化工专业多层次分离工程课程体系构建的研究与实践

介绍了在化工专业开展分离工程多层次课程体系建设的探索与实践。针对化工专业从专科到本科(一本,二本和英才班)等不同层次的分离工程课程教学,阐述了构建适应不同层次培养需要的课程体系的必要性及可行性,提出了按照各类基础研究型人才、应用技术型人才和一般技术人才的培养定位,设计难易有别、基础与应用并重、统一性与灵活性兼备的分离工程课程体系结构,并根据课程体系设计要求改革教学内容和教学方法。     

等离子体改性锌镁铝水滑石的吸附性能研究

采用共沉淀法制备锌镁铝水滑石,利用低温等离子体介质阻挡放电对水滑石进行改性,提高水滑石对甲基橙的吸附能力。采用XRD、BET、SEM以及FT-IR对不同水滑石样品进行表征。研究了甲基橙的初始浓度以及吸收剂的用量对水滑石吸附性能的影响。结果表明:经过等离子体改性后焙烧的水滑石表现出高吸附能力,理论最大吸附容量为1 327mg·g~(-1)。水滑石吸附甲基橙数据符合准二阶吸附动力学方程,吸附等温线符合Langmuir等温线。表征结果说明经过等离子体改性后水滑石分散性更好、比表面积增大,孔容孔径增大。说明等离子体改性是一种改善水滑石吸附性能的良好手段。     

大气压反常辉光放电特性

为研究大气压反常辉光放电的特性,用50 Hz交流电驱动1:500的高压变压器产生稳定的大气反常辉光放电,并利用示波器对其作了测量。维持稳态放电的典型参数为电压400~850 V,电流60~110 mA,其伏安特性曲线表明放电处于反常辉光区。当放电的原始驱动电动势取为余弦波形时,放电端电压呈方波形,放电电流呈正弦波形。对放电过程的电路分析表明,高压变压器次级线圈固有的高感抗产生的负反馈避免了放电进入弧光区,由于电路的感抗特性,余弦电动势驱动了正弦形放电电流。而等离子体电阻对放电电流的非线性响应使得放电端电压呈近似方波形。估算得到放电通道中电子平均温度和电子密度分别为2.73 eV和3.45μm-3。用热电偶测得等离子气体温度为700~900 K。该种等离子体相对于其它冷等离子体具有较高的等离子体气体温度和能量密度,更适宜于一些化学气相反应。     

二氧化碳和水蒸气重整制甲醇的热力学分析

二氧化碳和水蒸气重整制甲醇是有效利用二氧化碳资源的重要途径,具有重要的经济和环保意义。从热力学角度进行分析,找出合理的反应条件,以提高甲醇的选择性和收率,对指导CO2和H2O反应具有重要意义。文中基于Gibbs最小自由能原理对该体系的热力学平衡进行了相关计算,分析了温度、压力、原料配比H2O/CO2等条件对该反应体系平衡组成的影响。结果表明:改变温度对体系的平衡组成影响不大,而体系的平衡组成随着压力和原料配比H2O/CO2的增大而增大。得到优化反应条件为初始原料摩尔比n(H2O)/n(CO2)为7∶3,温度约为500 K,压力为8 MPa。这对二氧化碳水蒸气重整制甲醇反应条件的优化具有一定的指导价值。     

等离子体射流裂解天然气制乙炔的实验

利用250 kW的中试装置，进行了常压下将天然气在氮等离子体射流中的裂解并转化为乙炔的实验。研究目的是考察输入功率、甲烷流量和反应器结构对反应转化率、选择性的影响。结果表明：天然气在氮热等离子体中热解反应强烈，其转化率主要由输入功率和甲烷流量决定，产品的选择性亦即乙炔的收率与反应器的结构密切相关。例如，在等离子体输入功率100 kW，甲烷进量10 m³/h条件下，选择适当长度的反应器，甲烷转化率可达到97%，乙炔收率可达到90%。分析表明，较高的乙炔选择性是由于减少了乙炔在反应器中的停留时间，从而避免了乙炔进一步的热裂解所致。     

分离工程双语教学的探索与实践

本文介绍了我院在分离工程精品课建设过程中开展双语教学的探索与实践,阐述了分离工程实行双语教学的必要性及可行性,指出在优化双语教学内容、注重传授专业基础知识、介绍本学科研究进展的同时,应用多媒体、网络资源等现代化教学手段及灵活多样的教学方法。实践提高了双语教学的质量和效果。     

CO2 Reforming of CH4 by Atmospheric Pressure Abnormal Glow Plasma

A novel plasma atmospheric pressure abnormal glow discharge was used to investigate synthesis gas production from reforming methane and carbon dioxide. Special attentions were paid to the discharge characteristics and CH4, CO2 conversion, H2, CO selectivity, and ratio of H2/CO varied with the changing of discharging power, the total flux, and the ratio of CH4/CO2. Experiments were performed in wider operation variables, the discharging power of 240 to 600 W, the CH4/CO2 of 0.2 to 1.0 and the total flux of 140 to 500mL/min. The experiments showed that the conversion of CH4 and CO2 was up to 91.9% and 83.2%, the selectivity of CO and H2 was also up to 80% and 90% and H2/CO mole ratio was 0.2 to 1.2, respectively. A brief analysis for discharge characteristics and the experimental results were given.     

制备类水滑石催化剂与DBD等离子体协同用于CH_4-CO_2重整反应

利用共沉淀法制备了不同Al/Ce比例的Ni-Mg-Al-Ce类水滑石催化剂,协同介质阻挡放电(DBD)等离子体用于甲烷-二氧化碳重整反应。同时,采用XRD,BET,XPS对催化剂进行表征和分析。实验结果表明:Ce的加入使催化剂中存在较多的Ce~(3+)与Ce~(4+),可形成更多的表面氧空位,有利于催化性能的提高。当Ce含量较高时,催化剂的比表面积更大,增加了原料气停留时间和等离子体中高能电子与原料气的碰撞机率。     

CO_2和H_2合成甲醇的量子化学模拟

利用分子模拟软件模拟CO2和H2合成甲醇的反应机理。首先,应用密度泛函理论(DFT)在B3LYP/6-311G++**水平上优化反应过程中各驻点(反应物、中间体、过渡态和产物)的几何构型,在优化基础上再计算频率来确定反应的过渡态;然后在CCSD/6-311G++**水平上计算各物种的单点能。结果显示:在两条反应通道中,生成中间体CO释放出的能量比生成甲酸的大,反应的最优途径是先生成HOCO自由基,继续加氢生成CO,然后再生成甲醛,最后生成甲醇。从构型参数看,模拟结果与文献值较接近,表明计算结果是可靠的。     

热等离子体重整CH_4-CO_2研究进展

石油资源的日益匮乏以及二氧化碳排放所带来的环境问题,已使得二氧化碳的资源化利用受到广泛关注。等离子体技术被认为是CH4-CO2重整的有效技术手段之一。综述和分析了各种利用冷等离子体和热等离子体CH4-CO2重整研究成果。从目前的研究现状来看,具有高热焓值、高等离子体温度和高电子密度的热等离子体,因为具有原料气处理量大、工艺过程易放大、无需催化剂和能效相对较高等优势,只要进一步优化工艺、提高其能量转化效率,在CH4-CO2重整中将具有很好的工业应用前景。