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基于反应精馏技术的乳酸乙酯工艺流程模拟与优化

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2024年第4期57卷 382-393页

作者：刘春江黄江辉陈妍希尹天乐项文雨天津大学化工学院天津300350

提出了一种基于反应精馏技术制备乳酸乙酯的工艺流程.通过原料乙醇过量进料及乙醇脱水预处理的方法促进反应向右进行,提高乳酸乙酯产品的纯度;根据不同的乙醇-水共沸体系分离方法,建立了3种不同的乳酸乙酯工艺流程,即反应精馏-变压精馏(... 详细信息

提出了一种基于反应精馏技术制备乳酸乙酯的工艺流程.通过原料乙醇过量进料及乙醇脱水预处理的方法促进反应向右进行,提高乳酸乙酯产品的纯度;根据不同的乙醇-水共沸体系分离方法,建立了3种不同的乳酸乙酯工艺流程,即反应精馏-变压精馏(RD-PSD)流程、反应精馏-萃取精馏(RD-EX)流程和反应精馏-渗透汽化(RD-PV)流程;随后采用粒子群优化算法对各工艺流程进行多参数优化,以最小年总成本(TACmin)为优化目标,优化工艺流程参数,并对各流程进行经济和环境评价.结果表明:相较于RD-PSD流程和RD-EX流程,RD-PV流程有效降低了工艺投资,是一种极具潜力的节能低碳的乳酸乙酯工艺流程,较前两者其TAC分别降低了67.89%和29.33%,全局能量消耗(GEC)分别降低了70.17%和27.85%,CO_(2)排放量(ECO_(2))分别降低了68.36%和25.00%.

关键词：乳酸乙酯反应精馏共沸物优化设计渗透汽化过程强化

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有机液体储氢载体催化脱氢技术研究进展

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2024年第6期57卷 557-574页

作者：潘伦韩泽昊闫晓高睿杰张香文邹吉军天津大学化工学院天津300072

绿氢(可再生能源制氢)的开发及利用是推动能源绿色转型和实现“双碳”目标的重点发展方向之一.然而,大规模绿氢的安全储运技术仍需进一步完善.以环烷烃/芳烃为主的有机液体储氢载体(LOHCs)体系因其高储氢密度、安全高效、运输方便等优... 详细信息

绿氢(可再生能源制氢)的开发及利用是推动能源绿色转型和实现“双碳”目标的重点发展方向之一.然而,大规模绿氢的安全储运技术仍需进一步完善.以环烷烃/芳烃为主的有机液体储氢载体(LOHCs)体系因其高储氢密度、安全高效、运输方便等优势成为绿氢长距离大规模输送的关键技术.相比于工艺成熟的芳烃加氢技术,富氢LOHCs(环烷烃)脱氢技术开发的难度较大,是近年来研究的热点.本文系统综述了环己烷(CH)、甲基环己烷(MCH)、十氢萘(DHN)和全氢二苄基甲苯(H18-DBT)4类典型富氢LOHCs脱氢技术的研究进展.基于目前的研究结果,阐述了单环烷烃(CH、MCH)和多环烷烃(DHN、H18-DBT)的脱氢反应路径和机理,重点从活性组分和载体两方面总结了脱氢催化剂的设计思路、构效关系和研究进展,详细分析了基于不同模型的富氢LOHCs脱氢动力学,探讨了4类典型脱氢反应装置的优缺点.总体来讲,环烷烃作为LOHCs距离工业化应用还有一段距离,继续完善环烷烃脱氢动力学和脱氢机理、提高Pt系催化剂的催化活性和稳定性、开发具有实际应用意义的非贵金属催化剂以及优化反应器结构成为未来环烷烃脱氢技术研究需要聚焦的难点.

关键词：有机液体储氢载体环烷烃催化脱氢脱氢催化剂反应动力学

废生物质衍生碳修饰多孔石墨氮化碳异质结用于海水中氧四环素的高效光降解

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无机化学学报 2024年第4期40卷 809-822页

作者：王闻达麻金库魏玉珠马帅帅江苏理工学院化学化工学院常州213001 江苏理工学院资源与环境工程学院常州213001

以香蕉皮(BP)和尿素为原料,采用单步热处理工艺合成了一种无金属光催化剂。生物质衍生碳(BC)与多孔石墨相氮化碳(pg-C_(3)N_(4))间的紧密界面效应显著增加了复合材料(pg-C_(3)N_(4)/BC)的比表面积,扩大了光响应范围,并提升了光诱导电子... 详细信息

以香蕉皮(BP)和尿素为原料,采用单步热处理工艺合成了一种无金属光催化剂。生物质衍生碳(BC)与多孔石墨相氮化碳(pg-C_(3)N_(4))间的紧密界面效应显著增加了复合材料(pg-C_(3)N_(4)/BC)的比表面积,扩大了光响应范围,并提升了光诱导电子的迁移速率及光催化剂的稳定性。在可见光照射70 min后,pg-C_(3)N_(4)/BC降解人工海水中氧四环素(OTC)的反应速率常数为pg-C_(3)N_(4)的9.4倍。另外,由于光生电荷分离和转移的促进作用,pg-C_(3)N_(4)/BC在连续流反应过程中对OTC也具有更优异的光催化降解效果。此外,提出了一种潜在的光催化机制,以解释pg-C_(3)N_(4)/BC复合材料性能增强的原因。

关键词： g-C_(3)N_(4) 生物质碳海水光催化抗生素

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感应熔覆技术的发展现状与展望

金属热处理 2024年第2期49卷 265-273页

作者：王浩席艳君马明星关晓艳张瑞杰刘英中原工学院材料与化工学院河南郑州450007

随着工业化生产的高速发展,传统表面改性技术已不能满足工业需求,并出现明显短板,因此耐磨、耐蚀、抗高温氧化性等高性能的涂层成为表面改性技术研究的热点。现代熔覆技术以稳定、高效、便于自动化的特点,已经在表面改性技术领域取得成... 详细信息

随着工业化生产的高速发展,传统表面改性技术已不能满足工业需求,并出现明显短板,因此耐磨、耐蚀、抗高温氧化性等高性能的涂层成为表面改性技术研究的热点。现代熔覆技术以稳定、高效、便于自动化的特点,已经在表面改性技术领域取得成就,并在工业上得到了广泛应用。主要回顾了感应熔覆技术的发展历程,分别从工艺参数、多热源复合熔覆技术、辅助技术等方面进行总结,介绍了感应熔覆能量场模拟研究,系统分析了感应熔覆技术缺陷的形成原因,指出了感应熔覆在技术工艺及模拟研究中存在的问题。根据感应熔覆原理重点讲述了感应熔覆辅助技术,提出了现阶段感应熔覆技术各研究方向的不足和解决办法。最后,鉴于在极端环境下稳定服役的高性能综合型涂层材料的需求,对以复合技术为代表的感应熔覆涂层工艺和技术发展进行了展望。

关键词：感应熔覆技术辅助技术复合熔覆能量场模拟

自破乳温敏性高分子表面活性剂的合成及其在乳液聚合中的应用

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高分子学报 2024年第2期55卷 182-191页

作者：唐铖涛侯琳熙肖龙强福州大学石油化工学院福州350100

提出了以温敏性表面活性剂作为乳化剂解决乳液聚合反应结束后破乳分离过程繁杂的问题.通过原子转移自由基聚合(ATRP)合成了聚乙二醇-聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PEG-b-PNIPAM)嵌段共聚物.该共聚物在室温下表现为亲水性,而在35~80℃呈现两亲性... 详细信息

提出了以温敏性表面活性剂作为乳化剂解决乳液聚合反应结束后破乳分离过程繁杂的问题.通过原子转移自由基聚合(ATRP)合成了聚乙二醇-聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PEG-b-PNIPAM)嵌段共聚物.该共聚物在室温下表现为亲水性,而在35~80℃呈现两亲性.表面张力和乳化性能等测试证实了其在上述温度区间可作为乳化剂应用于乳液聚合.在乳液聚合反应完成后无需其他添加剂和方法,只需通过将反应体系降至室温即可实现破乳.通过使用(PEG-b-PNIPAM)嵌段共聚物作为表面活性剂,可以利用温度控制乳化破乳的功能,极大简化了乳液聚合反应工艺,降低成本,实现绿色化生产.

关键词：温敏性表面活性剂乳液聚合嵌段共聚物自破乳

不同pH铝溶胶对二甲醚羰基化成型丝光沸石催化剂性能的影响

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化工学报 2024年第7期75卷 2533-2543页

作者：王寅初鹏飞刘虎吕静黄守莹王胜平马新宾天津大学化工学院天津300072

由合成气生产二甲醚(DME),然后DME羰基化生产乙酸甲酯(MA),MA加氢生成乙醇是一条转化率和选择性高、反应条件温和、分离能耗低的绿色工艺路线。其中二甲醚羰基化反应作为重要的中间反应已经受到了广大学者的高度关注。本文主要针对DME... 详细信息

由合成气生产二甲醚(DME),然后DME羰基化生产乙酸甲酯(MA),MA加氢生成乙醇是一条转化率和选择性高、反应条件温和、分离能耗低的绿色工艺路线。其中二甲醚羰基化反应作为重要的中间反应已经受到了广大学者的高度关注。本文主要针对DME羰基化制MA反应,使用具有高活性和高稳定性的丝光沸石(MOR)制备成型催化剂,为进一步工业化奠定基础。通过使用不同pH的铝溶胶作黏结剂制备一系列丝光沸石成型催化剂,并与使用拟薄水铝石作黏结剂的成型催化剂进行比较。通过强度测试以及Weibull函数统计分析,探究了黏结剂对成型MOR的强度以及强度可靠性的影响;X射线衍射、N_(2)物理吸附、^(29)Si MAS NMR、吡啶吸附原位红外等表征结合活性评价,探究了黏结剂对MOR的物理结构、酸性以及催化性能的作用。结果表明,铝溶胶的pH对丝光沸石成型催化剂的孔道结构、力学性能和催化性能都有十分重要的影响。铝溶胶的pH在4.9时,成型催化剂介孔比表面积和体积最大(70 m^(2)/g和0.20 cm^(3)/g),机械强度最高(110.7 N/cm),单位分子筛上Brønsted酸量下降幅度最小。因此,单位分子筛上DME转化率和时空收率最高。

关键词：合成气分子筛催化剂黏结剂羰基合成

喷雾干燥结合紫外交联制备甲基丙烯酸缩水甘油酯改性丝胶中空微球及其性能

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高分子材料科学与工程 2024年第3期40卷 30-38页

作者：谭宇浩杜姗韩璐张祎李勇周金利周伟涛中原工学院纺织学院河南郑州451191 中原工学院纺织服装产业研究院河南郑州451191 中原工学院郑州市绿色染整技术重点实验室河南郑州451191

为了制备高耐水性光固化丝胶蛋白(SS)微球,采用喷雾干燥与紫外交联相结合的方法,以丝胶为原料制备了甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)交联SS中空微球(GMA-g-SS),该法赋予了其良好的耐水稳定性和紫外光固化性能。优化的喷雾干燥工艺参数包括:S... 详细信息

为了制备高耐水性光固化丝胶蛋白(SS)微球,采用喷雾干燥与紫外交联相结合的方法,以丝胶为原料制备了甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)交联SS中空微球(GMA-g-SS),该法赋予了其良好的耐水稳定性和紫外光固化性能。优化的喷雾干燥工艺参数包括:SS浓度、进风温度及进液速度;研究了GMA浓度、二苯甲酮(BP)用量及紫外辐照时间对接枝率的影响。借助扫描电镜、红外光谱及热分析对微球表面形貌结构及稳定性进行了表征与分析。结果表明,喷雾干燥SS微球呈单分散空心结构,直径约5~20μm;GMA-g-SS微球红外光谱在1152 cm^(-1)和764 cm^(-1)处出现环氧基的吸收峰,表明GMA与SS交联成功。交联后微球呈黏连聚集状态,具有较高的紫外光固化性能且耐水稳定性大幅提升,溶失率仅为17.1%。所制备的GMA-g-SS微球具有可调的耐水稳定性和紫外光固化性,是一种有潜力的光固化3D打印生物材料。

关键词：丝胶喷雾干燥交联空心微球紫外光固化

酸性离子液体的制备及在生物基聚2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯合成中的催化性能

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高等学校化学学报 2024年第5期45卷 155-164页

作者：周俏赵园园郭立颖史亚飞郑荣荣沈阳工业大学石油化工学院辽阳111003

制备了5种酸性离子液体催化剂([DA-2PS][X]_(2)),利用红外光谱仪、核磁共振波谱仪、紫外光谱仪和热重分析仪对其化学结构、Brønsted酸性和热性能进行了表征与测试.用其代替传统金属催化剂催化2,5呋喃二甲酸(FDCA)与乙二醇(EG)直接酯化... 详细信息

制备了5种酸性离子液体催化剂([DA-2PS][X]_(2)),利用红外光谱仪、核磁共振波谱仪、紫外光谱仪和热重分析仪对其化学结构、Brønsted酸性和热性能进行了表征与测试.用其代替传统金属催化剂催化2,5呋喃二甲酸(FDCA)与乙二醇(EG)直接酯化反应合成聚2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯(PEF),讨论了Brønsted酸性强弱对催化性能的影响,其中Brønsted酸性最强的[DA-2PS][HSO_(4)]_(2)催化性能最好.通过正交实验获得了最佳工艺参数,即催化剂用量为FDCA摩尔数的0.10%,n(EG)∶n(FDCA)=2∶1,酯化温度为210℃,缩聚温度为240℃,缩聚时间为6h.在最佳工艺参数下,FDCA转化率为98.1%,PEF的特性黏度为0.63dL/g,数均分子量达到***的结构表征和热性能测试结果表明,所合成的物质为目标产物,且具有与传统金属催化剂合成的PEF相当的热性能.

关键词：离子液体直接酯化法生物基聚2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯

Ni-Co-B-RE(Sm、Dy、Tb)复合电极:化学沉积法制备及电催化析氢性能研究

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无机材料学报 2024年第5期39卷 467-476,I0001-I0005页

作者：景欣欣陈必清翟佳鑫袁美玲青海师范大学化学化工学院西宁810000

开发低成本、高活性的非贵金属电催化剂对电解水的实际应用具有重要意义,稀土(Rare Earth,RE)元素因其独特的电子结构成为金属催化剂改性的研究热点,但在泡沫镍(Nickel Foam,NF)基体上制备稀土复合催化剂的方法存在成本高、工艺复杂和... 详细信息

开发低成本、高活性的非贵金属电催化剂对电解水的实际应用具有重要意义,稀土(Rare Earth,RE)元素因其独特的电子结构成为金属催化剂改性的研究热点,但在泡沫镍(Nickel Foam,NF)基体上制备稀土复合催化剂的方法存在成本高、工艺复杂和耗时长等问题。本研究采用一步化学沉积法,在NF基体上制备了三种稀土复合电极Ni-Co-B-Tb/NF、Ni-Co-B-Sm/NF和Ni-Co-B-Dy/NF,对催化电极的结构和形貌进行了表征,并研究其在1 mol·L^(–1)KOH溶液中的析氢性能。结果表明,添加Sm、Dy和Tb可使电极的电子结构发生改变,改善催化剂材料的本征性质,进而提高析氢反应(Hydrogen Evolution Reaction,HER)的催化性能。其中,Ni-Co-B-Tb/NF表现出最佳的析氢性能,达到10 mA·cm^(–2)的电流密度仅需58 mV的过电位,Tafel斜率为65 mV·dec^(–1),析氢反应由Volmer-Heyrovsky步骤控制。进一步研究发现稀土浓度对电催化性能影响较大,当Tb浓度为3 g·L^(–1)时,Ni-Co-B-Tb/NF表面颗粒尺寸较小且分布均匀,暴露出更多的活性位点,有利于HER的电荷转移,析氢性能最佳。此外,经过100 h长期稳定性测试和2000次循环伏安(Cyclic Voltammetry,CV)测试后,该催化剂表现出良好的电化学稳定性。

关键词：稀土化学沉积析氢反应泡沫镍