固气反应制备铁氮化合物

研究了铁氮化合物的制备方法及其结构与性能．利用粒度为２０μｍ铁粉和ＮＨ３／Ｈ２进行固气反应．研究了淬火介质对固气反应产物的结构和性能的影响．结果表明，冰水淬火可获得几乎全是奥氏体的粉末，而干冰和液氮淬火可获得氮马氏体．于１５０℃回火可制备出含Ｆｅ１６Ｎ２的氮化物粉末．于５４０～５９０℃进行固气反应可获得单质、均匀的Ｆｅ４Ｎ化合物粉末，其磁化强度为１９０Ａｍ２／ｋｇ．

气液(固)反应特效搅拌装置的应用

气液(固)反应特效搅拌装置适用于气液反应、气液固反应以及催化加氢反应,能够实现气体与液体或液体、固体完全充分接触混合反应,高效利用气相空间的滞留气体,使气体进入液体内部充分反应,根据反应需要可对进气量、搅拌角度进行调节,确保高质量和高效产出的效果,有效地降低生产成本,对化工领域加气反应装置技术提升起着至关重要的作用。

气固相非催化反应——粒径不变缩芯模型的实例解析

以钙基吸收剂吸收CO_(2)为例,讲解了化学反应工程中缩芯模型的相关理论知识,包括反应过程、浓度分布和速率方程等内容。通过查阅文献、梳理理论知识点、实验等方式,进行结果验证和知识的扩展。

气固流化床化学反应数值模拟中颗粒尺度模型研究进展

气固流化床由于其优良的气固接触效率和传热传质效率,已经被广泛应用于能源、矿冶、化工、制药等工业领域。本文针对颗粒流态化-反应系统数值模拟研究进行了综述,阐述了数值模拟的三个尺度:化学反应工程模型、双流体模型以及颗粒尺度模型。然后聚焦于基于CFD-DEM方法的变粒径颗粒流态化-化学反应过程模拟,梳理分析了6种颗粒反应模型,即均匀转化模型、缩粒反应模型、缩核反应模型、联合收缩模型、细颗粒反应模型和随机孔隙模型,并从颗粒性质变化、化学反应模型、不同尺度耦合三个角度探讨了不同的颗粒反应模型的优点和应用中的局限性,分析了跨尺度颗粒系统模拟方法的发展近况,最后讨论了CFD-DEM方法在气固流化床化学反应过程模拟的应用上未来可能的发展方向,包括颗粒尺度大规模高效计算算法、颗粒反应模型的精确化以及颗粒-气体信息传递的精细化描述方面。有助于气固流化床化学反应模拟领域的梳理和发展,尤其是可供颗粒尺度模拟领域的研究人员参考和借鉴。

Nb和N_2在球磨过程中的固-气反应

利用改装后可充一定压力气体的球磨罐，装入一定量的高纯金属，经抽真空后充入一定压力的氮气，在室温下进行球磨产生固－气反应制备出金属氢化物的超细微粒．以金属铌为例，用XRD和TEM分别对生成物的晶粒尺度和相结构进行了分析测量．从热力学讨论了金属氮化的形成机制，在固－气反应中氮气分子在金属清洁表面的化学吸附起着重要作用．球磨过程中产生的大量缺陷对金属－氮气的反应有重要影响．

“密粒”气固缩核反应平推流反应器模型

气固反应是化工过程常见而重要的反应。恰当的反应器模型能够简化反应器设计,提高效率。本文首次建立了“密粒”缩核反应平推流反应器的设计模型,并分析了一工业数据,结果表明,高度计算值与文献值相差20%,可见,当前模型能够指导反应器的设计,为反应器设计、操作优化提供支撑,具有重要使用价值。

“密粒”气固缩核反应的动力学模型

气固反应是化工过程和冶金过程的一类重要反应。恰当的反应器模型能够简化反应器设计,提高效率,动力学模型为反应器模型的基础。根据颗粒是否具有内孔道,可以分为无内孔道的“密粒”(或称“坚粒”),和含内孔道的“松粒”。“松粒”的动力学研究较为充分,而“密粒”缩核反应器动力学模型相对较少。基于此,详细研究了“密粒”缩核反应的动力学模型,指出在温度、氧分压和气流速度一定的条件下,固体球形颗粒反应过程可近似认为比反应速率不变,动力学模型可简化为线性收缩模型,指导动力学参数的获取,推出了线性收缩模型由颗粒球的初始时刻的反应速率计算比反应速率的关系,为反应器设计、放大和操作优化提供理论依据,具有重要意义。

非催化气固反应动力学热分析方法与仪器

准确测量近本征反应速率和计算反应动力学参数是热化学工程和应用化学工程领域的重要研究问题。以热重为代表的传统热分析方法与仪器在非催化气固反应的测试与分析中得到了广泛应用,形成了许多典型的非等温反应分析方法与模型方程。本研究概述了现有热分析的方法原理及在气固反应分析中存在的缺陷,剖析了自主研发的利用微型流化床反应器强化反应传热与传质,实现气固快速混合与加热、低扩散抑制、微分化的近本征反应的思想。系统总结了基于该思想研制的微型流化床反应分析仪在分解、热解、燃烧(氧化)、还原、吸收等典型非催化气固反应中的应用特性,并展示了相应的等温动力学参数结果。

铵光卤石气固反应法制备无水氯化镁

采用盐湖水氯镁石和生产镁砂副产的氯化铵为原料按MgCl2与NH4Cl的量比为1∶1混合,在一定条件下合成铵光卤石,铵光卤石产率大于85%。铵光卤石在160℃脱水4h成低水铵光卤石。低水铵光卤石与固体氯化铵按质量比为1∶4混合,高温下使反应体系中NH3的分压达30.5kPa以上,在410℃脱水和700℃煅烧成无水氯化镁。分析结果表明,制得的无水氯化镁中氧化镁的质量分数小于0.1%。X射线衍射和电镜测试技术结果证明,制得的铵光卤石和无水氯化镁无杂相,颗粒大而均匀,分散性好,适合于电解制备金属镁。

移动床热煤气脱硫气固反应过程模拟Ⅲ错流及逆、并流移动床反应器的比较

基于前文对错流移动床反应器的分析,进一步建立了逆、并流移动床非催化气固反应器模型方程,对不同操作条件下错流和逆、并流三类移动床反应器的行为进行了比较。结果表明,三类不同气固接触方式移动床的行为存在差异,其根本原因在于其内进行的非催化气固反应过程受固剂转化率的影响,当反应属本征动力学或内扩散控制时,错流、逆流移动床的床层利用效率较高,但反应属外扩散控制如在加压条件下操作或所要求的固剂转化率可降低时,三类移动床反应器床层利用效率趋于一致。

复合喷动烟气净化工艺气固主反应区段脱硫特性

针对一种新型半干法复合喷动烟气净化工艺,利用实时在线SO2光谱测量系统对该工艺的二级反应区段进行了脱硫特性试验研究。详细分析了吸收剂给入量、烟气温度、内循环颗粒浓度、流场扰动强度、调质水量5个因素对二级反应塔SO2脱除量和脱除份额的影响。试验结果表明,在优化的工况参数下,所研究区段的脱除份额可达到40%以上;内循环颗粒浓度对该区段脱硫特性有显著影响,可提高脱除份额18%;吸收剂给入量、流场扰动强度和调质水量对该区段脱除份额也有约6%～8%的明显影响。

固-气反应球磨制备纳米晶MgH_2的研究

采用固-气反应球磨制备纳米晶MgH2粉末，测定纯镁粉在球磨过程中的吸氢动力学曲线。借助X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）等分析手段，研究Mg-H2反应球磨过程中的相结构与粉末形貌演变规律。结果表明，在机械球磨驱动作用下，Mg的吸氢过程可分为“缓慢-快速-饱和”3个阶段，其相组成分别对应“Mg（H）-Mg（H）＋MgH2．MgH2”。在0．5MPa氢气压条件下，球磨21h可使Mg完全氢化，获得粉末粒度1-3μm、晶粒尺寸10nm左右的纳米晶MgH2粉末，其实际氢含量高达7．03％（质量分数，下同）。

气—固反应法酯化改性纤维素

通过气—固反应,利用顺丁烯二酸酐(MA)对纤维素进行了酯化改性。元素分析和红外光谱分析(FTIR)表明MA与纤维素发生了酯化反应。依据质量增加百分率(Wpg)和取代度(Ds)的测定结果确定了酯化反应条件:m(MA)∶m(纤维素)=1.2∶1.0,反应温度150℃,反应时间2.5h,催化剂用量10%,在此条件下酯化纤维素相对纤维素质量增加45%,Ds为0.8。热重分析(TGA)表明,酯化纤维素的热稳定性相对纤维素有所降低,但残留量明显提高,在高温条件下更为稳定。X射线衍射(XRD)表明,酯化反应使得纤维素的结晶度下降,但没有改变纤维素的构型。

移动床热煤气脱硫气固反应过程模拟 Ⅰ错流移动床反应器模型建立

热煤气脱硫是ＩＧＣＣ等高效洁净煤联合循环发电过程的关键技术，本文采用具有净化（脱硫及除尘）一体化潜力并可实现过程连续操作的错流移动床为热煤气脱硫反应器，通过对其反应过程的分析作出合理假设，建立了描述单颗粒脱硫反应及反应器行为的模型方程，并进行了初步的数值模拟计算，结果表明本模型的计算结果可较好地解释前人的实验工作。

扩散过程对气固反应影响的模型研究

将固体反应物视为由一系列分配特征的孔隙组成,同时考虑固体颗粒内外扩散、化学反应及产物层扩散过程,建立气固反应随机孔隙模型。微分方程组利用数值计算的方法求解,采用基于勒让德多项式的正交配置方法将扩散方程转化为代数方程,并用四阶龙格库塔方法积分得到转化率与反应时间关系。模拟了舍伍德数、体积比、毕沃模数和席勒模数发生变化时对反应转化率及反应速率的影响。结果表明,生成物固体摩尔体积大于反应物摩尔体积会导致反应物不能完全转化;增加产物层扩散阻力或颗粒内气体扩散阻力可以减弱孔隙闭合的影响,提高固体反应物的转化率,而在相同转化率条件下会使气固反应反应速率降低。

水氯镁石气固反应制备无水氯化镁

用盐湖水氯镁石在氮气保护下135℃脱水2h成低水合水氯镁石。低水合水氯镁石与固体氯化铵按质量比1:6.5混合,高温下使反应体系中NH3的分压达49.6KPa以上,在440℃脱水18分钟和710℃煅烧12分钟成无水氯化镁。分析结果表明:制得的无水氯化镁中氧化镁的质量分数为小于0.15%。X射线衍射和电镜扫描图证明,制得的无水氯化镁无杂相,颗粒大而均匀,分散性好,适合于电解制备金属镁。方法简单,生产成本低,固体氯化铵可以回收循环使用。

对流扩散对多孔介质气固反应的影响

针对填充床中的气固反应aA(g)+bB(s)=cC(g)+dD(s),在微元体动力学研究的基础上,考虑到气体的压缩性和惰性组分的存在,从渗流力学观点出发,导出了反应气体与产物气体的非线性对流反应扩散方程和混合流体渗流方程,用有效容积法求方程的数值解,通过实例计算,分析了不同条件下的反应转化情况.结果表明,颗粒尺度和反应器长度对反应进程有明显影响,这些影响可以用Thiele数、Peclet数及它们的比值来衡量,适当选取颗粒尺度和反应器长度可以改善反应器性能.

高温气-固反应水解制备八面体形四氧化三钻粉末

提出了一种以CoCl_2·xH_2O为原料,高温气-固反应水解制备四氧化三钴粉末的新方法,实验考察了反应温度、氯化钴结晶水含量及惰性分散介质的添加对产物的影响.采用X射线衍射、扫描电镜、激光粒度分析对样品的物相、形貌、粒度等进行了表征.结果表明:制备的粉末颗粒由{111}晶面所包围,呈八面体形貌,粒度在亚微米至微米级;反应温度越高,产物粒子的粒径越大;以COCl_2·2H_2O为原料制备的粉末粒径分布范围较窄;惰性分散介质的添加改善了粉末的单分散性.简要分析了形成八面体形貌的原因及各因素对粉末形貌与粒度的影响.

乙醇羰基化常压气─固相反应的动力学研究

本文对乙醇在微分反应器中用Ｎｉ－Ｐｈ／Ｃ催化剂，反应温度２５０℃，压力０．１ＭＰａ，原料配比为ＣＯ／Ｃ２Ｈ５ＯＨ／Ｃ２Ｈ５Ｉ—２／１／０．１，接触时间（Ｗ／Ｆ）３．３ｇ·ｈ／ｍｍｏｌ的条件下羰基化反应的动力学进行了研究，生成丙酸乙酯的反应速度方程为：生成乙醚副反应的反应速度方程为：反应活化能Ｅ＝２８．

气-固反应法制备纳米结构及其生长机制

利用滚压振动磨在干法室温条件下,将金属锌制备成为尺度大约在3～5nm的锌量子点,并将纳米锌量子点加热到250℃并与水蒸气进行反应,得到纳米氧化锌与纳米锌的混合物。分别利用能量发射谱仪(EDS)、X射线多晶体衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)测试样品的化学成分和表面形貌。结果表明:锌粉加热到250℃与水蒸气反应得到的产物具有良好的分散性,其特征是棒状和片状结构共存,纳米棒有明显的沿着[0,1,-1,1]晶向的生长趋势。一维ZnO纳米棒材料对应于初始锌纳米晶颗粒,与其他方法中ZnO的生长机制不同,可以认为本文中的ZnO的生长遵从顶端生长机制。