa、温度为673 K时,得到的NaCl水溶液的质量分数为7.4×10-5;在水的临界点附近NaCl的溶解度变化极为剧烈,在23.1 MPa的压力下,从643 K升温到663 K,NaCl水溶液的浓度降低了30倍。

煤焦油常减压蒸馏装置的模拟与优化

煤焦油用途十分广泛,但组成极其复杂,通过将真实组分与虚拟组分相结合的方法来表征复杂的煤焦油体系,运用化工流程模拟软件Aspen Plus V9.0对煤焦油常减压蒸馏流程进行了模拟计算,分析了回流比、理论塔板数、侧线采出位置和进料位置对产品质量的影响。结果表明:在优化的工艺条件下,轻油馏分中酚质量分数为0.5%;酚油馏分中酚质量分数达到42.4%,萘质量分数为9.5%;萘油馏分中萘质量分数达到85.0%;洗油馏分中酚质量分数和萘质量分数分别为0.11%和2.6%,产品质量显著提升。

咔唑类化合物在MoS_2晶体表面吸附行为的第一性原理

基于密度泛函理论,采用VASP方法研究了咔唑类化合物(咔唑、3-甲基咔唑和1,5-二甲基咔唑)在MoS2(00-3)晶体表面的吸附行为,考察引起其吸附能差异的原因。结果表明,咔唑类化合物在MoS2晶体表面的吸附过程中为电子受体,其吸附能随MoS_2片层数的增多而减弱;由于空间位阻和电子效应的共同作用,使得咔唑类化合物在MoS2晶体表面的吸附能随着苯环上甲基取代数目的增加而变小;Bader电荷及高低占据轨道的分析表明,咔唑类化合物分子上N原子得电子多少的顺序与它们在MoS2晶体表面的吸附能大小顺序一致,吡咯环N原子上的电子流向催化剂Mo原子,同时咔唑类化合物分子的LUMO轨道接受S原子HOMO轨道的电子形成反馈键,使得咔唑类化合物在MoS2晶体表面稳定吸附。

分子动力学模拟狭缝炭孔内的毛细相变现象

采用约束恒温NVT系综分子动力学方法模拟了乙烯在不同孔径狭缝炭孔内的相变现象,并通过临界指数率和中线定律外推了相应的相变临界点。乙烯分子间的相互作用采用Le-nnard-Jones模型,乙烯分子与炭孔墙的相互作用则采用10-4-3模型。研究发现,狭缝炭孔内发生相变的真正原因是吸附内层局部密度的突变。由于狭缝炭孔墙的作用,孔内相变与体相中的汽液相变有很大差异,进而导致孔内相变的临界点与体相中汽液相变临界点有很大差异,且孔径越小,差异越大。

模型化合物十六烷在超临界水中的热解

为了解重质油中饱和分在超临界水中的热解机理，将十六烷作为模型化合物，在间歇反应器内研究了它在超临界水中的热解反应，反应温度420-460℃，压力23-27MPa。在超临界水中，十六烷热解为较轻、较重的碳氢化合物和气体。与无超临界水、常压下十六烷的热解反应相比，超临界水中十六烷热解反应的活化能（300．0kJ／mol）低，因而反应速率快。通过对产物的分析，推断反应遵循自由基机理，反应过程包括自由基的产生、传递、分解和终结。在超临界水中，十六烷的热解反应存在超临界水的供氢机制，减压渣油在超临界水中的热解反应也存在这种供氢机制，而该机制有利于改善热解产物的质量。

填料塔中支撑格栅的数值模拟

为了探究填料塔中支撑格栅的最合理设计方式与结构参数,以分块式格栅为研究对象,对格栅的载荷分布及其在载荷作用下强度、挠度和稳定性进行了理论分析,给出了影响因素和相应计算公式。采用ANSYS Workbench有限元分析软件,对某项目填料塔的实际分块式格栅进行了数值模拟,模拟值与理论值吻合良好,相互验证了理论公式及有限元模型的正确性。在建立合适模型基础上,以格栅质量最轻为目标函数,格栅的强度与挠度为约束条件,对格栅结构参数进行优化,优化结果表明:行格栅(主格栅梁)的厚度和高度对支撑格栅的强度和挠度具有决定作用,列格栅(定位格栅)对行格栅主要起稳定作用。采用数值模拟及优化方法对填料塔支撑格栅的合理设计具有重要工程意义。

大型板式塔内桁架梁的数值模拟与优化

对大型板式塔内桁架梁的结构及载荷分布进行了研究,结合文献给出了桁架梁在相应载荷作用下强度、挠度和稳定性的计算公式。通过ANSYS Workbench对某对二甲苯装置中塔径9 m的二甲苯塔内桁架梁分别在正常操作时和安装检修时进行了数值模拟,得到应力云图、位移云图和载荷-位移曲线。模拟发现最大应力均位于弦杆端部与支座连接处,最大挠度均位于桁架梁跨中处。以桁架梁的质量为优化目标,桁架梁的强度与挠度为约束条件,对桁架梁结构参数进行优化,得到桁架梁的腹杆与弦杆最佳角度为38°;优化过程发现弦杆高度和弦杆腹板厚度对桁架梁的质量、强度与挠度的影响最为显著。优化结果为塔内桁架梁的设计与优化提供了参考。

学术导向型高等反应工程课程建设成效分析

针对学术型与专业型硕士的不同培养特点,华东理工大学自2013年起将学术型硕士必修课高等反应工程的学时由32提高至64,学分由2增加到4,并将课程性质升级为专业平台课,以打牢研究生的理论基础,培养他们的研究能力,使其了解学术研究前沿。为实现这一培养目标,课程教学团队将教学理念由“基础理论主导型”调整为“学术导向型”,构建了由基础理论、拓展与前沿、学术训练三部分组成的教学体系。教学实践表明,这种三段式教学取得了良好的效果。