化学工程杂志 北大期刊 CSCD期刊 统计源期刊

化学工程 2017年第11期杂志 文档列表

化学工程杂志生物化工

粒径相关的海藻酸盐/壳聚糖微球膜性能1-6

摘要：粒径是评价微尺度凝胶载体性能的重要参数。文中以3种不同粒径（202,413,809μm）的海藻酸钙（Ca-Alg）凝胶珠为研究对象,以维生素B12（VB12）、牛血清白蛋白（BSA）和壳聚糖（CS）为模型分子,实验考察了胶珠粒径对海藻酸钙/壳聚糖（Ca-Alg/CS）微球性能的影响。采用电子扫描显微镜（SEM）、傅里叶红外光谱仪（FTIR）和激光共聚焦显微镜（CLSM）等方法表征膜结构与形貌,采用膨胀率表征膜稳定性。结果表明：Ca-Alg/CS微球的凝胶结构、分子扩散性能和聚电解质复合膜性能与Ca-Alg胶珠粒径具有相关性。随着胶珠粒径减小,凝胶结构趋于致密,对分子扩散阻力增大。在成膜反应过程中,小粒径胶珠表面为成膜反应提供了更多的反应交联位点,在胶珠表面形成更致密连续和更厚的聚电解质复合膜。Ca-Alg/CS微球具有优异的膜强度和稳定性,在细胞固定化培养中具有显著应用优势。

固体超强酸SO4^2-/TiO2-SiO2催化α-蒎烯合成龙脑7-11

摘要：采用溶胶凝胶法制备了固体超强酸SO4^2-/Ti O2-Si O2催化剂,用XRD,XPS和NH3-TPD对其结构进行表征与分析,结果表明：该催化剂为非晶态结构,具有超强酸位。以α-蒎烯,草酸的酯化皂化反应为探针,首先研究了Ti/Si摩尔比、硫酸浸渍浓度对SO4^2-/Ti O2-Si O2催化性能的影响,得到适宜的SO4^2-/Ti O2-Si O2催化剂制备条件为：Ti/Si摩尔比1∶3,硫酸浸渍浓度1.5 mol/L。以适宜条件下制备的SO4^2-/Ti O2-Si O2为催化剂,研究了工艺条件对合成龙脑的反应的影响,得到适宜的工艺条件为反应时间7 h,反应温度75℃,催化剂用量为α-蒎烯的6%,n（α-蒎烯）∶n（草酸）=1∶0.4。在此条件下,α-蒎烯的转化率达到100%,龙脑的收率可达58.14%。该催化剂重复使用5次后,催化活性无明显下降。SO4^2-/Ti O2-Si O2固体超强酸显示出良好的催化活性和稳定性。

化学工程杂志材料科学

铈掺杂β/MCM-41复合分子筛的合成及其催化性能12-16

摘要：以碱处理的β分子筛为硅源,十六烷基三甲基溴化铵为模板剂,合成稀土铈掺杂的Ce-β/MCM-41微介孔复合分子筛。采用XRD、FT-IR和N2吸附-脱附对样品进行表征,并考察铈掺杂量对Ce-β/MCM-41分子筛合成的影响。以苯甲醚（AN）和乙酸酐（AA）为原料,在固定床反应装置上研究了催化剂的催化性能,并考察了反应空速、反应物配比r[n（AN）∶n（AA）]、反应温度和催化剂循环使用次数对对甲氧基苯乙酮（p-MOAP）收率的影响。结果表明：在反应物流量65 m L/h、反应空速6.5 h^-1、反应温度140℃和r=6.0时,p-MOAP的初始收率可达到61.5%,Ce-β/MCM-41（Ce/β质量比=0.03）在重复使用3次后仍具有不错的催化活性且比β/MCM-41有较大的提高。

纳米碳纤维合成催化剂的停留时间分布特征17-22

摘要：利用搭建的回转窑冷模模型,考察了回转窑反应器的转速和倾斜高度对纳米碳纤维（CNFs）合成催化剂停留时间分布的影响。利用Sigmoid函数C对实验数据进行数值模拟,得到了不同转速和倾斜高度下的催化剂停留时间分布函数和参数数值。结果表明：催化剂平均停留时间在转速较低和较高时都随倾斜高度线性递减,并且转速较高时递减速率较快,在回转窑倾斜高度一定时,催化剂平均停留时间与转速成反比关系。在回转窑转速一定时,回转窑倾斜度越高,催化剂停留时间分布密度越集中,反之,则越分散;在回转窑倾斜高度一定时,回转窑转速越高,催化剂停留时间分布密度越集中,反之,越分散。

化学工程杂志传质过程及设备

煤基石脑油芳烃抽提的实验与模拟23-28

摘要：以煤热解耦合煤焦油加氢制得的低芳煤基石脑油为原料,分配系数、选择性系数、芳烃脱除率和萃余油收率为考察指标,探究不同萃取剂对脱芳效果的影响。最终得到复合萃取剂V（二甲基亚砜）∶V（N,N-二甲基甲酰胺）=9∶1,脱芳效果较好。针对此复合萃取剂,利用Aspen Plus对芳烃抽提的工艺过程进行模拟。优化分析了抽提塔的各工艺参数对脱芳效果的影响,并得到了一套适宜的工艺参数：剂油比0.9∶1,进料温度45℃,理论塔板数35块,压力0.4 MPa。且各因素对芳烃脱除率的影响大小依次为剂油比〉进料温度〉理论塔板数〉压力。在此工艺参数下,得到原料的芳烃脱除率为95.81%,萃余油收率为77.43%。

改性方法对ATP孔道结构及Cr^6＋吸附性能研究29-33

摘要：凹凸棒石（ATP）作为天然二维纳米材料,因具有丰富孔道和较大比表面积被广泛用于水处理吸附剂,但其中含有大量杂质需提纯改性以期提高其吸附效率。文中研究焙烧、酸碱、水热、微波等一系列手段改性的凹凸棒石孔道结构变化及对水体中重金属离子Cr^6＋的去除效果。研究结果证明：不同提纯改性方法对ATP的官能团、价键及孔道结构均产生影响。ATP-0（天然矿物）、ATP-1（碱焙烧）产物的吸附脱附曲线符合Ⅰ型等温线,说明以微孔为主;ATP-2（酸水热活化）、ATP-3（酸水热＋碱改活化）及ATP-4（酸微波＋碱改活化）的吸附曲线逐渐向Ⅳ型等温线转化,存在滞后环,孔道大小顺序为ATP-4〉APT-3〉ATP-2。吸附过程一般24—48 h达到平衡,对Cr^6＋吸附效率强弱顺序为：ATP-4〉ATP-3〉ATP-2〉ATP-0〉ATP-1,ATP-4吸附效率达89.62%,吸附容量为18.32 mg/g。

化学工程杂志传热过程及设备

地源热泵U型光管与翅片管换热性能对比研究34-38

摘要：分别建立实际工程尺寸的U型光管和内部加纵向翅片的U型管模型,采用FLUENT软件对这2种换热器的换热性能进行数值模拟,研究了工质进口流速、进口温度、钻井深度和回填材料导热系数对这2种换热器换热性能的影响。结果表明：增大流速和减小钻井深度对U型翅片管换热器换热性能的改善较U型光管换热器显著,而进口温度和回填材料导热系数的增大对2种类型换热器单位井深换热量的影响基本相当;增加翅片长度和宽度可有效改善换热情况。文中计算结果可为强化埋管换热器的换热提供依据。

泰乐菌素结晶工艺研究39-44

摘要：结晶过程是影响晶体质量的关键步骤。本实验采用溶析结晶工艺对泰乐菌素结晶过程进行研究,以收率、粒度和粒度分布为目标,考察了水和丙酮质量比、晶种加入量（质量分数）、结晶温度、初始浓度、搅拌转速、陈化时间和流加速率等操作因素对结晶过程的影响。结果表明：所有参数在考察的条件范围内都明显地影响产品的收率;除了温度和搅拌转速外,其他参数都对产品粒度有较明显的影响;对产品粒度分布影响较大的是晶种加入量,温度和搅拌强度。通过分析各种因素影响得到泰乐菌素较佳结晶工艺条件：水和丙酮质量比4∶1,晶种加入量0.5%,结晶温度40℃,初始质量分数1.08 g/g,搅拌转速250 r/min,陈化时间12 h,流加速率先0.3 m L/min,后0.89 m L/min。

化学工程杂志化工热力学

类水滑石衍生氧化物催化水解HCN及其热力学分析45-49

摘要：开发新型HCN水解催化剂是深度净化HCN的关键,文中采用单滴定法和双滴定法制备了Cu-Al类水滑石（LDH）催化剂;并探究了合成方法对所制备LDH结构的影响,XRD表征结果发现单滴定法制备的催化剂晶型更好。采用单滴定法制备了不同复合金属离子的类水滑石衍生氧化物（LDO）催化剂,HCN催化水解活性顺序依次为：Cu-Al LDO〉Zn-Al LDO〉Ni-Al LDO〉Mg-Al LDO〉Co-Al LDO。基于热力学计算探讨了Cu-Al LDO催化水解HCN的可能途径及影响因素。结果表明：在0—600℃温度范围内,HCN水解可生成CO和NH3;HCN可与O2和CO反应会生成H2O,促进HCN水解,提高HCN的脱除效率;CO和NH3的存在有可能造成积碳和铜单质生成,导致催化剂使用寿命降低。

四氢呋喃-环己烷二元物系常压汽液平衡数据的测定和关联50-54

摘要：为了常压分离四氢呋喃-环己烷二元物系,利用CE-2型汽液平衡装置测定了四氢呋喃-环己烷二元物系的常压（100 k Pa）汽液平衡数据。实验结果表明：四氢呋喃和环己烷形成最低共沸物。实验汽液平衡数据通过了Herington半经验法热力学一致性校验。通过Margules,Van Laar,Wilson和NRTL活度系数模型对实验数据进行关联和估算,得到了模型的参数值。对模型计算值和实验值进行比较得到汽相摩尔分数和泡点温度的最大绝对平均偏差。通过比较可以看出,Vanlaar和Wilson活度系数模型更适合于四氢呋喃（1）-环己烷（2）二元体系汽液平衡数据的关联。

化学工程杂志反应工程

聚N-乙烯基己内酰胺的合成及放大55-58

摘要：聚N-乙烯基己内酰（PNVCL）是目前应用最多,效果较好的新型天然气水合物动力学抑制剂之一,是传统热力学抑制剂的优良替代品。以甲醇（AM）为溶剂,偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐（AIBI）为引发剂,N-乙烯基己内酰胺（NVCL）为单体,聚合反应得到聚N-乙烯基己内酰胺（PNVCL）,考察了反应温度、时间、溶剂量等合成条件对产品分子质量Mn及产率的影响,确定了合理的合成工艺。结果表明：当反应投料比m（NVCL）∶m（AIBI）∶m（AM）=10∶0.03∶19.8,体系温度为65℃,反应时间6 h,小试产率可达95.4%。依据小试条件进行了放大实验,讨论并确定了最佳放大工艺条件,即：m（NVCL）∶m（AIBI）∶m（AM）=10∶0.03∶21,体系温度65—68℃,反应时间5—6h,PNVCL收率为93.4%,具有良好的放大效果。

酯化法合成氯乙酸甲酯的动力学研究59-63

摘要：在反应精馏制备氯乙酸甲酯的生产过程中,反应动力学研究对该工艺具有非常重要的意义。反应动力学研究是在不同温度下,反应物的转化率随时间的变化曲线,经过合理的数据处理得到反应活化能、反应速率常数等动力学参数,进而得到反应动力学模型。文中主要研究了在间歇反应釜中,甲醇与氯乙酸直接酯化反应制备氯乙酸甲酯的本征反应动力学。通过比较验证,动力学模型计算值与实验值吻合良好,可为反应精馏过程的模拟提供动力学数据。

磺酸功能化离子液体催化合成乙酸正丁酯64-69

摘要：为符合绿色化学的要求,解决传统酯化反应催化剂浓硫酸设备腐蚀、副反应多等问题,以价格低廉的吗啡啉为原料,设计合成了1-（3-磺酸基）丙基-3-甲基吗啡啉甲磺酸盐[Mor-C3SO3H]Me SO3等4种磺酸功能化离子液体,利用傅里叶变换红外光谱和核磁氢谱对产品的结构进行了表征,并通过催化合成乙酸正丁酯考察离子液体的催化活性。结果表明：当乙酸与正丁醇摩尔比为1.2∶1,催化剂[Mor-C3SO3H]Me SO3用量为正丁醇质量的5%,带水剂环己烷用量为正丁醇质量的20%,在95℃下,反应5 h,乙酸正丁酯收率可达96.44%,离子液体经回收干燥重复使用7次酯收率仍在94%以上。

NO2催化氧化合成己二酸的研究70-72

摘要：以二氧化氮为氧化剂,自制吸收塔为反应发生器,通过催化氧化环己醇合成了己二酸。用红外光谱、核磁共振对合成产物的结构进行表征,由结果可知合成产物为己二酸;采用单因素法考察了反应温度、反应时间、二氧化氮气体流速等因素对己二酸收率的影响,优化了合成反应条件。最佳实验条件为：二氧化氮气体流速0.3 L/min,反应温度50—60℃,反应时间6 h,此条件下己二酸的收率可达87.4%,环己醇对二氧化氮的平均吸收率为98.9%。另外,本方法还为二氧化氮的回收利用提供了一种新的途径。

化学工程杂志化工过程控制

连续搅拌釜的非线性模型稳定性判据及算法73-78

摘要：针对具有强非线性、时变、有纯滞后等复杂特性的连续搅拌釜（CSTR）反应过程,提出了一种非线性鲁棒模型预测控制方法。先根据搅拌釜中物料反应和温度波动机理,强鲁棒性的系统参数假设在凸多面体中,然后,在温度工作稳定平衡点离散线性化具有高度非线性特点的系统方程。合理建立系统预报方程,提出可保成本性能指标函数并计算李雅普诺夫函数的差分。采用双线性和线性矩阵不等式（BMI和LMI）技术处理鲁棒模型预测控制系统,给出了保持较优性能条件下的闭环系统稳定性判定标准。其次,考虑稳定标准的条件中存在双线性矩阵不等式,设计相应的凸优化算法,便于利用matlab中LMI TOOLBOX求解。最后,通过系统仿真实验,与已有数值结果对比,说明了所提理论的正确性和算法的有效性、优越性。