液相苯加氢反应的内扩散阻力分析

采用NCG工业新型苯加氢催化剂(Ni/Al2O3),通过消除外扩散和内扩散影响,在反应温度433~473 K和氢压0.6~3.3 MPa下,对液相苯催化加氢制环己烷的反应动力学进行了研究。结果表明,液相反应中苯的反应级数为0,氢的反应级数几乎为1,因此氢在催化剂内的传质过程是形成内扩散阻力的主要原因。由内部效率因子和Thiele模数可知,粒径小于0.150 mm时才能消除内扩散影响,说明该催化剂具有较高本征反应活性。通过Thiele模数的定义式,求得氢液相有效扩散系数。由Wilke-Chang方程得到综合扩散系数,进而通过Thiele模数定义式求得催化剂曲节因子为3.12。通过模拟得到液相中氢在不同粒径颗粒内的浓度分布曲线,说明氢的内扩散阻力是苯加氢反应的控制因素。     

双层桨结构自吸式反应器的气含率

根据单层桨自吸式反应器吸入的气体主要集中在反应器上部的缺陷,采用了4种桨型作为下层搅拌桨,并研究了下层桨桨径、桨间距和导流筒的影响。测定了釜内总气含率与釜下半部的气含率,发现下层桨不仅决定气含率在釜下部的分布情况,而且对自吸式桨的气体吸入量也有很大影响,与理论推导的结果完全吻合。找到了合适的搅拌浆组合形式,该组合符合流体力学理论,在工业装置上的应用取得成功。     

活性炭基疏水性固体酸催化剂的制备及其在乙醇酯化中的性能

通过椰壳基活性炭（AC）来负载硫酸锆（ZS）,制备得到催化剂ZS-AC,然后用硅烷对其进行疏水改性,制备得到疏水性的酯化反应催化剂。实验发现烷基链长度对催化剂的疏水性能影响较大,液固接触角由小到大依次为ZS-AC（40.5°） < ZS-AC-C₄（94.7°） < ZS-AC-C₇（121.2°） < ZS-AC-C₈（136°）。在105℃反应温度下考察了上述4种催化剂的反应活性和重复使用性能。结果显示,随着烷基链长度的增加,催化活性也随之增加,其中经C₇H₁₆O₂Si改性过的ZS-AC-C₇具有最高的催化活性和稳定性。当酸醇物质的量之比为4：1,催化剂与醇的质量比为12%,反应时间为4.5 h时,乙醇达到最大转化率98.8%,乙酸乙酯的收率达到97.2%,接近化学平衡。经过疏水处理过的催化剂重复使用4次后依然可以保持较高的催化活性。     

以填料结构为模型参数的填料塔泛点预测新方法

根据从双膜理论出发由Bernou lli方程得到的液泛气速与液速之间的函数关系,考察了两个与填料有关的模型参数:一个是由填料比表面积a和床层空隙率ε所组成的填料因子a/3ε,另一个是本文定义的填料结构参数。研究表明:拉西环和球形颗粒属于同一类型,其结构参数确定为1.4;而鲍尔环和矩鞍环属于另一类填料,填料结构参数确定为0.9。由于同时考虑了填料结构和填料因子的作用,因此对液泛的预测更有针对性、更加准确。     

固定床鼓泡反应器的流型与压降的瞬态表征

采用高采集频率的差压传感器及A/D转换器,对固定床鼓泡反应器的瞬时压降数据进行了采集,建立了反应器内的流型识别方 法,并通过电容层析成像仪（ECT）对不同流型的气含率的瞬态特征进行了研究。结果表明：不同流型内压降信号的波形、概率密度 分布及功率谱密度分布特点差异显著,瞬态气含率亦存在不同特点;随着气液相流速的增加,床层压降梯度逐渐上升;根据实验数 据修正的Larachi关联式及Khan和Varma关联式可较好地预测中等塔径（D=280 mm）的固定床鼓泡反应器的摩擦压降,均方根偏差分 别为18.0%与14.5%。     

3,6-二氯-2-甲氧基苯甲酸甲酯合成的热力学计算与分析

采用Benson、Fedors和Rozicka-Domalski基团贡献法对3,6-二氯-2-甲氧基苯甲酸甲酯合成进行热力学计算与分析,得到了反应温度为298.15~383.15 K时的反应焓变、吉布斯自由能变以及平衡常数与温度的关系。结果表明：该合成反应为吸热反应,反应吉布斯自由能变为负值,反应平衡常数数量级为1020,从而证实该反应在热力学上是完全可行的。最后通过实验验证了热力学分析的结果。     

超级电容器用PbO2电极的电沉积工艺

以钛板为基底,采用电沉积方法制备了Ti-PbO2电极,与活性炭(AC)组成超级电容器。研究了铅盐种类对电沉积PbO2电极放电性能的影响,发现用Pb(CH3COO)2做溶质的氢氧化钠溶液制备的PbO2电极容量最大。利用不同浓度的氢氧化钠溶液配置饱和醋酸铅电解液,制备PbO2电极进行了放电测试,研究了氢氧化钠浓度对电沉积PbO2放电性能的影响。采用最优电沉积PbO2作正极,活性炭、涂膏铅电极作负极,分别组装成超级电容器和铅酸电池进行大电流充放电,结果表明,超级电容器性能远高于铅酸电池。     

反应蒸馏塔内催化剂不同装填方式的液固传质效率

采用苯甲酸颗粒-水-空气系统，进行了气液两相逆流状态下的传质实验，获得了规整装填和散堆装填两种不同装填方式对液固传质系数的影响。分析得出在载点以下的操作范围内，气液逆流反应蒸馏塔内液相雷诺数的变化对传质影响较大，气相雷诺数的影响则不明显；并且散堆装填的液固接触效率明显好于规整装填，两者效率之比为1．72倍，并采用液固接触效率关联了传质Sherwood数，得到了如下关联结果：Sh／Sc^1/3=4．65Ф^1.1ReL^0.245。     

滴流床反应器流区改变的稳定性分析

采用线性稳定性分析方法和分支理论，分析了滴流床反应器的流区改变与两相流的稳定性损失及动量方程稳态解的损失之间的内在关系。据此分别提出了两个相应的判别流区过渡的理论准则，并结合压力脉动在线测量实验对判别准则作了校正。得到了校正曲线与文献值一致。     

在Pd/γ-Al2O3催化剂上液相苯加氢的反应动力学

采用Pd／γ-Al2O3催化剂，在排除扩散影响的条件下，研究了液相苯催化加氢制环己烷的反应动力学。实验测定了反应温度、氢气压力、反应物浓度等因素对反应速率的影响，反应温度研究的范围为393～453K，氢气压力为1．1～3．8MPa。研究结果表明，液相苯加氢反应对苯表现为零级，对氢压表现为一级，反应活化能为43．88kJ／mol。运用该动力学模型对在较低苯浓度下进行的加氢反应进行了预测，预测值与实验值能较好地吻合。