导流筒结构对气升式环流反应器内气液两相流动的影响

使用欧拉-欧拉两流体模型研究了导流筒结构对气升式环流反应器内气液两相流动的影响。对物理模型进行了网格独立性的考察,使用Chisti关系式验证计算流体力学数值模型的可靠性,并在此基础上预测环己烷氧化反应器内导流筒直径、导流筒在反应器内的高度以及导流筒喇叭口的开度对反应器内气液两相流动的影响。模拟结果表明,导流筒上部增加喇叭口可有效提高反应器的气液分离能力,喇叭口直径增大,气液分离效果增强;导流筒直径增大,液相循环量增大,液相混合效果增强;随导流筒在反应器内的位置升高,液相表观速度和液相循环量呈增加的趋势并趋于稳定,而气含率则变化不大。

气升式环流反应器内气液两相流动计算流体力学的模拟

采用欧拉-欧拉两流体模型模拟了气升式环流反应器内部气液两相流动过程,考察了液相速度和气含率随表观气速的变化,液相速度和气含率模拟值的关系与两种经验关系式的计算值进行了比较,两者取得了很好的一致,证明了模型的正确性。在此基础上,使用计算流体力学模拟的方法考查了反应器内的导流筒直径和导流筒高度对反应器内两相流动的影响,导流筒直径增大,液相循环量增大,上升段气含率增大;导流筒位置升高,液相循环速度和循环量均增大,上升段气含率减小。所获得的结果对气升式反应器的设计优化具有指导意义。

负载型固体碱催化棕榈油酯交换制备生物柴油

采用浸渍法制备了KF/CaO,K2CO3/CaO,KF/γ-Al2O3,K2CO3/γ-Al2O34种负载型固体碱催化剂。考察了催化剂种类对棕榈油与甲醇进行酯交换反应的影响,并研究了催化剂重复使用的可能性。实验结果表明,4种催化剂均具有较高的活性,在催化剂中活性组分负载量为20.0%(相对于载体的质量分数)、n(甲醇):n(棕榈油)=12、m(催化剂):m(棕榈油)=0.09、反应温度65℃、反应时间6h的条件下,生物柴油的收率依次为97.3%,93.4%,77.7%,96.2%。以CaO为载体的催化剂再生后活性较低,而以γ-Al2O3为载体的催化剂再生后活性较高。X射线衍射和热重-差热分析结果显示,催化剂活性的差异与煅烧过程中活性组分和载体相互作用形成的新晶相有关,再生后催化活性的降低是由于活性组分流失所致。

对羧基苯甲醛在钯炭催化剂上串联加氢反应宏观动力学

在高压间歇反应釜中研究了对苯二甲酸中杂质对羧基苯甲醛(4-CBA)在钯炭催化剂上进行加氢反应的特性,考察了反应温度、氢气分压、内扩散对4-CBA 加氢反应的影响。结果表明,4-CBA 的加氢反应是一个中间产物为对羟甲基苯甲酸(4-HMBA)的串联反应,加氢反应内扩散影响严重;温度和氢气分压提高,反应速率增大;温度和氢气分压对4-HMBA 加氢生成对甲基苯甲酸(PT)的影响大于对4-CBA 加氢生成4-HMBA 的影响。采用幂函数动力学模型拟合得到了4-CBA 串联加氢反应体系的宏观动力学方程。4-CBA 加氢生成4-HMBA 反应的表观活化能为16.98 kJ/mol,对4-CBA 和 H_2的反应级数分别为0.96和0.24;4-HMBA 加氢生成 PT 反应的表观活化能为23.44 kJ/mol,对4-HMBA 和 H_2的反应级数分别为0.61和0.75。

对苯二甲酸加氢精制反应器的数学模拟

分析了对苯二甲酸加氢精制固定床反应器的传质特性,在对反应器进行合理简化后,建立了对苯二甲酸加氢精制反应器的非均相一维平推流数学模型,对有关物性数据和模型参数进行了计算。利用该数学模型对工业装置对苯二甲酸加氢精制反应器进行了模拟计算,计算了各组分沿反应器床层的浓度分布。模拟结果与实验数据相吻合,说明建立的数学模型是可信的。

亚微米ZSM-5催化剂预处理及其在乙醇脱水过程中的积炭行为

在固定床反应器中考察了乙醇脱水反应中亚微米ZSM-5分子筛催化剂的预处理及积炭行为,采用热重(TG)、低温氮吸附、X射线荧光光谱(XRF)、X射线衍射(XRD)和核磁共振(NMR)等方法对催化剂进行表征。结果表明,催化剂在使用前活化时的焙烧温度以550℃为宜。催化剂在水蒸气预处理后,初始活性升高。随着质量空速的升高,初始乙醇转化率和乙烯选择性以及积炭量均有所降低;但质量空速过低时,催化剂活性降低很明显。原料乙醇中的水能降低催化剂的积炭量和积炭的不饱和度,可使催化剂脱铝增加约5%。随着催化剂颗粒粒径的减小,催化剂的活性增高,在粒径约为0.4 mm时,积炭量较低。

气升式环流反应器液相流场的研究

运用粒子图像测速仪(PIV)技术测量了一拟二维气升式环流反应器内液相流动状态,避开了气液两相成像带来的图像处理困难,成功测取了时均液相速度、瞬时雷诺应力、剪切应力等在反应器下降段内的分布;考察了反应器上升段进气量和反应器液位高度对液相循环速度的影响;同时,对反应器三个具有代表性的流动部分进行了观测,获得了该反应器内液相流场具有代表性意义的速度分布图。研究结果为认识该类反应器的性能及进行反应器设计、优化提供了有价值的参考信息。

碳纳米管“种子”上生长碳纳米管和氮掺杂碳纳米管

以碳纳米管(CNTs)作"种子",液体石蜡和三聚氰胺分别作碳源和碳/氮源,利用爆炸辅助化学气相沉积法在CNTs"种子"上合成出新的CNTs和氮掺杂碳纳米管(CNx)。透射电镜(TEM)和电子能量损失谱(EELS)测试表明:新合成的CNTs具有空心管状结构,而CNx呈竹节状且氮的原子分数高达17.3%。CNTs"种子"的作用归因于其端部的纳米级弯曲和开放性边缘具有吸附并外延Cn/CN物种的功能。

PET/苯乙烯-丙烯酸钠离聚物的结晶及熔融行为

采用差示扫描量热仪(DSC)研究了离聚物苯乙烯-丙烯酸钠对聚对苯二甲酸乙二酯(PET)的结晶行为及熔融行为的影响。结果表明,苯乙烯-丙烯酸钠离聚物能够诱导PET异相成核,从而大幅度提高PET的熔融结晶温度和降低冷结晶温度,实现PET在高温区和低温区结晶速率的同时提高,并使PET在等温熔融结晶过程的Avrami指数n增加。同时,苯乙烯-丙烯酸钠的加入改变了PET的熔融行为,同等结晶温度下PET/苯乙烯-丙烯酸钠离聚物的多重熔融峰中的峰II温度值大于纯PET。

对苯二甲酸精制钯炭催化剂内扩散及有效因子的研究

在高压间歇反应釜研究了对苯二甲酸中杂质对羧基苯甲醛(4-CBA)在不同粒径的钯炭催化剂上进行加氢反应的特性。结果表明,催化剂粒径对4-CBA的加氢反应影响较大,催化剂的粒径减小,有效因子增大,反应速率增大,反应为内扩散控制。在反应温度150℃和240℃条件下,测定了钯炭催化剂内扩散有效因子,估算4-CBA在钯炭催化剂内的有效扩散系数Deff和催化剂的曲折因子,并提出了钯炭催化剂开发的改进方向。