研究导向型教学在化工专业写作课程中的应用探索

专业写作是化工专业本科生的一门核心课程,旨在培养学生规范表达复杂化工问题并与同行或社会公众进行有效沟通的能力。文章针对目前化工专业写作课程存在的问题,结合研究导向型教学的优势,从课程内容、教学方法、考核方式、应用成效等方面对该课程教学改革与创新进行了初步的探讨,并介绍了研究导向型教学的探索。“教—学”单向模式向“教师主导—学生研习”双向模式的转变,能有效提升学生的逻辑思维能力、表达沟通能力和写作论述能力,为学生将来从事科研、工程及其他相关领域的工作打下坚实的基础。     

Matlab与Aspen Plus软件交互实现和应用

Aspen Plus是运用最为广泛的化工流程模拟软件之一,能够为新工艺设计、装置改造提供可靠的定量数据分析支持。但随着化工新技术的发展,单一的Aspen Plus软件无法完全满足用户的全部需求。将拥有不同功能的软件进行集成,是拓宽Aspen Plus软件功能的有效途径。Matlab是一款先进的数值求解软件,拥有强大的数值计算和模型开发能力。本文探讨了Matlab与Aspen Plus软件之间的两种交互方式。第一类是基于Active X技术,实现在Matlab环境下调用Aspen Plus模拟数据,并控制软件运行,显著增强Aspen Plus的数据处理和优化能力。第二类是以Excel作为Matlab与Aspen Plus软件的桥梁,实现了基于Matlab的Aspen Plus自主用户模型开发,由于Matlab语言的友好性,该方法能够降低Aspen Plus模型开发的难度,拓宽软件适用范围。以渗透汽化/精馏集成分离乙醇水溶液为例,对两种集成方式的实现做了详细说明。结果表明,两种集成方式都有效可行,并有着各自的优点及适用范围,通过软件集成有效地拓宽了Aspen Plus的模拟与分析能力。     

带侧线反应精馏-渗透汽化生产乙酸乙酯集成过程模拟与分析

针对乙酸酯化法生产乙酸乙酯分离过程复杂、能耗大的缺点,提出了一种带侧线反应精馏-渗透汽化(RDPV)集成过程。通过反应精馏塔侧线采出和渗透汽化膜组件及时移出水分,促进酯化反应向正反应方向进行,在达到乙酸高转化率的同时使乙酸乙酯产品达到高纯度。研究了反应精馏塔侧线采出位置、采出比、反应段塔板数、精馏段塔板数以及膜组件个数等对年度总成本(TAC)的影响,获得了TAC达到最小的过程参数。与传统双塔精馏分离过程对比,RD-PV集成过程节省能耗26.6%,但膜材料价格对RD-PV集成过程的TAC有较大影响,随着渗透汽化技术的成熟,当膜材料价格低于1913 CNY·m-2时,RD-PV集成过程在经济上占据优势。     

带侧线反应精馏-渗透汽化生产乙酸乙酯集成过程模拟与分析

针对乙酸酯化法生产乙酸乙酯分离过程复杂、能耗大的缺点,提出了一种带侧线反应精馏-渗透汽化（RD-PV）集成过程。通过反应精馏塔侧线采出和渗透汽化膜组件及时移出水分,促进酯化反应向正反应方向进行,在达到乙酸高转化率的同时使乙酸乙酯产品达到高纯度。研究了反应精馏塔侧线采出位置、采出比、反应段塔板数、精馏段塔板数以及膜组件个数等对年度总成本（TAC）的影响,获得了TAC达到最小的过程参数。与传统双塔精馏分离过程对比,RD-PV集成过程节省能耗26.6%,但膜材料价格对RD-PV集成过程的TAC有较大影响,随着渗透汽化技术的成熟,当膜材料价格低于1913 CNY·m^-2时,RD-PV集成过程在经济上占据优势。     

渗透汽化-酯化反应耦合生产乙酸乙酯过程模拟与分析

为了解决乙酸乙酯生产过程中转化率低的问题,提出渗透汽化-酯化反应耦合技术。首先利用Aspen Custom Modeler (ACM)软件建立内置式连续性渗化膜反应器(PVMR)模型并进行验证,然后利用Aspen Plus考察反应温度、进料酸醇比、膜面积与反应液体积比对PVMR过程性能的影响。结果表明,乙醇转化率增量与反应温度之间呈正相关性;随着进料酸醇比增大,乙醇转化率增量呈先增大后减小趋势;增加膜面积与反应液体积比能促进PVMR性能。在反应温度90℃,进料酸醇比为2,膜面积与反应液体积比为100 m^-1时,PVMR过程乙醇转化率为82.4%。研究结果为PVMR生产乙酸乙酯节能集成工艺开发提供基础和参考。     

HKUST-1负载磷钨酸选择性合成乙二醇单叔丁基醚

采用一锅法制备HKUST-1负载磷钨酸（HPW）催化剂HPW@HKUST-1，在异丁烯与乙二醇选择性醚化合成乙二醇单叔丁基醚（EGME）中具有优异的催化性能。通过XRD、SEM、EDX、BET、ICP分析催化剂结构，采用吡啶红外（Py-IR）、酸碱滴定确定催化剂酸性。结果表明，HPW负载量的提高增加了催化剂Br?nsted酸活性位点，有利于提高反应物转化率，同时HPW负载量与催化剂孔径大小之间呈负相关性，孔径减小有利于提高目标产物EGME选择性。磷钨酸负载10%（以HKUST-1的物质的量为基准的摩尔分数）的HPW@HKUST-1催化剂活性较优，且具有良好的循环使用性，考察并确定该催化剂较佳工艺反应条件为：反应温度100 ℃，异丁烯与乙二醇摩尔比n(IB):n(EG)=6:1，催化剂用量为乙二醇质量的10%，乙二醇转化率97%，乙二醇单叔丁基醚选择性85%     

“背包式”反应精馏集成过程研究进展

“背包式”反应精馏是一种反应器与精馏塔既相互独立又相互耦合的离散集成技术。由于反应与分离处于不同空间位置,能够突破传统反应精馏对工况的限制,拓宽应用范围,且便于工程放大。本文综述了国内外“背包式”反应精馏从基础到应用的研究概况。从转化率、选择性、塔内温度、组成分布等方面,分析了“背包式”反应精馏与传统反应精馏的等效性,指出“背包式”反应精馏的优势在于工况的灵活选择利于实现反应与分离能力的最佳匹配。介绍了“背包式”反应精馏在稳态模拟与优化、动态模拟及控制等方面的研究进展,并从不同工况反应与精馏集成技术的应用、便捷的催化剂装填与反应器设计应用两个角度归纳了该技术的应用进展。最后,从优化设计理论、先进控制方法、能量综合利用以及强化酶催化反应等方面对“背包式”反应精馏进一步的研究与应用进行展望。     

氧化铈基HCl氧化循环制Cl2催化剂研究进展

氯化氢催化氧化技术在副产氯化氢的处理和利用方面有着巨大的应用价值和良好的工业前景。CeO₂基催化剂因其廉价、不易烧结及抗氯化性能优良等诸多优点,被认为是目前最具有应用前景的氯化氢氧化催化剂之一。本文简要地介绍了氯化氢氧化制氯循环工艺,评述了近年来用于氯化氢氧化反应的CeO₂基催化材料,包括CeO₂催化剂、掺杂改性CeO₂催化剂以及CeO₂作助催化剂等。同时在文中还对CeO₂基材料催化HCl氧化的表面反应机理进行阐述。最后结合目前的研究现状,对如何进一步提升CeO₂基催化HCl氧化的反应活性进行了展望。     

化工本征安全技术发展路径的思考与探索

目前我国化工行业安全生产形势严峻。本文首先阐述了化工本征安全“四原则”的具体含义及其在生产源头和制造过程中降低甚至消除风险时发挥的作用，然后从技术成熟度角度出发，对本征安全“四原则”的落实情况及存在的问题进行了分析，提出重点围绕本征安全“四原则”中的最小化和替代原则对现有化工技术和装备进行提档升级，开发相应的本征安全工艺设备与技术。在此基础上，探讨了最小化和替代原则的技术路径：通过设计开发泛厘米尺度下的最小化单元设备，积极融合人工智能手段，研发智能化单元集成技术与装备，减少装置内的危化品存量和能量密度，确保生产安全风险可控。此外，还需要将最小化和替代原则拓展至化工清洁生产中，减少“三废”处置不当造成的安全隐患，实现生产、安全、环保三者之间的统一。最后列举了两项泛厘米单元智能集成技术在化学品生产和化工废气治理中的应用案例，反映出该类技术的普适性和产业化应用前景。可以预见，本征安全技术可以从根本上改变“高塔林立、釜罐成群”的化工业态，切实提升化工安全风险防控水平，助力化工产业安全化、高端化、智能化发展。