非定态操作——化学工程面临的挑战与机会

本文是对化工中非定态操作的综述,过程的严格意义上说都是非定态的。模型化是处理非定态操作的主要工具。非定态操作可以用于实现多种目标,如用于进行过程的鉴别,强制的非定态操作以改善过程的性能,作为对过程实现优化的手段等等。另外,间歇操作作为一种非定态操作,其控制和优化非常值得重视。     

精馏过程的自由度

本文分析了精馏过程变量和精馏过程的关联方程式,讨论了精馏的设计型问题和操作型问题中的自由变量,提出双组分连续精馏过程自由度为7,不涉及物料数量时自由度为6。已知自由变量个数与自由度数相符时,在精馏过程达到定态平衡后得到唯一结果。不适宜进料的说法不适于定态精馏操作的讨论,开工、停工、操作参数调整等非定态操作时出现不适宜进料。     

单颗粒催化剂多定态特性的理论分析

借助于奇异理论和突变理论,本文对单颗粒催化剂的多定态特性进行了分析。得到了反应为一级不可逆放热反应时系统定态模型方程解的结构以及可能具有的歧化图型式;对非一级反应系统,利用区域搜索算法得到了其系统定态模型方程突变集合在操作参数平面上的投影图,分析了反应动力学表达式及动力学参数的变化对体系多定态特性的影响。     

液体喷射单相环流反应器周期振荡操作模拟

<正>液体喷射单相环流反应器在化学和生化工程中应用较多。有关其流动特性,Blanke已作了较为全面的综述。一般这种反应器的操作采取中心或环隙喷射的定态方式,Douglas和Baird等对反应器的研究认为,传统的定态操作并不能保证过程总处于最佳状态,在某些情况下进行非定态的振荡操作,可能更有利于反应和传递,其中确定合适的振荡周期是实现这一目的的关键。文献[5,6]利用内环流反应器中心气升和环隙气升的周期切换,实现了环流反应器的振荡操作,并较有效地提高了反应器溶氧传质系数。将这种操作方式用于面包酵母的培养,可增加细胞收率。环流反应器振荡操作时流体流动的特点不单表现为流动处于非定态,而且当喷射位置从中心切向环隙或相反时,流体流动方向都要反向变化一次。因此     

冶炼烟气处理新技术——SO_2的非定态转化理论研究

本文对Boreskov和Matros提出的绝热式非定态SO_2转化器的基本特性进行了系统的理论研究。考察了冶炼烟气的SO_2浓度和气速对操作性能的影响,确定了适宜的换向周期和气体停留时间。针对我国冶炼烟气的特点,提出了串气的并串联非定态两转两吸工艺,该工艺可在现有的定态转化器上实现,出口尾气SO_2含量小于150ppm。     

全混流反应器的定态操作点的讨论

从全混流反应器的热稳定性的角度讨论了全混流反应器操作点的选择问题，分析了各定态操作点的稳定性。指出应选择稳定的定态点作为操作点，当条件限制了选择范围时，可通过改变传热能力、介质温度达到改善定态操作点条件的目的。     

中间移热式非定态SO_2转化器(Ⅰ)──转化器性能与操作条件的关系

以作者开发的可用于非定态SO2转化器模拟计算的通用软件包USSC为基础,对中间移热式与单段绝热式两种结构的非定态SO2转化器进行了比较,研究了气体组成、气速换向周期、冷却量等参数对转化器操作性能的影响．气体中SO2含量越高,床层的整体温度越高,SO2含量较高时（0.03左右）,宜采用两点移热式结构的转化器．相同气体组成条件下,移波速度与气速成正比．对于两点移热式转化器,冷却量与换向周期均是可用来优化反应的操作变量,而原料气入口温度与床层预热温度对非定态转化影响较小．     

全混流反应器的定态操作点的讨论

从全混流反应器的热稳定性的角度讨论了全混流反应器操作点的选择问题，分析了各定态操作点的稳定性。指出应选择稳定的定态点作为操作点，当条件限制了选择范围时，可通过改变传热能力，介质温度达到定态操作点条件的目的。     

合成甲醇反应器流向变换强制周期操作特性

实验研究了合成甲醇固定床反应器流向变换强制周期操作的非定态特性 ,考查了流向变换周期、进料流速和进料组成对床层轴向温度分布、热波在床层内的爬行速度以及反应器流出物组成的影响 .研究发现 ,即使进料中∑CO_x 总浓度降低至 0 .33 % (mol) ,合成甲醇的非定态反应过程也能自热进行     

在铂催化剂上-氧化碳氧化反应的多定态特性

对铂催化剂上一氧化碳氧化反应的多定态特性进行了实验研究,借助于奇异理论和突变理论,对实验结果进行了分析,找出了系统可能存在的定态数目,并预测出在定态数目不同的操作参数区域内,描述系统状态变量与操作参数的分岔图型式,最后,尝试利用系统的多定态特性识别反应的动力学模型,取得了满意的效果.     

Forced unsteady-state processes in heterogeneous catalytic reactors

The main techniques of studying and designing heterogeneous catalytic processes under forced unsteady-state operation (FUSO) are discussed in this review. Topics included are: a) why FUSOs are theoretically more efficient than conventional steady-state processes?; b) how can a FUSO be devised?; c) reverse-flow operation; d) partial oxidation in a circulating fluidized bed; e) processes that could be attractive under FUSO at a commercial scale, but reasons why this has not been successfully accomplished; f) FUSO systems that have not been used on a commercial scale, such as reaction chromatography, input composition cycling, input temperature cycling, and g) what could be done to encourage use of FUSOs by industry? This review demonstrates the large amounts of data that have been collected on processes proposed for FUSO. Translating these efforts into commercial success becomes possible only when researchers understand thoroughly the fundamentals of the FUSO system they are working on. An overview of past and current research suggests that a catalytic process performed optimally under FUSO will never be less efficient than an optimal steady-state process.     

环氧大豆油制备研究进展

叙述环氧大豆油制备的研究进展,包括羧酸催化环氧化和非羧酸催化环氧化。其中羧酸催化环氧化包括:羧酸催化环氧化,浓硫酸与羧酸联合催化环氧化、对甲苯磺酸与羧酸联合催化环氧化、酸性离子交换树脂与羧酸联合催化环氧化、固体强酸与羧酸联合催化环氧化、酶与羧酸联合催化环氧化,硫酸铝与羧酸联合催化环氧化;非羧酸催化环氧化包括:过渡金属配合物催化环氧化、磷钨杂多酸(盐)催化环氧化和相转移催化环氧化。     

俄罗斯催化重整工艺发展概况

俄罗斯大部分原油含轻组分较多,这种原油特点促进了催化重整工艺的发展,催化重整工艺在俄罗斯生产高辛烷值汽油方面占有首要位置,综述了俄罗斯原有催化重整工艺的发展概况,介绍了对半再生催化重整过程、连续再生催化重整过程、固定床半再生重整工艺改造方案和分子筛重整工艺,最后展望了其发展前景。     

聚合物膜催化接触器研究进展

对聚合物膜催化接触器的特点、所用催化膜材料及其制备方法进行归纳总结。与传统催化反应器相比,聚合物膜催化接触器具有结构紧凑,工艺及操作流程简单,催化活性、反应速率及转化率高等特点。所用聚合物膜材料分子主链和侧链具有丰富的功能基团,以便引入活性纳米粒子或基团,得到高活性的催化膜。聚合物催化膜制备方法主要有杂化法、浸渍法及化学接枝法。扩散过程为聚合物膜接触器催化反应过程的控制步骤,整个过程包括内扩散和外扩散两个步骤。文中最后提出聚合物膜催化接触器应用中存在的问题,即催化效率和使用寿命有待进一步提高;新型聚合物催化膜材料亟需开发,膜污染和催化膜失活问题亟待解决;膜催化反应动力学模型的建立和研究等关键性、基础性问题还需要更加深入地研究。     

催化臭氧氧化处理难降解石化废水技术的研究进展

介绍了催化臭氧氧化的主要类别,分述了均相与非均相催化臭氧氧化在难降解石化废水方面的已有应用和催化机理,探讨了非均相催化臭氧氧化中活性炭的主要作用;简述了pH值、温度、臭氧和催化剂投加方式与投加量、催化剂体系等因素在非均相催化臭氧氧化中的影响规律。在已有研究的基础上,提出了将催化臭氧氧化与生化处理相结合的建议并佐证了其可行性;预测了催化臭氧氧化未来的研究方向;针对活性炭在催化臭氧氧化处理难降解石化废水中存在的问题,提出应加强对活性炭的改性研究,同时对某些工艺进行深入研究,全面掌握可能存在的问题,为完善催化臭氧氧化的机理作出努力。     

丙交酯开环聚合催化体系的研究进展

介绍了丙交酯开环聚合的三种反应机理:阴离子型开环聚合、阳离子型开环聚合和配位-插入开环聚合。根据其反应机理,催化剂可分为:质子酸型催化体系、路易斯酸型催化体系、碱金属催化体系、金属有机化合物催化体系、氧化物催化体系、稀土化合物催化体系及其他催化体系。此文阐述了这7种催化体系的不同特点,对其催化性能进行了比较。     

金属及其氧化物催化臭氧化反应的研究进展

介绍了金属及其氧化物催化臭氧化降解水中有机物的应用及其反应机理的研究进展；探讨了影响催化剂催化活性和催化臭氧化效率的因素及金属及其氧化物的催化性能；分析了催化臭氧化过程的反应途径。     

低温催化脱硝技术的研究进展

面对日益严重的环境问题,燃煤烟气催化脱硝技术得到了较快发展。针对目前应用较为广泛的选择性催化还原脱硝技术,本文从催化脱硝技术的机理出发综述了低温催化脱硝方面的研究进展,将低温催化脱硝技术分成两大类:低温氨法选择性催化还原脱硝技术和低温非氨法催化脱硝技术。在低温氨法选择性催化还原脱硝技中总结了金属氧化物催化剂、分子筛催化剂以及碳基催化剂等的反应机理和反应过程,揭示了影响脱硝效率的各种因素;低温非氨法催化脱硝技术中从反应方式出发,总结了NO_x催化裂解技术、HC-SCR技术、NO_x吸附-还原技术以及CO催化脱硝技术的研究进展,并对反应影响因素进行了综述。探索了各种催化剂的优势和不足之处:低温NH₃-SCR技术具有选择性高、效率高的特点但是其还原剂价格较贵且存储运输较为困难;低温非氨法催化脱硝技术选择性差、效率低,但是还原剂价格低廉、易于制备,且在工艺方面改进时可以达到要求的效率。在此基础上本文展望了未来低温催化脱硝的研究方向:在降低脱硝成本的情况下改善催化脱硝工艺,大力发展氮氧化物吸附还原等技术。     

微尺度催化燃烧的研究进展

阐述了微尺度催化燃烧的重要意义,描述了它的概念、特点、分类和发展概况。综述了微尺度催化燃烧在微型动力系统(MEMS)中的应用,重点介绍了几种典型的微尺度催化燃烧器的应用和研究概况。指出数值模拟的方法,为研究微尺度催化燃烧提供了方便而高效的途径。微尺度催化燃烧在国防和经济建设中具有广阔的应用前景。     

蒙脱土催化材料的研究进展

综述了蒙脱土催化材料的研究进展，分别对蒙脱土的钠化方法、酸改性方法、柱撑改性方法以及在催化材料方面的应用进行评述，并对蒙脱土新型催化材料的研究发展方向提出了自己的观点。