Theoretical study on a kind of cyclization mechanism of boron trichloride and hexamethyldisilazane to form the borazine ring for SiBCN ceramics precursor

Borazine rings act as a pivotal part in siliconboroncarbonitride ceramics (SiBCN) for high-temperature stability and great resistance to crystallization. A detailed investigation of the ring formation mechanism will guide the design and synthesis of SiBCN to meet application requirements under extreme conditions. Boron trichloride (BCl₃) and hexamethyldisilazane (HN(SiMe₃)₂) are common raw materials for the synthesis of precursors for SiBCN. In this paper, quantum chemical calculation was used to study the cyclization reaction mechanism between BCl₃ and HN(SiMe₃)₂ to form trichloroborazine (TCBZ) at the MP2/6-31G (d,p) level of theory. We discussed the structure properties, reaction pathways, energy barriers, reaction rates, and other aspects in detail. The results show that BCl₃ and HN(SiMe₃)₂ alternately participate in the reaction process, accompanied by the release of trimethylchlorosilane (TMCS), and that the entire reaction shows an absolute advantage in terms of energy. In the Step by step reaction, lower reaction barriers are formed due to the introduction of BCl₃ with more heat released compared to that for the introduction of HN(SiMe₃)₂. The final single-molecule cyclization and TMCS elimination steps are found to be faster compared to all previous bimolecular reactions.     

工业园区混合能源优化配置方法应用与实践

为了充分挖掘多能源之间的互补潜力,使工业园区混合能源系统的配置方式由传统粗放式转变为精确优化配置并降低系统配置方案的保守性,基于粒子群联合CPLEX求解算法对工业园区的系统配置和运行调度方案进行分析优化,并以某生物园区为例进行了实例分析,得到了目标函数下的最优设计方案和运行策略。仿真分析结果表明,优化配置方法的应用能够协调冷热电多种能源的混合利用,提升系统的综合经济性。同时,为工业园区能源供应项目的规划、设计提供参考性支撑,丰富设计手段。     

模块化微反应系统内溴化间甲基苯甲醚连续合成

根据微化工技术发展的主要趋势，针对4-溴-3-甲基苯甲醚间歇非均相合成技术存在的问题，以微筛孔反应器与玻璃微珠填充床为核心功能微设备单元构建了模块化微反应系统，并在此模块化微反应系统内对液-液非均相连续溴化合成4-溴-3-甲基苯甲醚开展研究。通过优化操作条件，在溴浓度(x_{\mathrm{B}{\mathrm{r}}_{\mathrm{2}}})为17.5%（质量分数）、溴与间甲基苯甲醚摩尔比(n_{\mathrm{B}{\mathrm{r}}_{\mathrm{2}}}/n_M)为1.01、反应起始温度(T)为 0℃、停留时间为0.78 min条件下，4-溴-3-甲基苯甲醚的收率大于98%，多溴代副产物的含量仅为1%。与传统间歇溴化反应相比，模块化微反应系统内连续溴化反应具有十分明显的优势：可将间歇过程连续化，在保证安全的基础上极大地提升了反应的效率（时空收率为6.5×10⁴ kg/(m³·h)）；另外，该过程是由传质控制的，微反应器的传质性能优异，可极大地改善产品的选择性（多溴代副产物的量减少50%）。该研究为4-溴-3-甲基苯甲醚的连续高效安全合成提供了技术和设备依据。     

不同工质回路热管负载功率变化下的质量流量特性

为了进一步提高回路热管仿真精度并丰富回路热管实验研究方法，本文对回路热管瞬态传质进行实验研究。使用高精度质量流量计分别对以丙酮、乙醇、丙烯为工质的回路热管进行不同负载功率下的质量流量测量研究。结果表明：启动阶段，热负载10W时，丙烯回路比丙酮回路热管启动快，且两者的温度稳定均滞后于质量流量；稳定阶段，随着热负载功率增大，不同工质的回路热管的平均质量流量均线性增长，而瞬态质量流量则持续波动，其质量流量波动幅度均呈现先减小后增大的趋势。质量流量波动幅度会受到气体工质的可压缩性与作用在毛细芯内部上的热量的共同影响。通过频谱分析发现，液相质量流量波动还会受到冷凝器两相区的影响。高热负载下，作用在毛细芯内部上的热量占主导地位，质量流量波动加剧，同时出现周期性大幅波动，且其波动频率随着热负载增大而增大。     

耦合膜分离的新型CO2低温捕集系统性能优化

CO₂捕集作为温室气体排放控制的有效手段已成为重要研究课题。作为新兴捕集技术之一，低温CO₂捕集因产品纯度高、无附加污染等优势受到关注。然而，该技术能耗和捕集率对于气体中CO₂浓度十分敏感，对于高CO₂浓度气体可获得较高的CO₂捕集率和较低能耗水平。基于此，本文提出了耦合膜分离的新型CO₂低温捕集系统，通过膜材料选择渗透性实现待捕集气体CO₂浓度主动调控，并在最优浓度下进行CO₂低温捕集。首先基于不同传统低温捕集系统特点，对比分析了不同耦合系统模式，从而确定了最优耦合系统结构。针对最优耦合系统进行了运行参数优化，并分别基于实现系统捕集能耗最低与捕集率最高的目标，获得了膜渗透侧CO₂浓度与进气CO₂浓度间的关系式，为该耦合系统中膜组件选型提供指导。研究表明，本文提出的耦合系统捕集能耗为1.92MJ/kgCO₂，相比于传统单一低温系统捕集能耗可降低16.5%。     

干熄焦锅炉炉管失效机理分析

通过对干熄焦锅炉炉管及腐蚀产物开展系统研究，提出炉管失效原因为氧化/硫腐蚀＋高温粉尘冲刷。长寿命炉管仅耐磨层发生了较为严重的氧化及硫腐蚀，而近基体层发生了轻微氧化及硫腐蚀，基体只发生了轻微氧化；短寿命炉管耐磨层、近基体层以及基体裂纹内均发生了较为严重的氧化及硫腐蚀，且存在珠光体球化、内表面产生全脱碳层等缺陷。推测短寿命炉管存在超温现象，而超温可加剧氧化及硫腐蚀反应。此外，短寿命炉管遭受了较为严重的高温粉尘冲刷，不仅可造成炉管减薄，还会导致炉管表面温度升高。因此，减少循环气体中粉尘量尤其是大颗粒，可有效减弱冲刷以及控制炉管表面温度，是提高炉管使用寿命的关键。     

高压软管试验台自动夹紧装置研究

从检验要求、机构设计及夹紧力分析等方面,阐述了高压软管耐压与气密性能试验台的设计过程,为了保证在多种通径软管接头的情况下,试验时不发生泄漏现象,在夹具的夹紧端面采用多圈同心圆矩形沟槽密封,以压入式液压自动夹紧方式取代手动法兰连接方式,并对液压夹紧力进行计算与分析,得出在软管最大通径100mm时,所需液压夹紧力最大,液压缸所需提供的最小工作压力约为13.4MPa。试验结果表明:与现有法兰连接方式相比,在规定试验压力下,该试验台装置无泄漏现象,自动化程度高,软管平均检验效率提高约49.4%。     

负载羧基化球状介孔纳米颗粒TFN膜的研究

在薄层复合膜(thin-film composite membrane, TFC膜)中引入无机纳米颗粒，形成薄层纳米复合膜(thin-film nanocomposite membrane, TFN膜)，近几年作为反渗透膜开始应用于水处理研究。但是无机纳米颗粒在TFC膜中的性能的不稳定性和膜的机械强度等变成了突出问题。合成制备了粒径约为110 nm修饰羧基的介孔氧化硅球状纳米颗粒(MSN—COOH)，并将其成功地化学键合在TFC膜的表面功能层交联网络中。与TFC膜相比，键合有MSN—COOH的TFN膜，水通量提高了56.2%，保持高脱盐率；由于单分散介孔纳米颗粒表面亲水官能团的引入，使膜表面的亲水性有很大程度提高，单分散介孔纳米颗粒在基体中的有序排列，使膜表面粗糙度降低，提高了膜的抗污染能力。与普通TFN膜相比较，具有更好的稳定性和柔韧性，可以在长时间高压过滤操作下保持稳定。