缩合反应喷射混合器的数值模拟与验证

采用Fluent软件数值模拟缩合反应制多胺系统的喷射混合器,根据不同几何尺寸喷射器内的速度、压力、组分浓度分布情况,提出优化的喷射器设计并中试装置验证,表明物料的混合效果良好,喷射器压力变化的实验值与模拟值几乎相符,本文所建模型可为工业规模的喷射混合器设计、放大提供依据和参考.     

通用遗传算法估算化学及生化反应动力学参数

遗传算法是一种借鉴生物界自然选择和进化机制发展起来的高度并行、随机、自适应的搜索方法。MATLAB通用遗传算法工具箱GAOT本着使用群体搜索技术,将种群代表一组问题的解,通过对当前种群施加选择、交叉和变异等一系列遗传操作,从而得到新的一代种群,并逐步使种群进化到包含近似最优解状态的原则,对苯热裂解脱氢反应及产赖氨酸分批发酵动力学模型参数进行了估算。与文献中已有的结果相比,模型计算值与实验值的吻合程度相似或更优。所用方法也可用于以微分方程组为数学模型的这类过程的参数估算或寻优,从而研究者可以更加集中注意力于深入解决与数学模型本身有关的问题。     

卡尔曼滤波用于酶反应动力学的研究

在分析化学计量学的研究中,卡尔曼滤波已获得了较广泛的应用。在动力学分析方面,应用卡尔曼滤波方法的研究工作也越来越引起人们的兴趣。Rutan 等人曾用扩展的卡尔曼滤波(EKF)——动力学分析法,研究了 Cu 置换 Pr—DCTA 及反式 CrCl_2(H_2O)_4~+水解为 CrCl(H_2O)~(2+)的速率常数,用 EKF 拟合2-与3-维 P-硝基苯膦酸的酶促反应,以及酯水解参数等。本文以过氧化氢组织电极采用卡尔曼滤波法研究了酶反应的动力学,获得了一些有意义的结果。     

乙基纤维素修饰的超高交联吸附树脂对四环素的吸附行为

通过Friedel-Crafts反应和化学修饰反应制备了乙基纤维素修饰的超高交联吸附树脂ECMR,采用傅里叶变换红外光谱和比表面及孔径分析对树脂结构和表面参数进行分析表征。通过静态吸附.脱附、吸附动力学和小柱吸附-脱附实验探讨了ECMR树脂对四环素的吸附行为。结果表明:ECMR树脂的BET比表面积为1083.9m~2/g,微孔面积为885.7 m~2/g。与NDA150相比,ECMR树脂对四环素具有更好的吸附性能,2种树脂对四环素的吸附量均随着温度升高而增加,吸附过程存在着较强的不可逆的化学吸附作用。2种树脂对四环素吸附动力学过程符合准一级方程,颗粒内扩散是吸附过程的主要控制步骤。小柱吸附-脱附结果表明ECMR:树脂对四环素的饱和吸附量较大,Methanol/4%NaOH(V_1/V_2=1/1)的溶液能够很好的使ECMR树脂再生。     

计算机曲线拟合求解析氢反应的动力学参数

应用电化学稳态极化方法,研究1M NaOH电解液中镍硫合金电极表面析氢反应电催化活性与沉积层中含硫量之间的关系.根据析氢反应机理,用理论电化学极化方程拟合实验稳态极化曲线,得到不同含硫量的镍硫合金电极表面氢原子吸附和脱附反应的速率常数、反应对称系数等动力学参数.     

反应动力学参数的计算方法与计算误差

确定反应动力学参数的计算方法有多种，所采用的方法不同，计算结果会有很大差异。阐述了四阶龙格-库塔法、样条插值和多项式拟合的微分法等，求解动力学参数的原理和步骤。详细分析了实验数据的精度和误差、实验点数目等。对上述不同方法计算误差的影响。结果表明：四阶龙格-库塔法和数值积分法在计算过程中不会引入明显的误差，计算结果可靠；微分法在用数值差分求反应速率的过程中，由于插值或拟合函数与动力学模型之间的差异，会引入明显的误差，计算结果往往不可靠。     

基于组合遗传算法的反应动力学模型参数估计

通过构造一个适当的适应度函数,将渣油加氢精制反应动力学模型的参数估计问题转化为一个多维优化问题,然后提出一种组合遗传算法来求解该优化问题。该算法利用混沌序列初始化种群以保证其均匀分布在搜索空间中。在每次迭代过程中随机组合不同的交叉策略和变异以产生若干个新的子代个体。对四个标准数值优化问题进行了仿真实验,仿真结果表明了组合遗传算法的有效性。以石油炼制工业中典型装置催化裂化为例,对渣油加氢精制反应动力学模型的参数进行了优化,获得了满意的结果。     

有机污染物臭氧氧化反应动力学研究

臭氧氧化是一种应用普遍的高效污水处理工艺。本文实验研究了硝基苯、苯胺、1,10-菲啰啉、邻氯苯酚、对二甲氨基苯甲醛、苯磺酸、对氨基苯磺酸、3-苯丙酸、亚甲基蓝、罗丹明B、间甲酚紫和苯酚等12种有机污染物化合物的臭氧氧化降解规律,探讨了有机物污染物臭氧（O₃）氧化降解的反应动力学特征。实验结果表明:在连续通入1 h24 mg·L^-1·min^-1的O₃之后,TOC去除率在碱性条件下明显优于酸性和中性条件,在酸性和中性条件下去除率介于10%～50%之间,而在碱性条件下,去除率基本介于35%～50%之间,初始反应过程符合一级动力学反应。12种有机物O₃氧化降解的平均动力学速率常数K_TOC在酸性、中性和碱性条件下分别为0.024±0.013、0.024±0.014和0.032±0.015,TOC降解速率在碱性条件下较酸性条件下和中性条件下提高了67%:在相同的pH条件下,不同物质的降解速率也有明显的差异,但是各种物质降解速率趋势变化不大,3个pH下,苯磺酸、3-苯丙酸和1,10-菲啰啉降解得最慢,总体降解趋势与pH和物质的本身结构呈现出很大的相关性。     

反应动力学参数的计算方法与计算误差

确定反应动力学参数的计算方法有多种,所采用的方法不同,计算结果会有很大差异。阐述了四阶龙格-库塔法、样条插值和多项式拟合的微分法等,求解动力学参数的原理和步骤。详细分析了实验数据的精度和误差、实验点数目等,对上述不同方法计算误差的影响。结果表明:四阶龙格-库塔法和数值积分法在计算过程中不会引入明显的误差,计算结果可靠;微分法在用数值差分求反应速率的过程中,由于插值或拟合函数与动力学模型之间的差异,会引入明显的误差,计算结果往往不可靠。     

利用合成氨装置含氢尾气使糠醛加氢反应动力学的研究

本文针对在氢气过量较少的条件下,提出糠醛在铜系催化剂上气相加氢制糠醇的反应动力学模型:r=kC_AC_B。模型用于加氢单管反应器模拟计算,计算值与实测相当吻合。     

高聚物交联反应的凝胶点模拟

提出一种“2.5维格子模型”来模拟高分子的交联反应,给出详细算法,并用相互穿插指数来检验模型的可靠性,通过模拟预测凝胶点时所需的交联点百分数及此时的凝胶量,计算量小。模拟结果与实验一致。     

用于化学热泵的氯化钙/甲醇络合反应动力学的研究

CaCl2／CH3OH的络合反应动力学是设计该体系化学热泵装置，选定合格工艺条件的重要基础。本文采用变温热重分析法，在真空状态下，通过改变氯化钙粒度，反应温度及系统压力，利用Marquart非线性优化方法进行实验数据模拟计算，对气固相化学热泵系统中的工质对CaCl2／CH3OH的络合反应动力学进行了实验研究，获取了具有一定机理、关联众多影响因素的络合反应动力学模型。结果表明：氯化钙同甲醇的络合反应符合收缩园柱形表面化学反应的机理；甲醇蒸发器温度及氯化钙样品的预络合度在不同条件下对其络合反应动力学的影响程度不同；在本实验条件下，氯化钙粒度对络合反应特性影响相对较小。该模型弥补了前人实验域较小，关联因素少等不足。对氯化钙／甲醇体系化学热泵的设计和开发有着十分重要的理论和实际意义。     

连续反应动力学过程模拟程序的研究

连续一级反应动力学过程,实质是一阶常微分方程组的求解过程.本文用四阶龙格-库塔法求解,开发连续反应动力学Visual Basic 6.0模拟程序并提供源代码,其功能根据设定的参数计算出参与反应的各反应物浓度随时间推移的变化,可直观反应动力学曲线,以及输出计算结果和图形.     

A reaction compiler for electrochemical kinetics

A computer code serving for an automatic translation of user-written source texts of electrochemical reaction mechanisms into corresponding target texts of mathematical equations that govern the kinetics of electrochemical systems under transient conditions is reported. The rules of the language enabling symbolic specification of the reaction mechanisms, the compiler options, and conventions regarding the target formulae are outlined and illustrated by examples. A considerable diversity of reaction mechanisms involving equilibrium, non-equilibrium reversible or irreversible reactions that can be electrochemical, heterogeneous non-electrochemical or homogeneous, is permitted. The reactions may involve bulk species (distributed in the electrolyte volume) and interfacial species (localized at the electrodes) of variable or constant concentrations, and electrons. The transient conditions may correspond to a number of electrochemical techniques, including potential-step method, linear potential scan voltammetry and chronopotentiometry. For kinetic problems in one-dimensional space geometry the generated governing equations take the general form of the reaction-advection-diffusion partial differential equations for the concentrations of bulk species (with initial and boundary conditions), optionally coupled with algebraic, ordinary differential or differential-algebraic equations for the concentrations of interfacial species. The governing equations can be obtained in the form of ELSIM problem definitions, enabling further solution by means of this simulation program.     

反应-分离集成的研究

本文分析了反应过程和分离过程之间存在的耦合特性和匹配作用规律,指出在某种程度上,反应—分离集成实际上是在一定分离方案下的反应器网络综合问题。通过目标函数对反应物浓度的导数分析,指出了反应过程和分离过程存在集成的必要条件为：эf/эCi〈0,且i为产物。以Van der Vusse反应为例,在不同分离方案和不同进料条件下分别讨论了反应—分离集成的可能性,结果表明：不同条件下所得到的反应—分离集成结构是不同的,运用导数分析的方法来判断并进行反应—分离集成是简捷、有效的。     

Diffusion and kinetics of reaction over bidispersive reforming catalyst

The objective of the study was to construct a mathematical model for optimizing the porous structure of the reforming catalyst. Using a layered model of the catalyst grain and the kinetic scheme adopted for the process, equations were derived to describe the mass transport in the catalyst grain under conditions of reforming. Particular consideration was given to the problem of how the parameters of the porous structure affected the efficiency of the process. Substantiated was the favourable influence of an appropriate macropore (transport pore) proportion in the catalyst grain on the course of the process. The optimum quantitative ratio of wide to narrow pores in the catalyst grain was established for determined pore radii.     

基于遗传算法的化学反应动力学模型简化法

从化学的详细基元反应出发,通过分析化学反应过程和灵敏度,识别反应过程中的"主干"反应,建立起具有基元反应形式的简化反应动力学模型,再采用遗传算法来优化调整基元反应阿累尼乌斯(Arrehnius)公式中的系数,使简化模型的计算精度尽可能与详细基元反应模型相当,从而建立一种简化化学反应动力学模型的新方法。通过分析典型甲烷点火燃烧算例的初步计算表明,该方法的应用前景较好。     

二氧化硫催化氧化反应动力学的计算机模拟

以二氧化硫催化氧化反应为实例，利用3DMAx等现代化的计算机技术及反应器的计算机模拟技术，开发出催化反应动力学实验仿真软件，可以从实验方案设计、实验操作、实验结果计算处理及动力学参数求取等方面对学生进行全面训练，并解决了在实验室进行实验时实验时间过长、实验设备套数不足、操作与分析难度大及二氧化硫、三氧化硫泄漏造成环境污染等问题，使原来必须在实验室中进行的实验可在计算机上形象、生动地完成。提高了学生的实验兴趣，达到了系统培养学生催化反应动力学的研究能力、科研开发能力的良好教学效果。     

洋葱伯克霍尔德菌CF-66发酵动力学研究

研究在3.7 L发酵罐内分批培养洋葱伯克霍尔德菌CF-66过程中生物量、柠檬酸钠和产物CF66I含量的变化规律.利用MATLAB软件将实验数据非线性拟合,确定模型参数,建立洋葱伯克霍尔德菌CF-66分批发酵动力学模型.菌体生长、底物柠檬酸钠消耗以及产物CF661生长动力学模型分别为dx/dt=0.3220(1-x/4.2504)x、ds/dt=-(1/0.0278)dx/dt和dp/dt=0.1244x.将模型预测值与实验值比较,表明模型非常实用.