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酯交换法合成醋酸异丁酯的动力学研究及反应精馏模拟

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酯交换法合成醋酸异丁酯的动力学研究及反应精馏模拟

作者：闫瀚钊南京大学

学位级别：硕士

醋酸异丁酯是化学工业上广泛使用的一种有机溶剂,也是香料、涂料、油墨、粘合剂、清洁剂和脱脂剂的原料。而醋酸甲酯作为聚乙烯醇工业生产过程中的副产物,往往通过水解的方式进行处理,耗费了大量能源。因此,使用醋酸甲酯和异丁醇酯交换... 详细信息

醋酸异丁酯是化学工业上广泛使用的一种有机溶剂,也是香料、涂料、油墨、粘合剂、清洁剂和脱脂剂的原料。而醋酸甲酯作为聚乙烯醇工业生产过程中的副产物,往往通过水解的方式进行处理,耗费了大量能源。因此,使用醋酸甲酯和异丁醇酯交换生产醋酸异丁酯是一条值得尝试的途径。本文以醋酸甲酯与异丁醇为原料进行酯交换反应,使用阳离子交换树脂NKC-9作为催化剂,优化了反应条件,计算了反应热力学参数,对醋酸甲酯和异丁醇的反应过程进行了动力学拟合,并在此基础上对反应精馏过程进行了设计与模拟。本课题取得的具体进展如下:1.阳离子交换树脂催化合成醋酸异丁酯的动力学研究在强化固定床反应器中,使用阳离子交换树脂NKC-9催化醋酸甲酯与异丁醇的酯交换反应,优化后的工艺条件为:液体循环流量设定为2.4 L·h,催化剂装载量为15 wt%,醋酸甲酯和异丁醇的初始摩尔配比为2:1,反应温度为323.15K。使用UNIFAC基团贡献法对溶液非理想性进行校正后,得到了反应平衡常数随反应温度变化的表达式如下:采用拟均相动力学模型对强化固定床反应器中NKC-9阳离子交换树脂催化的醋酸甲酯与异丁醇的反应进行了动力学研究,在实验条件下,动力学方程可表达为:其中:2.酯交换合成醋酸异丁酯的反应精馏过程模拟使用动力学实验获得的热力学和动力学参数,通过Aspen Plus软件中的Rad Frac模块对该酯交换反应精馏过程进行了设计和模拟。整个反应精馏过程包括一个反应精馏塔,一个高压塔和一个常压塔。对操作参数进行优化后的结果为:反应精馏塔内精馏段理论板数为6块,提馏段理论板数为3块,反应段理论板数为35块,异丁醇和醋酸甲酯进料比为1:1.5,分别从第7块板和41块板进料,回流比选择为1。常压塔理论板数为14块,从第5块板进料,回流比为4。高压塔理论板数为17块,从第5块板进料,回流比为1.5。反应精馏塔内异丁醇的转化率和塔釜醋酸异丁醇的纯度均超过了99.5%,高压塔的塔釜馏出液中醋酸甲酯摩尔分数和常压塔的塔釜馏出液中甲醇摩尔分数均接近于100%。

关键词：阳离子交换树脂酯交换热力学动力学反应精馏

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外来人口婚配选择对家庭内部议价能力的影响

劳动经济研究 2024年第2期12卷 71-94页

作者：傅瀚钊韩博赵楠北京师范大学统计学院

与本地人结婚是外来人口融入迁入地的重要途径,但家庭内部议价能力差距导致的不平等又阻碍了外来人口的市民化进程。本文基于中国家庭追踪调查(CFPS)2014年数据,探讨了外来人口婚配选择如何影响家庭内部议价能力。结果表明,与本地人结... 详细信息

与本地人结婚是外来人口融入迁入地的重要途径,但家庭内部议价能力差距导致的不平等又阻碍了外来人口的市民化进程。本文基于中国家庭追踪调查(CFPS)2014年数据,探讨了外来人口婚配选择如何影响家庭内部议价能力。结果表明,与本地人结婚显著削弱了外来人口的家庭内部议价能力,导致后者拥有更少的家庭决策权。上述结果在考虑内生性问题后依然成立。机制分析表明,住房署名权和本地社会网络是影响外来人口家庭议价能力的重要渠道。议价能力降低还反映在家庭分工中,外来人口牺牲了闲暇时间,承担了更多家务责任。与本地人结婚也显著提高了外来人口的社会融入水平。

关键词：议价能力外来人口市民化婚姻匹配决策权

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含H2S工业废气深度脱硫的工艺及模拟

化学反应工程与工艺 2018年第6期34卷 506-515页

作者：崔海峰沈迪李天越蔡颖闫瀚钊顾雄毅华东理工大学上海200237

如何将天然气中的硫化物脱除并加以回收利用,已成为人们所关心的问题。本工作从能源消耗及生态环境出发,考察了天然气净化过程中所产生的脱硫尾气的深度脱硫技术,分析了尾气中硫化物脱除和回收常用的Claus法,然后对Claus法的常规克劳斯... 详细信息

如何将天然气中的硫化物脱除并加以回收利用,已成为人们所关心的问题。本工作从能源消耗及生态环境出发,考察了天然气净化过程中所产生的脱硫尾气的深度脱硫技术,分析了尾气中硫化物脱除和回收常用的Claus法,然后对Claus法的常规克劳斯工艺、超级克劳斯工艺和超优克劳斯工艺进行了模拟计算。采用了改良的超优克劳斯工艺进行H2S工业废气深度脱硫,即在预处理工段中使用热泵精馏的方法使能量得到最大限度的节约,与传统精馏相比冷公用工程能量消耗降低57.42%,热公用工程能量消耗降低21.47%;在尾气处理结束后加入吸收工段,再生后的气体循环至预处理工段,使尾气中的硫元素得到充分利用,最终回收率达到99.94%。经过吸收后的排放气体含硫量低于国家标准。

关键词：硫化氢含硫工业废气克劳斯工艺深度脱硫

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酯交换法制备醋酸异丁酯的动力学研究

南京大学学报（自然科学版） 2021年第4期57卷 654-659页

作者：闫瀚钊曹志张子劼刘颖周爱东周政南京大学化学化工学院南京210023

醋酸异丁酯作为一种绿色溶剂在硝化纤维、涂料、油墨、黏合剂、增香剂和药物等化工产业中有广泛的应用.采用改造的强化固定床反应器,以醋酸甲酯和异丁醇为原料,阳离子交换树脂为催化剂,合成醋酸异丁酯,并对其工艺条件进行优化,探究循环... 详细信息

醋酸异丁酯作为一种绿色溶剂在硝化纤维、涂料、油墨、黏合剂、增香剂和药物等化工产业中有广泛的应用.采用改造的强化固定床反应器,以醋酸甲酯和异丁醇为原料,阳离子交换树脂为催化剂,合成醋酸异丁酯,并对其工艺条件进行优化,探究循环流量、催化剂装载量、反应物摩尔比以及反应温度对合成醋酸异丁酯的影响,以指导工业放大化应用.采用UNIFC基团贡献法计算各个组分的活度系数,获得了不同温度下酯交换反应的平衡常数以及标准摩尔反应焓变、标准摩尔反应熵变、标准摩尔生成吉布斯自由能等热力学数据(Δ_(r)H^(0)=10.86-kJ·mol^(-1),Δ_(r)S^(0)=26.52-J·mol^(-1)·K^(-1)).最后使用拟均相模型建立了在强化固定床反应器中的反应动力学方程,正反应的活化能为75.73 kJ·mol^(-1),逆反应的活化能为64.87 kJ·mol^(-1).

关键词：醋酸异丁酯阳离子交换树脂强化固定床反应器热力学动力学

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基于多丝电弧增材制造研究现状

材料工程 2024年

作者：孟美情韩俭朱瀚钊梁哲滔蔡养川张欣田银宝天津理工大学材料科学与工程学院

多丝电弧增材制造技术具有成本低、效率高等优势，尤其在成分设计与调控方面具有高度的灵活性，成为制备大型金属结构件的主流技术之一。多个丝材（同种或异种）同时进给，在熔池中实现原位合金化，该方法为复杂成分的先进金属材料的制... 详细信息

多丝电弧增材制造技术具有成本低、效率高等优势，尤其在成分设计与调控方面具有高度的灵活性，成为制备大型金属结构件的主流技术之一。多个丝材（同种或异种）同时进给，在熔池中实现原位合金化，该方法为复杂成分的先进金属材料的制备过程提供了可行性路径。本文论述了国内外多丝电弧增材制造制备高性能钛合金、铝合金、不锈钢等传统材料以及功能梯度材料、高熵合金、金属间化合物等先进金属材料的研究进展。针对多丝电弧增材制造成形构件微观组织不均匀、力学性能存在各向异性以及成形精度不足等问题进行讨论。提出了建立多丝电弧增材制造工艺窗口、多种工艺耦合以及建立成形过程监测和控制系统等发展方向，为多丝电弧增材制造工艺改进与发展提供理论依据。

关键词：多丝电弧增材制造功能梯度材料高熵合金金属间化合物

不同加载速率含水煤样力学响应及宏、微观破坏机制研究

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岩土力学 2024年

作者：许庆钊史文豹常聚才苗壮闫澳运李传明齐潮安徽理工大学矿业工程学院

为探明工作面注水防冲解危后，回采速率对含水煤体裂隙结构发育影响。对不同含水率煤样（Dr、Se、Sa）开展不同加载速率单轴压缩实验研究，分析加载速率效应影响下含水煤样力学特性及声发射特征，通过分形维数及SEM断口扫描，揭示不同... 详细信息

为探明工作面注水防冲解危后，回采速率对含水煤体裂隙结构发育影响。对不同含水率煤样（Dr、Se、Sa）开展不同加载速率单轴压缩实验研究，分析加载速率效应影响下含水煤样力学特性及声发射特征，通过分形维数及SEM断口扫描，揭示不同加载速率含水煤样微观结构破断机制。研究结果表明：含水率的增加弱化煤样峰值强度，诱导声发射振铃计数和能量信号滞后出现，水的润滑作用降低煤样张拉裂纹占比，颗粒发生水化作用的同时是降低其脆性属性和改变断口特征的主要原因，断口由脆性断裂向塑性断裂、穿晶断裂向沿晶断裂方向转变；加载速率的增加抑制煤样内部裂纹充分扩张，增强煤样峰值强度和弹性模量，减弱加载初期的累计损伤，导致声发射振铃计数和能量信号逐渐靠近峰值处显现，声发射累计能量从长时缓增-短时突增向短时缓增-短时突增转变；加载速率越快，lg(MLeq/M)-lg(Leq)曲线k值斜率越小，分形维数越大，煤样破碎程度越小，增强煤样脆性属性改变煤样断口形貌。研究成果可为工作面快速安全高效生产提供一定实验基础。

关键词：加载速率含水率声发射分形维数 SEM

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非封闭式热斗篷热防护特性

物理学报 2024年第3期73卷 43-49页

作者：苗钰钊唐桂华西安交通大学能源与动力工程学院热流科学与工程教育部重点实验室西安710049

高超声速飞行器在飞行过程中产生大量气动热,高效的热防护技术对保证其正常工作具有重要意义.本文基于热超材料调控热流传播路径思想,针对高超声速飞行器头锥,采用坐标变换法设计非封闭式点变换热斗篷及简化近似的多层结构.COMSOL数值... 详细信息

高超声速飞行器在飞行过程中产生大量气动热,高效的热防护技术对保证其正常工作具有重要意义.本文基于热超材料调控热流传播路径思想,针对高超声速飞行器头锥,采用坐标变换法设计非封闭式点变换热斗篷及简化近似的多层结构.COMSOL数值模拟研究表明,两种结构均有效实现导热和辐射热流的热绕流,使部分热量沿头锥表面传播,头锥前端温度显著降低,机体升温速率减缓.但其热防护性能的提升要求材料固相和辐射热导率低于原隔热材料.进一步设计了非封闭式域变换热斗篷,材料固相和辐射热导率均可高于原隔热材料.模拟结果表明,热绕流显著提升了域变换热斗篷的热防护能力,相比于纯隔热材料,头锥前端温度降低达100 K,机体降温达10 K,展现出重要的热防护应用潜力.

关键词：热超材料坐标变换 COMSOL 热防护

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动态加载下饱水煤样力学特性及能量耗散规律

煤矿安全 2024年第7期55卷 127-135页

作者：闫统钊牛犇郭璜张宝亮陈立伟贵州开源爆破工程有限公司贵州贵阳551499

为探究饱水煤样在动态加载下的力学特性和能量变化特征,采用直径50 mm的分离式霍普金森杆装置(SHPB)对饱水和自然状态2种煤样开展冲击加载试验,分析含水状态对煤样的动态强度、应变、损伤和能量传递效率的影响。结果表明:在应变率14.25~... 详细信息

为探究饱水煤样在动态加载下的力学特性和能量变化特征,采用直径50 mm的分离式霍普金森杆装置(SHPB)对饱水和自然状态2种煤样开展冲击加载试验,分析含水状态对煤样的动态强度、应变、损伤和能量传递效率的影响。结果表明:在应变率14.25~59.57 s^(-1)内,水体对煤样动态强度具有双重作用,表现为低应变率弱化和高应变率强化;相同冲击载荷下,自然、饱水煤的变形差异显著,最大应变相差38.46%;煤样含水状态显著影响能量传递效率,其中自然和饱水煤样的能耗密度均与入射能呈线性增长关系,且自然煤能量反射率大于饱水煤能量反射率,自然煤透射率小于饱水煤透射率,耗散率二者近似相等。

关键词：水力压裂饱水煤样动态加载力学特性能量耗散冲击载荷

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张裕钊书法选

书法 2024年第4期 I0001-I0001,1-48,113-136页

作者：张裕钊不详

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