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基于多尺度CFD耦合PBM的甲醇制烯烃反应器模拟及放大效应研究

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基于多尺度CFD耦合PBM的甲醇制烯烃反应器模拟及放大效应研究

作者：张景远中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所)

学位级别：硕士

新兴的甲醇制烯烃(MTO)工艺可实现甲醇到低碳烯烃的转化过程。因为甲醇可方便地从煤和天然气中获得,因此MTO工艺架起了煤化工和石油化工之间的桥梁,有望在不久的将来成为生成低碳烯烃的主要路线。目前,MTO工艺已实现商业化运行,而相关... 详细信息

新兴的甲醇制烯烃(MTO)工艺可实现甲醇到低碳烯烃的转化过程。因为甲醇可方便地从煤和天然气中获得,因此MTO工艺架起了煤化工和石油化工之间的桥梁,有望在不久的将来成为生成低碳烯烃的主要路线。目前,MTO工艺已实现商业化运行,而相关的化学反应工程的基础研究很少报道,特别是反应器的放大仍然依赖于经验和逐级放大实验,缺乏可靠的理论指导。传统的反应器放大准则主要关注放大过程中的流动参数的相似性,而忽略了流动和反应的双向耦合,因此无法有效指导实际放大过程。近年来,随着计算流体力学(CFD)技术和多相流理论的迅速发展,特别是介尺度理论的兴起,采用CFD模拟研究反应器的放大过程将有助于深刻理解反应器中流动和反应及其耦合行为随着反应器放大的变化规律,有望缩短传统的基于实验的反应器放大进程。然而,反应器的放大势必涉及操作流域的一系列改变(如从鼓泡流域到湍动流域的变化)以及随之带来的对停留时间、反应行为等的影响,这给CFD模拟带来新的挑战:1)反应器放大过程中涉及流域转变,不同流域存在不同的流动结构,如鼓泡床中的"气泡"和快速床中的"颗粒团聚物",在不同流域中选择合适的曳力本构关系是个非常关键的问题;2)受限于计算量,在CFD模拟中,一般采用集总模型描述反应动力学。而集总反应动力学模型通常基于小型流化床实验,过滤了外部流场变化带来的影响,它是否适用于操作在不同流域的大规模反应器的模拟需要深入探索和验证;3)工业MTO反应器尺寸大且颗粒停留时间长,Lu等[1]人提出的全混流(CSTR)模型用作CFD模拟的初值预测从而加速反应模拟的方式是否也适用于工业反应器的加速模拟,还需进一步研究。针对上述挑战,本文围绕MTO反应器的放大过程开展了一系列研究。论文第一章介绍MTO工艺的发展现状、工艺特点、各种模拟方法、以及已开展的模拟工作。在此基础上,引出本文的研究内容。论文第二章以大连化学物理研究所开发的MTO工艺(DMTO)的放大过程为切入点,开展不同尺度的DMTO反应器的放大模拟研究。其中,流动模型采用双流体模型(TFM),曳力模型根据不同反应器的操作状态(如鼓泡和湍动状态),分别采用了 EMMS/bubbling模型和最新开发的二步法模型,反应动力学采用了平行反应的七集总模型。在此基础上,分析了流动和反应行为随着反应器放大的变化情况,进一步考察了反应动力学模型对模拟结果的影响。研究表明,上述模拟方法可准确预测不同尺度反应器内的流场分布和甲醇转化率,但对主要产物(乙烯和丙烯)的预测,则随着反应器的放大而逐渐偏离实验。考虑产物转化反应的交叉动力学模型代替平行反应模型,依然无法改善对反应产物的预测。由于产物的选择性与催化剂的焦炭含量密切相关,而基于TFM的模拟无法区分同一固相中的颗粒差异,从而不足以准确预测催化剂颗粒的焦炭含量分布。为在模拟中考虑焦炭含量分布的影响,论文第三章提出采用群体平衡模型(PBM)来描述由焦炭含量确定的催化剂颗粒分布情况。先由全混流反应器模型估算颗粒停留时间分布,结合焦炭的生成速率方程,计算得到焦炭含量分布,作为TFM耦合PBM模拟的初始值,采用离散法求解PBM中的焦炭含量的分布密度函数。在此基础上,对DMTO示范反应器进行了二维模拟。研究表明,上述方法能够有效地预测焦炭含量分布,显著提高模拟对主要产物选择性的预测。论文最后对全文进行了总结,并对未来如何完善流化床反应器的放大模拟工作进行了展望。

关键词： MTO 放大流化床反应器 CFD模拟 EMMS 群平衡模型

银纳米簇-羟基二芳基希夫碱的紫外及荧光性能

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银纳米簇-羟基二芳基希夫碱的紫外及荧光性能

作者：张景远湖南科技大学

学位级别：硕士

本文合成了50个含邻位羟基的二取代二芳基希夫碱目标化合物2-OH-5-XArCH=NArY和XArCH=NAr2’-OH-5’-Y。研究了它们的NMR化学位移、UV吸收数据受取代基效应的影响规律。测试了119个含羟基的二芳基希夫碱在银纳米簇作用下的紫外吸收和荧... 详细信息

本文合成了50个含邻位羟基的二取代二芳基希夫碱目标化合物2-OH-5-XArCH=NArY和XArCH=NAr2’-OH-5’-Y。研究了它们的NMR化学位移、UV吸收数据受取代基效应的影响规律。测试了119个含羟基的二芳基希夫碱在银纳米簇作用下的紫外吸收和荧光发射光谱,并研究了这些性能受取代基效应的影响规律。主要内容如下:(1)研究了邻羟基二取代二芳基希夫碱的紫外吸收υ受取代基效应的影响规律。发现在υ影响因素中,化合物2-OH-5-XArCH=NArY相对于XArCH=NAr2’-OH-5’-Y存在额外的相互作用项?Σσ影响,并且该项对υ起降低作用。(2)定量相关了含有邻位、间位、对位羟基的单取代二芳基希夫碱(HOArCH=NArY和XArCH=NArOH)在银纳米簇作用下的紫外吸收峰波数υ(cm)的偏移值?υ,得到了?υ的定量方程。与相应的化合物纯溶液υ的影响因素进行了对比,结果表明:在对羟基希夫碱中,取代基X的共轭效应σ(X)对?υ的贡献最大,而取代基Y的共轭效应σ(Y)和激发态取代基参数σ(Y)对?υ作用较小,可以忽略。在邻羟基希夫碱中,取代基X的基态极性参数σ(X)是影响?υ的主要因素,但取代基Y的基态极性参数σ(Y)的影响可以忽略。在间羟基希夫碱中,取代基Y与OH的相互作用项?σ是化合物3-HOBAY的?υ的最大影响因素。(3)定量相关了邻羟基二取代二芳基希夫碱在银纳米簇作用下的?υ,分析了?υ受取代基效应的影响规律。在化合物XArCH=NAr2’-OH-5’-Y中,取代基X和Y的基态极性参数对?υ表现出了较大的贡献,而对于化合物2-OH-5-XArCH=NArY体系的?υ的作用较小,可以忽略。(4)研究了化合物2-OH-5-XArCH=NArY中CH=N双键的C NMR化学位移值δ(CH=N)和OH的H NMR化学位移值δ(OH)受取代基效应的影响规律。发现取代基X与OH之间的相互作用都是最大的影响因素。(5)研究了化合物2-HOArCH=NArY的δ(OH)受取代基效应和溶剂效应的影响,发现取代基效应由Y的基态极性参数和激发态取代基参数共同表达,而溶剂效应由溶剂在水/正辛醇中分配系数的对数logP和溶剂显色效应参数E(30)共同表达。

关键词：羟基二芳基希夫碱银纳米簇波数偏移值取代基效应紫外吸收光谱荧光发射光谱 NMR化学位移值

光响应有机凝胶的构建及污水处理先导性实验探究

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光响应有机凝胶的构建及污水处理先导性实验探究

作者：张景远东北石油大学

学位级别：硕士

近年来,功能化小分子自组装已逐渐成为构建纳米器件材料的重要方法。作为一类新型自组装软材料,有机小分子凝胶通过分子间π-π相互作用、氢键作用、范德华力等可以自组装形成有序的三维网络结构,使有机溶剂凝胶化。本论文设计合成了一... 详细信息

近年来,功能化小分子自组装已逐渐成为构建纳米器件材料的重要方法。作为一类新型自组装软材料,有机小分子凝胶通过分子间π-π相互作用、氢键作用、范德华力等可以自组装形成有序的三维网络结构,使有机溶剂凝胶化。本论文设计合成了一种基于偶氮苯基团的新型有机小分子凝胶因子,详细研究了凝胶因子在不同溶剂中的成胶能力,并且探究了有机凝胶的形貌结构、成胶机理和分子堆积结构。所得有机凝胶对污水中存在的重金属离子、有机染料分子以及有机溶剂具有较强的吸附能力,在污水净化领域具有一定的应用前景。主要研究工作如下:首先,设计了一种基于偶氮苯基团的光响应有机凝胶因子。偶氮苯基团作为光响应因子,提供分子间π-π相互作用力;通过酰胺键将偶氮苯基团与长碳链共价连接,酰胺键提供分子间氢键作用,长碳链则提供范德华作用力。我们通过探究反应溶剂纯度、投料比、反应时间、重结晶等方法,实现了目标化合物Azo-BDOD有机凝胶因子的高效制备。对所得到的凝胶因子进行了核磁氢谱、质谱等相关表征,确定了其结构的正确性。其次,研究了Azo-BDOD有机凝胶的光物理性能以及对有机凝胶形成机理就行了探究。凝胶因子在绝大多数有机溶剂中均可以形成稳定的有机凝胶,所得凝胶具有良好的光响应特性。在紫外光及可见光的照射下,可以实现凝胶态、溶液态的切换。凝胶因子体现出溶剂依赖性。在弱极性溶剂中,形成透明凝胶,且临界成胶浓度较低,硬度低;在强极性溶剂中,形成不透明凝胶,且临界成胶浓度相对较大,硬度大。自组装形貌也展现出极强的溶剂依赖性。最后,红外、X射线衍射分析结果表明,在强极性溶剂中分子间氢键作用为主导驱动力,而在弱极性溶剂中,π-π相互作用力则为主要驱动力。最后,我们进行了工业废水进行了先导性实验。作为相选择凝胶因子,Azo-BDOD在甲苯溶剂中呈现出良好的成胶性能,可以凝胶化除去废水中含有的甲苯等有害有机溶剂。对于废水中含有的Cu、Cd、Pb等重金属离子呈现出极强的吸附净化能力。此外Azo-BDOD还对污水中存在的有机染料分子具有吸附作用,对工业常用的罗丹明染料吸附效率高达97%。作为一种潜在的污水净化剂,具有一定的应用前景。

关键词：偶氮苯凝胶因子自组装污水处理

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YJ公司管理层绩效考核体系优化研究

YJ公司管理层绩效考核体系优化研究

作者：张景远河南财经政法大学

学位级别：硕士

众所周知,施工行业直接关系到国民经济发展,在推动各国的经济发展和社会进步中发挥了非常重要的作用。经济全球化已经成为不可逆转的趋势,施工行业也势必无法独立于全球化的浪潮,必然要深入参与全球化合作和竞争。特别是随着“一带一路... 详细信息

众所周知,施工行业直接关系到国民经济发展,在推动各国的经济发展和社会进步中发挥了非常重要的作用。经济全球化已经成为不可逆转的趋势,施工行业也势必无法独立于全球化的浪潮,必然要深入参与全球化合作和竞争。特别是随着“一带一路”政策的贯彻落实,中东、非洲等海外市场的基础设施建设需求进入了集中爆发期,更加推动了施工行业“走出去”的步伐,这不只是给施工企业带来新的机遇,同时也意味着国内的施工企业面临着更大的挑战。企业若要提升全球化的竞争力,必须提高自身管理水平,特别是制定一套科学合理同时又适应企业自身实际的绩效管理制度,这是非常关键的一个步骤。根据大型国有施工企业管理层现阶段的绩效考核状况以及存在的问题,本文以YJ公司为例,通过对该公司管理层现阶段存在的一系列绩效考核问题,展开深入的分析,并结合当前的绩效考核理论,对YJ公司管理层的绩效考核制度进行适当的优化与完善,进而提升企业的核心竞争力和绩效考核能力,缓解市场带来的竞争压力,完成企业的改革和创新。在本文的研究中,首先对于绩效考核相关理论知识进行总结,并在此基础之上,对于YJ公司管理层的绩效考核状况展开了全面的调研,根据最终的调查结果,挖掘该公司管理层绩效考核存在的一系列问题,并对这些问题背后的原因进行分析,最终提出相应的解决措施。本文研究主要划分为六个部分,第一个部分是绪论,阐述选题的背景和意义,并对国内外现阶段有关于绩效考核的理论知识进行总结,提出绩效考核流程体系研究的方法和思路。第二部分是相关理论知识介绍,系统梳理了相关经典理论概念,为接下来绩效考核体系的建立奠定坚实的理论基础。第三部分对于YJ公司管理层绩效考核状况展开深入的研究,并开展问卷发放及回收,同时也对于问卷调查结果的可信度进行评估。第四部分对绩效考核调查问卷的结果进行整理。第五部分梳理了管理层绩效考核存在的主要问题并进行原因分析。第六部分对绩效考核提升给出对策与建议。第七部分总结全文并对未来进行展望。

关键词：绩效考核优化 JY公司

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FCC反应过程的CFD模拟进展

化工学报 2016年第8期67卷 3121-3132页

作者：鲁波娜张景远王维李静海中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室北京100190

流化催化裂化(fluid catalytic cracking,FCC)工艺是石油炼制中的重要转化工艺,用于生产汽油、柴油、轻质烯烃等重要化工原料。FCC反应过程的CFD模拟有助于理解FCC反应器中流动和反应行为,辅助设计和优化FCC工艺设备,最终指导工业生产... 详细信息

流化催化裂化(fluid catalytic cracking,FCC)工艺是石油炼制中的重要转化工艺,用于生产汽油、柴油、轻质烯烃等重要化工原料。FCC反应过程的CFD模拟有助于理解FCC反应器中流动和反应行为,辅助设计和优化FCC工艺设备,最终指导工业生产和实现虚拟调控和放大。从与FCC反应模拟相关的多相流动模型、反应动力学模型以及流动与反应之间耦合等方面做了回顾和总结。在流动与反应耦合研究方面,从湍流模型的使用、流动结构的影响、精细化模型的发展以及原油汽化模型的重要性这4个角度做了分析比较及总结。基于已有的研究工作,认为虽然很多研究表明CFD模拟能较好地揭示工业FCC提升管反应器内的流动和反应行为,但缺乏采用同一方法实现从小试到工业反应器模拟放大的实例,从侧面反映了当前的FCC理论模型和模拟技术还远未达到可以代替实验的水平。展望未来的FCC反应模拟,建议从模型精细度和计算效率上加强研发,并在此两方面寻求平衡,最终实现虚拟调控。

关键词：催化裂化多相流反应动力学双流体模型模拟

羟基二芳基希夫碱及其在银纳米颗粒作用下的荧光性能

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湖南科技大学学报（自然科学版） 2019年第3期34卷 90-95页

作者：曹丽波曹朝暾张景远湖南科技大学化学化工学院理论有机化学与功能分子教育部重点实验室分子构效关系湖南省普通高等学校重点实验室

为了探索羟基二芳基希夫碱及其在银纳米作用下的荧光性能,本文合成了60个羟基二芳基希夫碱化合物,并制备了银纳米溶液.这些化合物包含羟基处于芳环的4-,3-,2-,2′-和4′-不同位置的异构体.将化合物配制成无水乙醇溶液,测定了纯化合物溶... 详细信息

为了探索羟基二芳基希夫碱及其在银纳米作用下的荧光性能,本文合成了60个羟基二芳基希夫碱化合物,并制备了银纳米溶液.这些化合物包含羟基处于芳环的4-,3-,2-,2′-和4′-不同位置的异构体.将化合物配制成无水乙醇溶液,测定了纯化合物溶液的荧光光谱以及化合物-银纳米溶液的荧光光谱.结果表明:(1)化合物溶液的荧光发射波长与羟基所处的位置密切相关,处于醛芳基2-位羟基的化合物荧光发射波长最长;(2)化合物在银纳米作用下,荧光发射波长均有移动,其移动的大小与取代基电子效应没有明显的定量相关性;(3)荧光发光强度相对于纯化合物,普遍发生了降低,仅有极少数化合物有增强.该结果对希夫碱荧光材料的设计合成有理论意义,同时对银纳米用于有机化合物和生物检测有参考价值.

关键词：羟基二芳基希夫碱银纳米荧光发射荧光强度取代基效应

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应用组织培养法筛选抗草甘膦水稻愈伤组织

江苏农业科学 2012年第11期40卷 37-39页

作者：魏松红张景远李斐王振沈阳农业大学植物保护学院沈阳110866

应用组织培养法,诱导并筛选抗性水稻愈伤组织。在0.001、0.01、0.1、0.5、1、5、10 g/L草甘膦处理的条件下确定水稻愈伤组织的存活率及鲜重的EC50分别为0.512、0.494 g/L,以此确定诱变筛选水稻愈伤组织的浓度。本研究采用梯度筛选法及... 详细信息

应用组织培养法,诱导并筛选抗性水稻愈伤组织。在0.001、0.01、0.1、0.5、1、5、10 g/L草甘膦处理的条件下确定水稻愈伤组织的存活率及鲜重的EC50分别为0.512、0.494 g/L,以此确定诱变筛选水稻愈伤组织的浓度。本研究采用梯度筛选法及诱变等度筛选2种方法进行筛选,梯度筛选法筛选出的抗性愈伤组织其存活率及鲜重的EC50为11.04、11.64 g/L,诱变等度筛选法筛选出的抗性愈伤组织其存活率及鲜重的EC50为10.25、11.81 g/L,2种抗性水平都有很大程度的提高。

关键词：水稻愈伤组织诱变筛选法浓度梯度筛选法草甘膦

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4-羟基二芳基希夫碱紫外吸收中的溶剂效应

湖南科技大学学报（自然科学版） 2017年第4期32卷 79-83页

作者：张景远曹晨忠湖南科技大学化学化工学院理论有机化学与功能分子教育部重点实验室分子构效关系湖南省普通高等学校重点实验室湖南湘潭411201

合成了6个模型化合物4-HO-4’-X-N-(苯亚甲基)苯胺,经~1H NMR和^(13)C NMR进行了分子结构确认.测定了化合物在6种溶剂中的紫外吸收.探讨了取代基和溶剂对其紫外吸收光谱最大吸收波长对应能量ν_(max)的影响.结果表明,基团X对ν_(max)的... 详细信息

合成了6个模型化合物4-HO-4’-X-N-(苯亚甲基)苯胺,经~1H NMR和^(13)C NMR进行了分子结构确认.测定了化合物在6种溶剂中的紫外吸收.探讨了取代基和溶剂对其紫外吸收光谱最大吸收波长对应能量ν_(max)的影响.结果表明,基团X对ν_(max)的影响,由取代基基态极性参数σp和激发态取代基参数σ_(CC)^(ex)共同决定;溶剂对ν_(max)的影响,由溶剂在水/正辛醇中分配系数的对数log P和溶剂显色效应参数ET(30)共同表达.此外,二甲亚砜对目标化合物还存在特殊的溶剂效应.

关键词：紫外吸收光谱取代基效应溶剂效应羟基希夫碱

“一步法”泡沫夹克管生产线自动纠偏控制系统

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石油工程建设 1988年第2期 34-38+6页

作者：张景远胜利油田油建一部

胜利油田油建一部机研所研制成功的“一步法”泡沫夹克管生产线,1986年获国家技术进步奖,1987年获国家专利权,该技术被列为国家“七五”推广项目。自动纠偏控制系统就是该“一步法”生产线中关系到产品质量的最关键技术,文中对其主要环... 详细信息

胜利油田油建一部机研所研制成功的“一步法”泡沫夹克管生产线,1986年获国家技术进步奖,1987年获国家专利权,该技术被列为国家“七五”推广项目。自动纠偏控制系统就是该“一步法”生产线中关系到产品质量的最关键技术,文中对其主要环节的设计作了介绍:1.测偏传感技术;2.自动纠偏控制电路;3.发泡状态的观察与跟踪。

关键词：纠偏控制系统生产线一步法单步法计算方法自动纠偏