铝银电池电液循环泵气液两相流动特性仿真

为进一步了解气液两相工况下的铝氧化银电池电液循环泵内部流动特性,选取比转数ns=63.7的某型铝氧化银电池电液循环泵作为研究对象,结合CFD数值模拟技术,基于CFX软件中的Eulerian-Eulerian非匀相流模型,对泵内部流动特性进行仿真计算,得到不同进口含气率工况下的中截面压力、气相体积分数分布及流线分布。结果表明:随着进口含气率增加,电液循环泵内流体分布不均匀度增加,叶轮对流体做功能力下降;循环泵内气相分布主要集中在叶片工作面进口区域,随着进口含气率变大,部分流道会被气体严重堵塞,导致泵的流量、扬程产生剧烈波动;随着进口含气率增加,旋涡、回流影响范围逐渐扩大,在旋涡、回流及气液两相滑移的相互作用下,流道内流线分布十分紊乱,产生较大的能量损失,造成扬程及效率下降。

金属-水界面催化的分子机制:加氢与氧化反应

固-水界面及相关现象(吸附、成核、腐蚀、催化等)存在于各类化学、物理和生物体系中.就多相催化的分子机制而言,长期以来主要的研究对象是固-气界面催化,对于催化剂与液体相接触时的固-液界面结构及固-液界面催化(尤其是催化动力学与机理中的溶剂效应的本质)的理解则显著滞后.金属-水界面的催化加氢和氧化反应不仅在化学工业的绿色可持续发展中发挥着关键作用,也会对诸多生物体系的功能产生重要影响.然而,水所特有的理化性质使得固-水界面在催化过程中容易呈现丰富且复杂多变的特性,认识其中的微观机制具有挑战性.本文针对几类重要且典型的催化加氢和催化氧化反应(例如双氧水直接合成、生物质分子加氢脱氧、一氧化碳和醇类分子的氧化等),通过遴选近十年左右的代表性文献,总结并剖析了水分子(作为溶剂和添加剂)以及由水导致的溶解、表面基团电离、分子活化/钝化与解离等衍生形成的中性或离子化物种对表界面催化反应行为、机理和构效关系的影响方式与机制.这些实例共同揭示了氢键相互作用、表面基团的离子化、极性环境中化学键的异裂以及质子耦合电子转移等在调控金属-水界面的催化加氢和催化氧化反应中发挥着重要作用.在总结普遍规律和原理的基础上,还针对不同催化反应体系的特异性(例如除反应物外的界面共吸附物种与溶剂水和/或催化剂表面之间的相互作用对反应物分子的活泼性和反应机理的影响)进行了细致剖析.此外,越来越多的实验证据表明,金属-水界面的热催化加氢和热催化氧化与相应的电催化加氢和电催化氧化在反应机理等方面存在诸多相似性,预示着将两种长期分立的多相催化方法相结合,对多相催化反应中的金属-水界面进行系统深入的研究,有望更全面地理解金属-水界面催化的分子机制.本文的展望部分提出了一些亟待解决的重要科学问题和未来研究发展的核心任务,包括界面水分子和溶剂化物种的原位动态检测与结构解析、热催化加氢和热催化氧化反应的电化学本质等.这些研究目标的达成有赖于缜密的实验设计和准确严谨的(包括动力学同位素效应在内)测定与分析,以及先进的原位/工况表征技术和更完善的理论模拟方法的灵活应用.

V_2O_5催化甲烷液相部分氧化工艺过程研究

以V2O5为催化剂,在发烟硫酸中进行了甲烷液相选择性氧化的研究工作,考察了V2O5催化剂用量、反应温度、反应时间、发烟硫酸浓度等工艺条件对反应收率的影响,进行了甲烷液相选择性氧化的催化机理探讨和宏观动力学推导。甲烷在部分氧化反应中首先转化为硫酸甲酯,后者进一步水解得到甲醇。甲烷转化率可达54.5%,选择性45.5%,相应的工艺条件为催化剂用量0.0175mol、反应温度180℃、发烟硫酸中SO3含量50%(wt)、反应时间2h。V2O5催化甲烷液相部分氧化反应遵循亲代取代机理,甲烷液相部分氧化反应为一级反应。

基于自由基反应机理的芳烃液相氧化动力学模型

基于自由基链式反应机理,概括性地提出了芳烃液相氧化的基元反应步骤。针对芳烃氧化的特点对动力学模型进行了简化处理,减少了模型参数。运用提出的建模方法,建立了3个氧化实例的动力学模型,包括对二甲苯(PX)氧化生产对苯二甲酸(TPA)、对甲基苯甲酸(p-TA)氧化生产TPA、乙苯(EB)氧化生产乙苯氢过氧化物(EBHP)。拟合回归结果表明,上述动力学模型对实验数据的拟合效果均较好,最大拟合偏差不大于10%;并且涉及链传递和链终止反应步骤的共用参数不随反应条件而改变。

对甲基苯甲酸液相催化氧化动力学

研究了以醋酸钴和醋酸锰为催化剂、氢溴酸为促进剂,在169～192℃下对甲基苯甲酸(p-TA)的液相氧化反应动力学。采用幂函数动力学模型对实验数据进行了拟合。结果表明,对甲基苯甲酸液相氧化反应是串联反应,甲基苯甲酸和中间产物对羧基苯甲醛的反应级数均为1。拟合得到的活化能数据表明对甲基苯甲酸氧化为整个反应的控制步骤。利用该动力学模型能够成功预测186℃下液相组分随时间的变化趋势。实验表明,当金属离子的配比满足[Co^(2+)]/[Mn^(2+)]为3:1时,催化剂具有最高的活性。

Au-Ag双金属催化剂的制备及其对环己烷氧化的催化活性

采用吸附相反应技术,以硅胶为载体,Ni(OH)2为修饰组分,在水/乙醇体系中制备得到了Au、Ag以及Au-Ag双金属负载型催化剂。通过X射线衍射(XRD),透射电子显微镜(TEM),紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis diffuse-reflectancespectra)等手段对催化剂进行了表征,结果表明Au,Ag以及Au-Ag的粒子粒径在纳米级别,分散性好,并且在微观尺度结合较好。在70℃的温和条件下,以叔丁基过氧化氢(TBHP)为氧化剂,考评催化剂在无溶剂条件下环己烷氧化反应中的活性,证明了Au、Ag均有一定的低温活性,Au、Ag共负载时则表现出了很好的协同作用,催化剂的活性和稳定性均有所提高;随着Ag负载量的增大,催化剂的活性提高。

甲烷液相催化氧化制甲醇的研究新进展

进行甲烷液相催化氧化制甲醇的研究,对于实现天然气的直接转化和利用具有极其重要的战略意义。从反应溶剂、催化剂、氧化剂三方面对甲烷液相部分氧化制甲醇的最新研究进展进行了评述,并展望了该领域进一步研究和开发的方向。

甲苯液相氧化反应过程的模拟

甲苯液相空气氧化是环境友好的苯甲酸和苯甲醛生产工艺。根据在模拟工业条件下测定的动力学数据和观察到的实验现象,提出了该反应的反应机理和反应网络,建立了相应的动力学模型。根据该动力学方程,对现有工业生产过程进行了模拟,发现现有工业过程处于严重供氧不足的情况。提出了3种强化方案并分别对其进行了模拟计算和比较。模拟结果表明,通过增大空气供给量和采用富氧空气氧化均可有效强化现有工业生产过程。采用富氧空气氧化,其甲苯转化率可提高到22.24%,甲苯反应量可增大57%。采用增大空气量的方法,可提高甲苯反应量31%,甲苯转化率可提高到18.61%。若同时增大甲苯和空气负荷,甲苯反应量可提高71%。

液相法合成纳米氧化铁红的机理研究

分析总结了一些目前制备纳米氧化铁红的多种液相法,并对液相法的共同机理做了较为深入的探讨,在前人研究的基础上提出了内化作用的观点,认为三价铁离子具有强的正电性及氧原子的富电性所形成的静电相互作用是内化作用的本质。概括性的论述了液相制备方法的对内化作用的影响因素,并提出了发展该机理有待进一步研究的问题。

液相法合成纳米氧化锌的研究进展

综述了近年来合成纳米氧化锌的液相方法,包括沉淀法、水热法、溶剂热法、溶胶-凝胶法、微乳液法等。分析了这几种方法的优缺点和最新的研究进展。同时指出,微波、超声等新技术也引入到液相法纳米氧化锌的制备工艺中,纳米氧化锌合成的未来发展方向是合成技术综合化。

反应器对3-羟基丁酸合成的影响

为了确定3 羟基丁醛液相氧化制备3 羟基丁酸工艺合适的反应器类型和结构形式,在其他工艺条件不变的情况下, 考察了反应器的类型和结构对3 羟基丁酸收率的影响;确定了最佳的反应器结构,为反应器的放大提供了实验依据.采用内外管的高度比为0. 4∶1,内外管的管径比为1∶2的环流反应器可增强传质,加快反应过程,与釜式反应器相比,可将反应时间从30h缩短到5h.

络合铁-多酚类液相脱硫催化剂氧化-还原行为研究

通过化学实验,研究了络合铁多酚类液相脱硫催化剂的脱硫—再生反应行为和热力学趋势,结果表明,脱硫反应和再生反应都属于氧化还原反应,反应进程中电势—pH的变化规律反映了氧化还原反应的反应速度和反应程度;催化剂溶液较适宜酸碱度为8.2 5≤pH≤8.5 0。

高铝氧化锰粉矿烧结成矿特性

近年来,随着国内锰矿需求量的增加,国际锰块矿价格不断攀升,而低品位锰粉矿价格相对低廉,采用烧结法将锰矿粉制备成烧结矿,为硅锰合金冶炼提供合格原料,对我国锰合金生产意义重大。国内硅锰合金生产的锰矿原料大部分依赖进口,但进口锰矿中Al_(2)O_(3)含量越来越高。高铝锰矿粉已在国内很多锰矿烧结生产中得到应用,但已有研究很少关注铝对锰矿粉烧结和成矿过程的影响。重点研究了高铝氧化锰粉矿烧结的工艺特性及成矿机制。结果表明,高铝锰粉矿在自然碱度条件下烧结能得到较好的烧结指标,在混合料水分14.2%左右,焦粉配比8%,烧结矿的成品率和转鼓强度分别为79.90%和59.80%。铝在烧结过程中参与低熔点物质锰铝榴石(Mn_(3)Al_(2)Si_(3)O_(12))的生成,作为液相的前驱物,可促进烧结体系液相的生成。

2,3,6-三甲基苯酚气-液-液氧化反应与传质过程

对2,3,6-三甲基苯酚(TMP)的气-液-液纯氧常压三相氧化反应与传质过程进行了研究。该反应为液膜传质控制的快速反应,氧气消耗速率对原料TMP为1级。在液膜控制条件下探讨了水相体积分数(ε)、搅拌转速(n)、搅拌桨直径(d)和通气量(V)对反应的影响。结果表明,体系在ε达到0.58后产生相变,相变后液相体积传质系数随ε变化趋势发生改变,液相体积传质系数(kL(O2)a)随n、d、V的增加而增大。综合考虑上述因素对kL(O2)a的影响,得到了液相体积传质系数的量纲一关联式,根据关联式计算得到的液相体积传质系数值与实验值接近,平均相对偏差为4.53%,表明关联式拟合效果较好。

吸附相反应技术制备纳米ZnO/SiO_2

采用吸附相反应技术制备ZnO/SiO_2纳米复合材料,考察了反应途径、体系中水含量和NaOH浓度对ZnO/SiO_2纳米复合材料的影响,并采用透射电子显微镜(TEM)、X-射线衍射(XRD)、酸碱滴定和络合滴定等手段对ZnO/SiO_2纳米复合材料进行了表征。结果表明,利用吸附相反应技术能有效调控ZnO粒子粒径,吸附质种类与浓度以及吸附层厚度与性质均会影响粒子的粒径。随着吸附层厚度的增大,粒径逐渐增大;随着物理吸附层的形成以及吸附质浓度增高,粒径逐渐变小。与Ag纳米粒子制备过程对比,发现制备Ag和ZnO粒子的反应机理不同导致两种粒子的形成和生长过程有较大差异。

国内液相均匀沉淀法制备纳米氧化锌研究进展

液相均匀沉淀法制备的纳米氧化锌,粒度小、粒径分布范围窄、纯度高,操作方便,工业化发展前景好。本文综述了均匀沉淀法制备纳米氧化锌工艺发展过程中可溶性锌盐种类、沉淀条件(反应温度、反应时间、反应物配比、锌离子初始浓度)、热解条件(热解温度、热解时间)、pH值、反应溶剂、表面活性剂等对纳米氧化锌粒径、收率的影响研究及其工业化进展。对后续研究者进行均匀沉淀法制备纳米氧化锌工艺提升、性能及应用研究等提供理论参考。

石油化工中液相氧化技术的研究进展

阐述了液相氧化在不同氧化工艺中的反应特征 ,介绍了工艺开发过程中新型催化剂及氧化反应器的研究情况。结合近几十年来液相催化氧化的研究成果 。

甲烷液相催化氧化制甲醇反应介质的研究进展

甲烷直接催化氧化制甲醇的研究,对于实现甲烷直接转化及边远地区天然气和油田伴生气的输配利用具有重要意义。从反应介质的角度对甲烷直接液相催化氧化制甲醇的研究进展进行了评述,分析了发烟硫酸、醋酸-杂多酸体系、离子液体、水介质的优缺点,并对该领域未来的研究和发展方向进行了展望。

氧化物添加剂对 Si_2N_2O 粉末生成的影响

氮氧化硅(Si_2N_2O)难于直接从 Si_3N_4和 SiO_2中制取。因此加入少量氧化物添加剂,如 Al_2O_3、Y_2O_3或MgO 于 Si_3N_4和 SiO_2中,在1150～1800℃的温度范围内,对 Si_2N_2O 生成反应的动力学进行了研究。应用 X 射线衍射确定了反应产物。实验结果表明,氧化物添加剂导致液相形成,从而降低了反应的活化能,大大加速了 Si_2N_2O 的生成。生成反应可描述如下:Si_3N_4(c)+SiO_2((?))→2Si_2N_2O(c)Si_3N_4在液相中的溶解是控制性步骤。Si_2N_2O 生成动力学与 Si_3N_4在液相中溶解量的大小有关,与 Si_3N_4的晶型种类无关。Y_2O_3或 MgO 比 Al_2O_3添加剂更有利于 Si_2N_2O 的生成。

铬铁矿液相氧化浸出及动力学研究

研究了采用一种自行设计的动-静耦合搅拌系统强化铬铁矿加压氧化浸出过程中的气-液-固三相传质以提高浸出效率,考察了各因素对铬铁矿中铬、铝浸出的影响,分析了铬铁矿液相氧化浸出动力学。结果表明:在铬铁矿粒度小于58μm、搅拌速度800 r/min、氧分压2.4 MPa、氢氧化钠质量分数60%、碱矿质量比4/1、反应温度240℃、反应时间240 min条件下,铬、铝浸出率均大于97%;浸出过程受界面化学反应控制,铬、铝浸出反应表观活化能分别为34.36、30.69 kJ/mol。