“化学反应工程”课程思政教学设计——以气固催化反应为例

针对“化学反应工程”课程的特点及教学中存在的问题,作者探讨思政融入的案例式教学内容设计和实施。以“气固催化中的反应与传递现象”为教学案例,通过分析教学内容和目标、学生学习情况,制定概念导入、案例分析和思政融入的教学设计思路。以如何提高气固催化反应效率为切入点,融入生活案例和思政元素,激发学生的学习兴趣和提升学生对知识点的掌握程度。从气固催化反应的教学中,启发学生正确认识和勇敢面对人生道路的挫折,学会自我管理,找准努力方向,改进做事方法,充分发挥个人潜能。

活性炭对吡啶气固催化氯化制备2,3,5,6-四氯吡啶的影响

选择了3种不同的活性炭作为载体制备Lewis酸/活性炭催化剂,用于吡啶气固催化氯化制备2,3,5,6-四氯吡啶.采用元素分析、酸碱分析、物理吸附、扫描电镜等表征手段,系统地研究了活性炭的化学组成、表面性质、孔结构对合成2,3,5,6-四氯吡啶收率的影响.结果表明,适当增加活性组分CuCl2的负载量,吡啶催化氯化的活性增加.活性炭上丰富的含氧基团,发达的中孔有利于活性组分的分散与催化剂活性的提高,增加活性炭的中孔孔径以及提高酸性基团的含量有利于提高2,3,5,6-四氯吡啶的选择性.在活性炭HN-Y14制备的催化剂作用下,2,3,5,6-四氯吡啶的收率66.2%,多氯吡啶的总收率达到95.8%.

常压气固催化间甲苯胺N-乙基化研究

合成了复合金属氧化物催化剂 ,进行了以乙醇和间甲苯胺为原料 ,常压固定床反应工艺研究。考察了反应温度、进料空速、原料配比对反应结果的影响。优化条件下 ,间甲苯胺的转化率为 96 %以上 ,N 乙基间甲苯胺的选择性为

气固催化氯化反应混合器混合特性研究

介绍了一种新的气固催化氯化反应混合器———涡轮喷射混合器,它利用错流射流的流动特征促进两股气体的快速混合.采用示踪法研究了动量比Ms/Mb、开孔直径ds、开孔面积Ss、混合长径比L/D及雷诺数Re等对混合器混合效果的影响,在此基础上建立了涡轮喷射混合器经验模型:S=a0(ρsu2s/ρbu2b)(a1+a2(-m))(ds/Ds)a3Resa4,其中m=ρsu2s/ρbu2b.此模型对涡轮喷射混合器的设计放大具有一定的指导作用.

气固催化反应流动的CFD-DEM模拟研究

针对复杂气固催化反应流动系统,提出一种新的气固催化反应流动的模型框架,即CFD-DEM反应流模型框架,计算流体力学(CFD)方程用于描述气相的流动和传递行为,离散单元法(DEM)用于描述颗粒相的运动。结合石油催化裂化(FCC)过程,考虑颗粒间传热和气固相间传热模型、催化剂颗粒瞬态失活模型以及FCC过程的4集总动力学模型,建立完整的CFD-DEM反应流模型。应用所建模型模拟在不同剂油比操作下高2m,宽0.05m的二维提升管和下行式反应器内的FCC过程。由于能实时追踪各个催化剂颗粒的运动、传热和化学反应行为,模拟结果直接揭示了不同的流动结构和颗粒返混行为对反应器性能(如汽油、焦炭等产物的选择性)的影响。此外,方法论本身可推广至FCC过程以外的气固相催化或非催化过程的精细描述。

常压定向气固催化合成N烷基芳胺的研究

研制了高活性、高选择性的复合金属氧化物催化试剂。用固定床反应器对苯胺和醇类气相Ｎ烷基化反应进行了研究。考察了各种因素对反应的影响， 试验确定了优惠工艺条件， 并对反应机理及动力学进行了探讨。

ZnCl_2/C气固催化氯化吡啶制备2,3,5,6-四氯吡啶

以氯化锌为活性组分,活性炭为载体,通过气固催化氯化吡啶合成2,3,5,6-四氯吡啶。催化剂在低温下具有较高的收率,但易发生平行副反应而导致催化剂失活,高温下ZnCl2/C具有较好的稳定性,催化剂高温失活原因主要是活性组分的流失。在氯气与吡啶摩尔配比为7、空速为1400h-1、温度为420℃下,催化剂连续运行实验表明,2,3,5,6-四氯吡啶的收率大于54%,多氯吡啶的总收率稳定在91%以上。

原位漫反射红外光谱技术用于气固催化反应机理的研究

漫反射傅立叶变换红外光谱技术是一种对固体粉末样品进行直接测量的光谱方法,是近年来发展起来的一项较理想的原位表征技术。原位漫反射红外技术由于可直接对催化剂表面的吸附态物种给出红外信号,可方便地跟踪鉴定反应中间态和产物,从而为催化反应体系反应机理的考察给出直接的证据。本文对于原位漫反射红外技术用于低温水煤气变换反应和水气逆变换反应、醇类的水蒸气重整、含CO2的合成气制取甲醇、低碳烃制合成气、CO催化氧化以及其他烃类和含氧化合物的氧化等方面进行了综述,认为该技术可很好地剖析气固相催化反应机理。

KF/AC催化剂上碳酸二甲酯气固催化合成间甲基苯甲醚

对KF/AC催化剂上对间甲基苯酚(MC)和碳酸二甲酯(DMC)气固相催化合成间甲基苯甲醚(MM) 反应进行了研究。结果表明,负载30%(mass)KF/AC具有最佳催化活性。随着反应温度升高,MC转化率增大,但高于608K后DMC会分解,而MM选择性却下降。当反应温度608K,DMC与MC的摩尔比为1.25 : 1时,MC转化率可达到95%,MM选择性高于98%。

气固催化反应器及催化剂的可靠性

本文用化工可靠性原理、简要介绍了气固催化反应器可靠性的基本概念、定义并推导了评价气固催化反应器可靠性的定量指标。——可靠度、其模式为: R_s=M_f·Q_c·R_c 文章进一步提出了催化剂可靠度的概念,其寿命分布为:Rc(t)=exp(-λ_c·t)。采用上述模式不仅能全面、准确地计算出气固催化反应器的可靠度、还能确定和预测出催化剂的使用寿命和更换周期,后者与目前常用的方法所得的结果一致。

气固催化反应动力学模型自动识别与图示

根据模型化的需要,建立了一个气固催化反应动力学模型自动识別与图示诊断软件系统,在IBM PC/XT及其兼容机上实现,由FORTRAN-77语言编写。该系统具有动力学模型自动识别,模型三维立体图示等功能;具有模型自动组合生成,图示清晰、表达能力强等优点。应用该系统对深入了解动力学数据规律、指导进一步研究,对建立可靠的动力学模型都将有很大帮助。

气固催化反应控制方式的判断

针对化工生产需要快捷地判断气固催化反应的控制步骤,以便采用相应的最佳工艺条件进行生产,分析讨论了非均相气固催化反应过程中内扩散、外扩散及化学反应三种控制方式的判断方法和计算关系式。

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。

钒钛基催化剂气固相催化氧化2-甲基萘制备2-萘甲醛的研究

为解决气固相催化2-甲基萘氧化制备2-萘甲醛反应的复杂性,用等体积浸渍法制备了钒钛基催化剂,促进2-甲基萘合成2-萘甲醛。考察了载体粒径大小、焙烧升温速率以及使用不同的扩孔剂对催化效果的影响。利用FT-IR、SEM、H_(2)-TPR和XRD对其进行表征。结果表明,选用T1样品(晶粒尺寸为14.7 nm的锐钛矿TiO_(2))为载体,控制焙烧升温速率为5℃/min时,2-萘甲醛的收率较高。此外,选用尿素或PEG 400为扩孔剂能够提高催化剂的低温性能,但对2-萘甲醛的收率没有明显改善。

常压气固多相催化下苯胺N-烷基化研究

介绍Ｎ甲基苯胺的新的合成方法，即苯胺与甲醇的气固相常压下催化烷基化．在自制的催化剂存在下，对反应温度，甲醇与苯胺的摩尔配比以及空速３个影响因素进行了考察，找到了较佳反应条件．苯胺转化率可达８５％左右，单烷基产物的选择性几乎为１００％．

单片扩散反应器测定气-固催化反应中的有效扩散系数——Ⅰ.多孔介质中的扩散系数

根据多孔介质的“尘埃气”模型,用单片扩散反应器测定了气体在Pd/HM型轻质烷烃异构化催化剂中的有效努森扩散系数、有效分子扩散系数及粘性流动参数。考察了压片条件对催化剂内孔结构参数的影响。压片催化剂能很好的模拟工业挤条异构化催化剂的孔分布。实验结果表明,该反应器装置在室温到350℃条件下具有满意的结果。

单片扩散反应器测定气-固催化反应中的有效扩散系数——Ⅱ.催化剂片中心反应物浓度的测定

设计了一个能同时测定体相反应速率和催化剂片中心浓度的单片扩散反应器,研究了Pd/HM型轻质烷烃异构化催化剂上的正已烷异构化反应。根据Thiele-Zeldovich模型,从动力学实验中算得的有效扩散系数,和同一催化剂片上物理过程测得的有效扩散系数基本相等。

颗粒外表面上气固相催化反应宏观动力学方程浅析

根据复杂反应过程是其机理基元过程的传递和组合的假说,对颗粒外表面上气固相催化反应宏观动力学过程进行机理分析,针对表而一级反应,由其基元过程的过程速率,推导建立宏观动力学方程式。

乙二胺气固相催化环合哌嗪的研究

本文系统地研究了以乙二胺为原料 ,在固定床反应器中常压合成哌嗪并联产三乙烯二胺的工艺。确定了用KCl改性的HZSM - 5型分子筛为该反应的催化剂。对反应的主要工艺参数进行了优化 ,当反应温度在 340℃～ 345℃范围内 ,原料液为 0 5(质量分数 )的乙二胺水溶液 ,进料量为 0 2mL min时 ,乙二胺的转化率接近 1 0 0 % ,哌嗪与三乙烯二胺的选择性分别在 35 %～ 75 %和 5 %～ 1 5

多相光催化的一个新分支──气固相光催化及其在环境治理方面的应用

评述了多相光催化应用于工业废水处理的研究状况，重点介绍了气固相光催化在小环境治理方面的应用及发展前景。