冶金过程宏观动力学案例在冶金反应工程学课程教学中的应用研究

冶金反应工程学是冶金及相关专业的重要课程.为了培养学生运用冶金过程宏观动力学理论分析和解决冶金反应过程问题的能力,有必要有效的将冶金过程宏观动力学知识与冶金工程实际案例结合.针对本课程学习者研究方向较为广泛的现状,教学团队拓展了冶金过程宏观动力学工程实际案例,不仅涉及钢铁冶金、有色冶金等研究领域,还有新能源和资源综合利...     

溶液自发结晶过程动力学参数研究

The batch cooling crystallization initiated from spontaneous nucleation for aqueous solution of potas- sium nitrate was studied.The concentration and transmittance data were acquired on line throughout the operation. Based on solute mass transfer in both liquid and solid phases,a kinetic model was deduced by assuming that the late period of primary nucleation resembles the initial period of the secondary nucleation.Nucleation and crystal growth stages were identified.Kinetic parameters were estimated piecewise from online experimental data and compared with those in literature.The estimated kinetic parameters for stages without apparent primary nucleation agreed well with those in literature.Further,a simulated concentration curve was also drawn from the estimated kinetic parameters and it matched well with that in experiment.     

煤焦油加氢脱硫动力学研究

在小型固定床加氢装置上,用加氢保护催化剂和加氢精制催化剂对陕北的煤焦油进行加氢脱硫动力学研究。考察了反应温度、氢分压、液体体积空速等操作参数对加氢脱硫反应活性的影响,建立了煤焦油加氢脱硫反应的动力学模型。通过Levenberg-Marquardt法拟合出各动力学参数,并采用实测数据对模型进行了验证。结果表明,所建立的模型能够较为准确地预测产品硫的质量分数。     

硅酸二钙烧成过程动力学参数测定

对硅酸二钙(C2S)形成过程的各项动力学参数进行了测定计算,得到了不同温度下SiO2转化率G与时间t的关系.采用了金斯特林格(Ginstling)方程作为固相反应模型,对C2S的形成过程进行描述;计算了不同煅烧温度下固相反应的反应速率常数K、钙离子的扩散系数D;得到C2S形成的表观活化能Ea为167.4 kJ·mol-1,指前因子A为20.94.     

潜伏性环氧树脂 体系固化反应动力学参数特征的研究

本文对二种潜伏性环氧树脂体系的固化反应动力学参数进行了讨论。结果认为，理想的潜伏性环氧树脂体系应具有较高的固化反应活化能（Ｅａ）和频率熵因子（Ａ）或者是具有可变化活化能－－即在室温下具有较高的固化反应活化能，而在高温下具有较低的固化反应活化能。理论分析与实验结果相吻合。     

餐饮废水水解过程的反应动力学研究

通过过餐饮废水水解过程妁实验研究,得到了水解过程各种有机质组分浓度随时阀的变化,进行了反应动力学分析,确定了水解反应动力学两个关键参数：水解速率常数kh和水解半饱和常数KX的取值。据此建立的数学模型模拟结果显示,反应动力学分析的结果较为准确。     

生化反应工程的现况及发展

本文阐明了生化反应工程的目的、范围和重要性。并对微生物生长、产物形成和基质消耗的本征动力学以及对生物催化剂颗粒或膜的内外扩散影响的宏观动力学作了较系统的介绍。还对生化反应工程的最新发展,特别是对重组微生物、哺乳动物细胞和植物细胞的生长、产物形成动力学作了扼要介绍。     

焦油改性酚醛树脂胶粘剂的研究

在酚醛树脂中引入含有多环芳烃的煤焦油组分的有机硅偶联剂,可大大提高固结砂的耐温性和强度,同时也降低了成本,实验结果表明：酚醛中加入质量分数１０％的煤焦油,１％的乌洛托品效果最好。讨论了煤焦油,酚醛树脂和固结砂之间的作用机理。     

煤燃烧过程中硫分析出的动力学研究

煤燃烧过程中的硫分析出特性受自身硫分组成、外部燃烧状况等多种因素的影响,通过分析硫分的析出规律,建立了硫分析出的统一动力学模型,对比研究了2种不同煤样在不同反应级数下的析出模型,通过origin软件作图计算得出,一级反应是最适合硫分析出的动力学模型。硫分析出动力学方程的建立对煤燃烧过程中有效控制气态硫的排放提供了参考依据。     

化学工业中反应-分离过程结合技术的研究进展

介绍了分离过程和反应过程相结合技术在化工生产中的研究及其应用、热点和难点问题的最新研究动态以及相应的研究成果，并对其发展前景进行了展望。     

CO＋H2合成甲醇,二甲醚过程及其动力学研究：（Ⅱ）动力学研究

本文研究了在Ｃｕ－Ｚｎ－Ａｌ和γ－Ａｌ２Ｏ３构成的复合催化剂上ＣＯ＋Ｈ２合成甲醇、二甲醚的本征动力学行为，在此复杂体系中，同时存在着ＣＯ＋Ｈ２合成甲醇、甲醇脱水生成二甲醚和水气变换三个反应。文中给出了表达这三个反应的动力学方程式，并通过数据拟合求出了力学参数。模型的计算值与实验值相符较好。     

粉煤灰浓硫酸焙烧过程及其非等温动力学

粉煤灰浓硫酸焙烧法提取Al₂O₃工艺中焙烧过程十分重要,研究发现适当提升硫酸浓度、酸灰质量比和温度可增大Al转化率,而延长焙烧时间影响并不显著;在硫酸浓度80%、酸灰质量比1.5:1、温度270℃和时间60 min条件下,Al转化率可达92 %～95%。TG/DSC与XRD分析表明,焙烧过程反应主要分为3个阶段:80～206℃时形成中间产物Al(HSO₄)₃及H₂O气化;206～241℃时生成Al(HSO₄)₃及Al₂(SO₄)₃·H₂O;241～304℃时由Al₂(SO₄)₃·H₂O和Al(HSO₄)₃二者分解转化成Al₂(SO₄)₃。由Kissinger微分法与Ozawa积分法分别计算出3个阶段表观活化能后取二者平均值,分别为52.61、74.11、96.08 kJ·mol^-1,并获得频率因子、反应级数和动力学方程,所获结果可为粉煤灰硫酸焙烧法提取Al₂O₃焙烧工艺设计和过程优化提供理论参考和基础数据。     

焦油渣对焦炭微观结构及反应动力学的影响

对一种工业废焦油渣的基本性质、结构组成及热稳定性进行了分析,并添加该种废焦油渣于配煤中,使用实验焦炉进行了炼焦实验.应用SCHERRER′S公式研究了焦炭微晶结构的变化,并探讨了添加焦油渣对焦炭微孔结构及碳溶反应动力学的影响.结果表明,添加焦油渣促进了焦炭微晶结构的生长,焦炭微晶结构的网状平面尺寸(La)及堆垛高度(Lc)明显增加,层间距d002减少.碳原子更加容易进行重排并向石墨结构进行转变,焦炭石墨化度增加.添加焦油渣的焦炭微孔结构发生了变化,孔径更细,表面积增加,孔体积下降.就焦炭的碳溶反应而言,焦炭的反应性和反应动力学变化不明显.     

高浊度原水絮凝过程的动力学和机理研究

选用无机低分子铝盐，铁盐和无机高分子聚合氯化铝以及无机与有机高分子聚丙烯酰胺复配等絮凝剂处理高浊度原水，测定了余浊，水体密度与静沉时间的变化曲线；采用多次多因素水平正交试验进行最佳水力条件选择，并结合矾花大小变化对絮凝过程动力学和机理进行深入研究，为管式絮凝器的研制提供理论为依据。     

冶金过程多组分体系同时反应的动力学模型及应用

将钢铁冶金中的多组分同时反应作为一个综合的反应体系进行研究,考虑其中各反应间的影响. 根据冶金热力学和动力学原理建立多组分渣-金-气反应体系同时反应动力学模型,编制计算程序,得出成分对时间的变化曲线,并用含Fe-Cr-Mn-C的渣-金反应体系的实验进行了验证. 结果表明,金属液中C和Mn组分的计算浓度与实测值基本吻合,Cr的计算浓度与实测值的相对误差在9.1%以内. 在直流电弧下熔炼存在大气通过渣层向金属液的传氧现象,其数值与大气向钢液直接传氧的数值相同. 采用模型方法能较好地解释过程中的反应现象,揭示过程的机理.     

焦油加工尾气治理技术的应用与探讨

介绍了目前焦油加工尾气治理技术及我厂的应用情况,提出了在优化工艺的前提下,寻找成本低、效果好的负压源是尾气治理技术的关键。并对尾气治理技术的发展方向进行了讨论。     

悬浮床低温煤焦油加氢集总动力学模型研究

为了探究不同催化剂配比和添加量对悬浮床低温煤焦油加氢活性的影响,建立准确的加氢动力学模型。文中针对低温煤焦油的性质选择油溶性的Mo-Ni催化剂,根据不同反应条件对产品分布的影响规律,构建反应网络,建立五集总动力学模型。采用煤焦油密度、氢碳比、反应温度、反应压力及反应时间作为输入,将五集总的收率作为输出,验证集总动力学模型预测的精确度。结果表明:各集总的计算值与试验值较为接近,最大相对误差为16.49%,满足实际需求。研究结果可为悬浮床煤焦油加氢精制工艺的发展提供一定的理论基础。     

蛋白土与硫酸铵煅烧反应产物及过程动力学

蛋白土具有良好的应用前景,但是其自然白度较低制约了其开发应用。蛋白土硫酸铵煅烧法可去除其中的显色金属氧化物,提高蛋白土的白度,同时提取其中Al₂O₃。本文采用热重-差示扫描量热（TG-DSC）、同步热分析与红外质谱（TG-FTIR-MS）联用系统,结合X射线衍射对煅烧过程的固相及气相产物进行了表征分析,明析了其化学过程。结果表明,蛋白土中的Al₂O₃和Fe₂O₃在200~350℃时反应生成（NH₄）₃（Al,Fe）（SO₄）₃,同时逸出NH₃和H₂O;350~450℃时,进一步反应转化为NH₄（Al,Fe）（SO₄）₂,同时逸出NH₃、H₂O、SO₂和O₂;450~550℃时,NH₄（Al,Fe）（SO₄）₂分解生成（Al,Fe）₂（SO₄）₃,同时逸出NH₃、H₂O、SO₂和O₂;550~750℃时（Al,Fe）₂（SO₄）₃分解生成Al₂O₃和Fe₂O₃,同时逸出SO₂和O₂。采用Kissinger微分法与Ozawa积分法分别计算出4个阶段表观活化能后取二者平均值,分别为101.74kJ/mol、104.52kJ/mol、201.40kJ/mol、232.51kJ/mol,并获得对应4个热化学反应阶段的频率因子、反应级数和动力学方程。     

氟磷灰石碳热还原过程及动力学研究

为探明电炉法黄磷的反应历程,采用纯物质模拟电炉法黄磷生产,并使用HSC热力学软件、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等分析方法对该过程进行辅助研究。HSC和XRD分析结果表明氟磷灰石碳热还原反应历程如下:Ca_5(PO_4)_3F优先与SiO_2发生脱氟反应生成Ca_3(PO_4)_2,而Ca_3(PO_4)_2又被碳还原产生CaO,并结合SiO_2形成钙硅酸盐,而F最终以SiF_4(g)的形式排出体系;动力学分析结果表明氟磷灰石的碳热还原反应是一个变级反应,反应级数随温度升高而降低,反应速率随温度升高而增大,随时间增大而降低,其反应活化能为188.96 kJ×mol~(-1),表明是一个高能耗反应;渣相SEM分析结果表明随着温度的升高,体系的液相逐渐增多,物质扩散加快,导致反应速率增大,这与动力学分析结果相一致。     

中草药干燥过程中质量退化动力学模型的研究

Curative compositions such as catolpol in Rehmannia Glutinosa, flavone in Ophiopogon Japonicus and ginsenoside Re in Panax Ginseng in Chinese herbs were measured as the experimental indices by the method of high performance liquid chromatography under different drying conditions. The reaction order and parameters of the degradation kinetics model were determined and the model was verified by experiments. It was indicated that by comparing with the thin drying method, the prospective model could predict the degradation of curative compositions with drying time, temperature and moisture content of herbal materials with enough precision and could be used to simulate the degradation in the drying process of Chinese herb.