折流式气液分离器内流场的数值模拟与实验研究

设计了一种新型折流式柱形气液分离器,应用计算流体力学(CFD)方法模拟了折流式柱形分离器和普通柱形分离器的内部流场,对比了两种分离器流场的速度矢量分布、液相体积分数分布和湍流耗散速率分布,并通过冷模实验对两种分离器的分离性能及影响因素进行了考察,实验结果与CFD模拟结果吻合很好,验证了利用数值模拟方法考察气液分离器分离性能的可行性与准确性.分析结果表明,设计的折流式柱形分离器的压降略大于普通柱形分离器,具有分离效率高、操作弹性范围大的优点.

静电引发剂对气固流化床内静电分布的影响

气固流化床内静电荷的积累会导致颗粒团聚、静电放电、结片甚至爆炸等严重后果,在工业流化床反应器内控制静电的水平具有重要的现实意义。针对LLDPE-N2体系,对静电引发剂的加入提出了电势-电负性(δU-χi)假设,即金属离子的电负性χi很大程度上决定了金属氧化物与聚乙烯颗粒接触分离后的电性,χi与静电引发剂添加前后静电电势的变化呈负相关。将静电引发剂分成负静电引发剂、正静电引发剂和非活泼液体静电引发剂3类,推测了3类静电引发剂加入后对于床内静电势分布的影响,并设计了相应的在气固流化床内添加静电引发剂的实验。实验结果显示负静电剂的加入,使得整床的静电水平显著升高;正静电引发剂的少量加入,流化床内的静电水平有明显降低;非活泼液体静电引发剂的注入,流化床内的静电水平显著下降。实验结果与利用δU-χi假设预测的结果相吻合,可为生产过程中静电引发剂的添加提供指导。

PVC-C/PVC共混材料的性能研究

采用氯化聚乙烯(CPE)对氯化聚氯乙烯(PVC-C)进行抗冲改性,将改性后的PVC-C与PVC进行共混,研究了PVC-C/PVC配比对PVC-C/PVC共混物力学性能、耐热性能及流变形能的影响。结果表明,PVC-C/PVC共混物的维卡软化点随PVC-C的用量增加而上升,在50/50(质量比)处有一拐点,大于50/50时上升更快些。共混物的拉伸强度、弯曲强度和熔体黏度随PVC-C用量的增加而提高;而冲击强度和断裂伸长率却随PVC-C用量增加而下降。共混物中随PVC-C用量增加,塑化时间缩短,塑化能力增强,平衡转矩增加。

苯乙烯的间歇-半连续RAFT细乳液聚合

进行了苯乙烯的间歇-半连续RAFT细乳液聚合,考察了半连续段的起点、单体滴加速率及最终胶乳固含量的影响。结果发现:从最终胶乳的稳定性考虑,半连续聚合的起点选择在间歇聚合的高转化率时期更好;若综合考虑胶乳的稳定性、分子量及其分布、固含量、乳化剂及共稳定剂在胶乳中的残留率等因素,半连续聚合的起点可适当提前,但必须在间歇聚合成核期结束后。过早容易引起乳液的失稳;过迟会延长反应时间,降低聚合物的制备效率,导致死聚物链含量升高。聚合体系的稳定性与胶乳的固含量密切相关,最终固含量不宜超过40%。采用间歇-半连续二段聚合工艺可以制得窄分子量分布(PDI=～1.3),低乳化剂及共稳定剂残留量(～1.5%,质量)的高分子量聚合物(■n≈8×104g.mol-1)。

PVC悬浮聚合釜内流场与传热的研究

对四川宜宾江源化工机械制造有限责任公司制造的70m3PVC聚合釜内的流场进行了CFD数值模拟,并对聚合釜的换热能力进行了现场测试。结果表明,聚合釜内流场结构为在每层桨的上下位置分别出现两个循环涡,随着搅拌转速的增加,两层桨之间的连接流现象增加,叶轮排量、循环流量和搅拌功率增加,流体的混合效果变好。聚合釜半管外夹套的传热系数在900～1070W/(℃.m2)之间,内冷管和封底夹套的传热系数在820～940W/(℃.m2)之间。

聚乙烯流化床反应器床内温度分布的模拟

针对Unipol聚乙烯工艺的流化床反应器内温度分布不均匀问题,建立了全混流(CSTRs)串联模型、乳化相NCSTRs串联模型和乳化相全混流模型。与工业装置所测温度分布比较表明,乳化相全混流模型最适用于描述流化床层的温度分布。采用调整气泡相分区以及串联CSTR个数的方法确定乳化相全混流模型参数为乳化相为1个CSTR,气泡相为26个串联的CSTRs;该模型可准确描述流化床层的温度分布,催化剂进料口附近的床层温升较快(7℃),反应器上部区域温度梯度较小(小于2℃);结合聚合反应动力学,该模型可预测工业乙烯聚合过程的聚合产量和产品密度等性质。

VAc／St乳液共聚物的相对分子质量及组成分布

采用3种加料方式【间歇法、滴加苯乙烯(St)法及滴加预乳化液法】合成乙酸乙烯酯(VAc)/St乳液共聚物。考察了共聚合方式对VAc/St乳液共聚物相对分子质量及其组成分布的影响,间歇法所得乳液共聚物相对分子质量较大,分布较宽;而滴加预乳化液法较小,分布也较窄;滴加St法居中。m(VAc)/m(St)为7:3的乳液共聚物在30℃的四氢呋哺溶剂中Mark-Houwink常数为1.24×10^(-3)mL/g,扩张因子为0.86。

微反应器在聚合反应中的应用

微反应器因其良好的混合和传热性能近年来开始应用到聚合反应中,并表现出巨大潜力。本文对微反应器在自由基聚合、离子聚合和逐步聚合中的应用进行了系统综述。相比于传统的釜式反应器,微反应器可以更好地调节聚合产物分子量和分子量分布、控制共聚组成和分子结构。在强放热聚合反应中,利用微反应器可以获得窄分子量分布的聚合产物;在扩散控制的聚合反应中,利用微反应器可以大大缩短反应所需时间。微反应器在聚合反应领域中的拓展依赖于对反应机理和微反应器特点的深入理解,相关的基础研究将成为这一领域发展的关键。

聚丙烯/纳米CaCO_3复合材料的结晶行为研究

采用超重力法制备的纳米 CaCO_3和 PP 熔融共混制备了 PP/CaCO_3复合材料,并对 PP/CaCO_3复合材料的结晶行为进行了详细研究。差示扫描量热分析表明,纳米 CaCO_3粒子的加入加快了 PP 的结晶速率,缩短了半结晶时间,130℃时含15份纳米 CaCO_3的 PP/CaCO_3复合材料的半结晶时间比纯 PP 的减少了8.92 min;结晶度有轻微下降,结晶温度为126.5℃时纯 PP 的结晶度为44.33%,含15份纳米 CaCO_3的 PP/CaCO_3复合材料的结晶度为35.9%;动力学研究数据表明,等温结晶过程符合 Avrami 方程,PP/CaCO_3的 n 和 k 值均大于纯 PP 的;利用偏光显微镜观察了 PP/CaCO_3复合材料的结晶形貌及结晶生长过程,纳米 CaCO_3粒子的加入使球晶数量明显增多,意味着CaCO_3起到了结晶成核剂的作用。

静电纺丝法制备聚苯乙烯超疏水纤维的研究进展

作为一种可制备超疏水表面的聚合物,聚苯乙烯受到了广泛关注,其潜在的应用范围包括燃料领域、光学领域、生物医学领域、金属防锈等。早期的研究主要集中在静电纺丝过程参数对纤维结构的影响,确认获得超疏水性能的必要条件,其中最基本的是纤维膜织物要存在微纳结构;然后是优化过程参数,尝试添加纳米粒子,在获得其他性能的同时,保持或进一步提高其疏水性能;如今对疏水膜的研究重点集中在实际应用方面,即增加其机械性能,以期能够具有更好的用途。

窄分子量分布聚甲基丙烯酸甲酯的研究进展

对比不同窄分子量分布PMMA的制备方法,从自由基聚合、阴离子聚合及活性自由基聚合3种体系角度分析:自由基聚合操作条件温和、适用范围广,但分子量分布的极限是2.0左右;阴离子聚合能够得到分子量分布小于1.2的PMMA,然而反应条件苛刻;活性自由基聚合兼具两者优势,能够在温和条件下获得极窄分子量分布的PMMA,展现出了明显的优越性,是未来工业化开发的方向。

Pt-Pd催化剂的萘加氢活性和抗氮性能研究

本工作研究了球形硅铝氧化物负载的铂-钯(Pt-Pd)贵金属催化剂的加氢活性和抗氮性能。首先,以过量共浸渍法制成5种不同负载量的Pt-Pd贵金属催化剂,元素分析结果表明浸渍液中Pt的质量分数升高会显著提高催化剂上Pt的负载量并明显降低Pd的负载量,而浸渍液中Pd的质量分数的升高对Pt、Pd的负载量几乎无影响;进一步的分析发现浸渍液的组成不仅影响催化剂上活性物的含量和分布,而且会造成催化剂孔结构的差异。其次,以四氢萘作为原料,在连续固定床反应器中对AS-1、AS-4和AS-5等3种催化剂的加氢活性和抗氮性能进行考评,实验结果表明,Pt负载量最高的AS-5催化剂的加氢活性和抗氮性能最好,Pt负载量居中的AS-4催化剂加氢活性最差而抗氮性能居中,Pt负载量最低的AS-1催化剂加氢活性居中而抗氮性能最差。结合能谱分析结果发现当载体上的Pt呈厚蛋壳型分布和Pd呈蛋白型分布时,催化剂的加氢活性和抗氮性能最优。最后,对AS-5催化剂的稳定性进行考评实验,发现当原料中的氮含量提高到50 ppm,连续反应45 h后,十氢萘的收率仍大于80%。实验结果表明,AS-5催化剂具有良好的加氢抗氮稳定性。

甲醇制烯烃反应机理

本文综述了甲醇制烯烃(MTO)反应机理的研究进展,介绍了MTO反应的5个阶段:二甲醚平衡物的生成,反应诱导期,反应稳定期,二次反应和积碳失活,以及各个阶段存在的反应类型。总结了主要的机理模型及相应的实验论据,讨论了机理模型在各个反应阶段的应用,重点讨论了直接形成机理和hydrocarbon pool机理。基于实验论据的支持,认为hydrocarbon pool机理能更好地解释MTO反应。同时,对机理研究中采用的理论和实验方法进行了综述。

有机/无机复合载体负载复合催化剂用于乙烯聚合时有机载体的作用

采用溶胶-凝胶法,将苯乙烯-丙烯酸(P(S-co-AA))共聚物包覆在以硅胶/MgCl2为载体的TiCl3催化剂(M-1催化剂)上,负载(n-BuCp)2ZrCl2后制得TiCl3/(n-BuCp)2ZrCl2复合催化剂,研究聚合物载体P(S-co-AA)在复合催化剂乙烯聚合中的作用.前期实验结果表明有机载体P(S-co-AA)共聚物对助催化剂MMAO具有明显的阻隔作用.改变乙烯/1-己烯共聚合反应时间,通过扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)、示差扫描量热仪(DSC)和高温凝胶色谱仪(GPC)研究发现产物的形态、支化度、结晶度、熔融温度和分子量在聚合开始后40 min时均有明显的变化,表明,在聚合反应初期,催化剂外部的负载于有机载体P(S-co-AA)上的(n-BuCp)2ZrCl2催化剂主要参与反应,当聚合反应进行40 min后位于催化剂内部的M-1催化剂逐渐参与反应,当聚合反应进行至2 h时,M-1催化剂大量地参与反应.

硅胶/聚苯乙烯-丙烯酸核壳结构复合粒子的制备和表征

以硅胶(SiO_2)和聚苯乙烯-丙烯酸(PSA)为原料制备SiO_2/PSA核壳结构型复合粒子。在相转化法制备聚合物薄膜的基础上,为避免粒子团聚提出以蒸汽方式代替传统的液滴方式,将非溶剂缓慢而均匀地加入SiO_2与PSA溶液的混合物中。采用红外光谱、扫描电子显微镜、激光粒度分析仪、热重分析、压汞仪和氮气吸附/脱附等方法对粒子的化学组成、形貌、粒径分布以及多孔结构特性作了分析和表征。结果表明,SiO_2/PSA复合粒子具有核壳结构,颗粒的分散性较好,PSA利用率几乎达到100%。聚合物溶液的浓度直接影响核壳粒子的表面形貌。与纯硅胶颗粒相比,由于致密的PSA膜覆盖在多孔硅胶上,SiO_2/PSA核壳复合粒子的孔隙率、比表面积、孔体积和平均孔径都大幅下降。

颗粒运动的声信号分析与气固流化床流化质量的判断

根据颗粒碰撞流化床反应器壁面产生声信号的机理,结合频谱分析以及颗粒温度理论,获得了气固流化床颗粒温度与声信号平均能量以及表观气速的关系,由此得到了不同气速下主流区和滞流区颗粒温度的计算公式.由于颗粒温度的大小体现了体系中颗粒运动的活跃程度,由此提出了临界颗粒温度的概念,进而得到了气固流化床良好流化的判据,即当T*≥T*cr时,床内颗粒具有一定的活跃程度,整床流化质量良好,没有出现团聚结块的流化床故障.基于判据,得到了流化床良好流化的临界操作气速.由此获得了一种简单快捷、实时在线的流化床反应器流化状态检测的方法,对工业上生产监控和操作优化具有重要的指导意义.

无机/有机复合载体负载乙酰丙酮铁/双亚胺基吡啶催化剂及其乙烯聚合

采用溶胶-凝胶法,将苯乙烯-丙烯酸共聚物(PSA)包覆于955 Davison硅胶上得到无机/有机复合微球载体,并在2,6-二[1-(2-异丙基苯基亚胺基)乙基]吡啶/Fe(acac)3均相催化剂中浸渍后得到负载型双亚胺基吡啶铁催化剂.该催化剂在生产高结晶度(72%)聚乙烯的同时,还能生产一定量的α-烯烃.考察了不同膜材料以及聚合条件(不同助催化剂,压力,温度,Al/Fe摩尔比)对聚合活性以及聚合产物性能的影响,发现温度对聚合产物的α-烯烃与聚乙烯的质量比影响最大,助催化剂类型既影响催化剂的活性,也对最终产物的性质有着很大的影响.氯化镁处理的PSA作为膜材料时,负载2,6-二[1-(2-异丙基苯基亚胺基)乙基]吡啶/Fe(acac)3所得到聚乙烯分子量较低(Mw=11.9×104),结晶度较大(72%),熔融指数MI较高(2.35 g/10min),可作为双峰聚乙烯中的低分子量部分加以利用.

4-巯乙基吡啶配基与IgG相互作用的分子模拟研究

4-巯乙基吡啶(MEP)是一种新型的疏水性电荷诱导层析(HCIC)配基,具有良好的抗体分离性能,采用分子模拟方法研究MEP配基与IgG间的分子相互作用,以探讨HCIC分离机制.先通过分子对接搜索IgG分子Fc片段A链的蛋白表面,确定12个可能与MEP结合的位点区域,然后用分子动力学模拟考察了其中6个位点的结合性能.结果表明,MEP在Fc-A链表面的结合具有疏水倾向性,pH中性条件下,MEP能稳定地结合在TYR319和LEU309附近的位点,并与两者形成氢键作用,该区域具有疏水性极强的口袋结构;其他位点的结合较不稳定,受MEP取向影响大.在pH4.0酸性条件下,原先稳定结合的MEP快速从Fc-A链表面脱离,主要原因是MEP和Fc间的静电排斥作用,以及疏水作用减弱和氢键结合的消失.通过分子模拟方法,从分子水平验证了HCIC独特的作用机理:疏水相互作用主导吸附,静电排斥作用协助解吸.

核壳结构Ziegler-Natta复合催化剂的制备及其乙烯聚合

采用溶胶-凝胶法,将聚(苯乙烯-co-丙烯酸)(PSA)膜材料和氯化镁的复合物包覆在以硅胶为载体的TiCl3催化剂上,负载TiCl4后制得Ziegler-Natta复合催化剂.采用红外光谱、激光粒度仪和扫描电镜对催化剂进行了表征,结果表明该复合催化剂呈核壳结构.同时,考察了复合催化剂中膜的厚度和反应中的氢气含量对催化剂的聚合活性和聚乙烯性能的影响,实验发现,膜厚约为3μm的核壳结构复合催化剂活性良好,其具有带诱导期的平稳型动力学曲线;膜厚1.5μm的复合催化剂的活性接近于实验所用的以硅胶为载体的TiCl3催化剂,且其具有相似的衰减型动力学曲线.研究同时表明,不同的膜厚能够调节复合催化剂的氢调性能及所得聚乙烯的分子量分布.

结构化纳米Ziegler-Natta催化剂制备超高分子量聚乙烯

用1,4-丁二醇作为络合沉淀剂,通过再结晶活化法将晶型混乱并具有晶格缺陷的纳米级MgCl2晶粒均匀分散在硅胶表面,形成结构化纳米载体.将此载体用于负载TiCl4得到结构化纳米Ziegler-Natta催化剂.研究了醇镁比对载体形貌的影响,以及结构化纳米催化剂用于乙烯聚合的催化特性和产物特点.乙烯淤浆高压聚合结果表明结构化纳米Ziegler-Natta催化剂可用于制备超高分子量聚乙烯,并且温度对催化剂活性和聚乙烯产物的分子量都有很大的影响,在实验条件下催化剂活性可达到1261 kg PE.(molTi)-1.h-1.10-5Pa-1,超高分子量聚乙烯的黏均分子量可达到5.87×106.SEM、DSC和粒径分析等结果表明,结构化纳米催化剂制备的聚乙烯产物结晶度高,在实验考察条件下最高可达到49.5%,而且产物形貌规整,接近球形,平均粒径在68～69μm之间,利于后续的生产加工.