检索结果-内蒙古大学图书馆

化工学报 2022年第6期73卷 2427-2437页

作者：管小平杨宁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

介尺度结构和介尺度机制是化工、冶金、能源等过程工程中的重要科学问题。尽管多相流数理模型在过去的几十年中已取得长足进展,但仍存在准确性依赖可调参数、模型适用性有限、计算量大等问题,难以适应当前快速发展的新工艺和新过程开发... 详细信息

介尺度结构和介尺度机制是化工、冶金、能源等过程工程中的重要科学问题。尽管多相流数理模型在过去的几十年中已取得长足进展,但仍存在准确性依赖可调参数、模型适用性有限、计算量大等问题,难以适应当前快速发展的新工艺和新过程开发的需求。实际上,基于平均化方法的多流体方程组需要若干子模型封闭,如相间作用力、聚并/破碎核函数以及湍流模型等;这些子模型决定了多流体模型的模拟准确性。从介科学角度发展介尺度物理模型为解决这些问题提供了新的思路。模型可以解析多相流非均匀结构演化的控制机制,进而改进或重构子模型。总结了基于介尺度稳定条件的两类介尺度封闭模型:一类用于封闭相间动量传递,如介尺度曳力;另一类用于封闭离散相特征参数的演化,如介尺度群体平衡模型,计算气泡或液滴尺寸。进而综述了这些模型在流化床、鼓泡塔、气升式环流反应器、搅拌槽、转定子乳化器等多相流设备中的应用,并展望了未来发展方向和关键科学问题。

关键词：多相流介尺度曳力群体平衡模型计算流体力学

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气固流态化中颗粒介尺度结构的动力学研究

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化工学报 2022年第6期73卷 2486-2495页

作者：孔令菲陈延佩王维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

气固流化床中的团聚等介尺度结构严重影响气固的整体流化特性、传热、传质和反应效率,因此介尺度结构的研究至关重要。简要回顾颗粒介尺度结构的定义与分类,然后从流体-颗粒、颗粒-颗粒之间的力和非弹性碰撞相互作用出发,总结分析了颗... 详细信息

气固流化床中的团聚等介尺度结构严重影响气固的整体流化特性、传热、传质和反应效率,因此介尺度结构的研究至关重要。简要回顾颗粒介尺度结构的定义与分类,然后从流体-颗粒、颗粒-颗粒之间的力和非弹性碰撞相互作用出发,总结分析了颗粒介尺度结构形成原因和动力学演化过程的研究现状和发展动态。重点关注细颗粒与超细纳米颗粒形成的介尺度结构,即结块,并针对结块形成原因,讨论了颗粒间范德华力计算以及结块的力平衡理论模型,提出了细颗粒介尺度结构进一步的研究方向,即研究带有颗粒-颗粒作用力的介尺度结构的动态演化规律,为精准调控介尺度结构提供理论依据。

关键词：流态化介尺度结构动力学演化多相流颗粒间相互作用力

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超低碳炼铁技术路径分析

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化工进展 2022年第3期41卷 1391-1398页

作者：朱庆山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

2060年碳中和目标既使我国钢铁工业未来发展面临巨大挑战,又为其提供了换道超车的发展机遇。本文对绿氢直接还原、氧化铁熔融还原、碱性溶液电沉积铁、酸性溶液电沉积铁的发展历史和技术现状进行了综述。在全绿电炼铁场景下,本文对各种... 详细信息

2060年碳中和目标既使我国钢铁工业未来发展面临巨大挑战,又为其提供了换道超车的发展机遇。本文对绿氢直接还原、氧化铁熔融还原、碱性溶液电沉积铁、酸性溶液电沉积铁的发展历史和技术现状进行了综述。在全绿电炼铁场景下,本文对各种技术路线的理论和实际耗电进行了估算,从技术成熟度、电耗、技术难度、应用前景等方面,对各技术路径进行了对比分析,发现碱性溶液电沉积铁电耗最低,酸性溶液电沉积铁和电供热氢气熔融还原次之。从技术难度上看,氢气直接还原、酸性溶液电沉积铁技术难度较小,且都已完成一定规模的中试,氢气熔融还原炼铁、碱性溶液电沉积铁和氧化铁熔融电解炼铁技术都还处于概念或技术发展早期阶段。综合来看,氢气直接还原、酸性溶液电沉积铁和氢气熔融还原炼铁路线可望发展成为有竞争力的超低碳炼铁技术,而碱性溶液电沉积铁和氧化铁熔融电解炼铁技术难度较大,短期内恐难以取得较大突破。

关键词：超低碳炼铁直接还原氢冶金电冶金氢气熔融还原

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“Grafting from”法制备高载量大孔弱阳离子交换层析介质

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高等学校化学学报 2024年第3期45卷 64-72页

作者：郭旺姜泽平马磊乔娟莫文清靳海波何广湘黄永东张荣月北京石油化工学院新材料与化工学院燃料清洁化及高效催化减排技术北京市重点实验室北京102617 中国科学院过程工程研究所生化工程国家重点实验室北京100190

针对大孔聚合物层析介质孔径大、比表面积低而导致的蛋白结合容量低的问题,采用“graftingfrom”策略,以大孔聚丙烯酸酯微球为基质,通过氧化还原引发甲基丙烯酸在微球表面接枝聚合,制备了高载量弱阳离子交换层析介质.研究了单体浓度、... 详细信息

针对大孔聚合物层析介质孔径大、比表面积低而导致的蛋白结合容量低的问题,采用“graftingfrom”策略,以大孔聚丙烯酸酯微球为基质,通过氧化还原引发甲基丙烯酸在微球表面接枝聚合,制备了高载量弱阳离子交换层析介质.研究了单体浓度、过硫酸钾浓度及反应温度等因素对蛋白结合容量的影响.所得介质的蛋白静态结合容量和动态结合容量分别达到252.21和157.25mg/mL;同时发现具有一定离子交换容量的该类介质能够在0.2 mol/L NaCl缓冲液中保持100 mg/mL的蛋白结合容量.将该层析介质用于鸡卵清中溶菌酶的纯化,获得了较高的纯化效率.

关键词：弱阳离子交换层析介质大孔聚合物蛋白结合容量 Grafting from法分离纯化

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热物性对混合型CPCMs固液相变特性影响模拟研究

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化工学报 2023年第5期74卷 1914-1927,F0004页

作者：代佳琳毕唯东雍玉梅陈文强莫晗旸孙兵杨超中国科学院过程工程研究所中国科学院绿色过程与工程重点实验室北京100190 中国科学院大学化工学院北京100049 北京怡和嘉业医疗科技股份有限公司北京100041 中国矿业大学(北京)化学工程与环境学院北京100083 内蒙动力机械研究所内蒙古呼和浩特010010

只有掌握基底和相变材料(PCMs)的热物性对换热特性的影响,才能准确描述混合型复合相变材料(CPCMs)储热性能及有效利用CPCMs。基于双分布(DDF)格子Boltzmann模型,验证并模拟了不同基底和PCMs固、液相的比热容和热扩散系数条件下混合型CP... 详细信息

只有掌握基底和相变材料(PCMs)的热物性对换热特性的影响,才能准确描述混合型复合相变材料(CPCMs)储热性能及有效利用CPCMs。基于双分布(DDF)格子Boltzmann模型,验证并模拟了不同基底和PCMs固、液相的比热容和热扩散系数条件下混合型CPCMs的相变换热、流动过程,归纳其对相变速率储热的影响规律。结果表明:PCMs内液体环流的自然对流换热对总的换热过程起到促进作用。基材的比热容越大,相变速率越快,能够获得更大储热量;提高基材热扩散系数有利于提高相变速率。固相PCMs比热容越小,相变速率越快,但固、液相变界面越厚,相变越不稳定,所以如果期望得到更高的相变速率可选择固相小于液相比热容的PCMs,但如果更加看重相变的稳定性优先选择固相大于液相比热容的PCMs。

关键词：复合材料数值模拟格子Boltzmann方法热物性相变

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柔性合成氨研究进展及展望

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现代化工 2025年第5期45卷 100-105页

作者：陈渤燕王月钟海军宋玺文张学瑞李庆勋中国石油天然气股份有限公司石油化工研究院北京102249 中国科学院过程工程研究所中国科学院绿色过程与工程重点实验室北京100190

介绍了柔性合成氨技术的研究进展及其在可再生能源背景下的应用前景,总结了国内外柔性合成氨技术的现状,分析了其在安全性、技术经济性及能源效率方面的优势。通过优化催化剂和工艺流程,柔性合成氨技术能够适应可再生能源的波动性,降低... 详细信息

介绍了柔性合成氨技术的研究进展及其在可再生能源背景下的应用前景,总结了国内外柔性合成氨技术的现状,分析了其在安全性、技术经济性及能源效率方面的优势。通过优化催化剂和工艺流程,柔性合成氨技术能够适应可再生能源的波动性,降低设备应力疲劳风险,提高能源利用效率。基于当前的研究进展提出了柔性合成氨技术的未来发展方向,如进一步优化反应器设计、提升系统安全性等,推动其在绿氨产业中的大规模应用。

关键词：柔性合成氨系统优化安全性经济性可再生能源

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气固流化系统多尺度跨流域EMMS建模

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化工学报 2022年第6期73卷 2514-2528页

作者：胡善伟刘新华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

气固流化床反应器是典型的具有多尺度非均匀动态结构的复杂系统。实现对该类反应器定量描述和定向调控的关键是深入了解系统内介尺度结构的形成和演化特征。能量最小多尺度(EMMS)方法为气固非均匀系统的量化表征提供了一种通用的建模思... 详细信息

气固流化床反应器是典型的具有多尺度非均匀动态结构的复杂系统。实现对该类反应器定量描述和定向调控的关键是深入了解系统内介尺度结构的形成和演化特征。能量最小多尺度(EMMS)方法为气固非均匀系统的量化表征提供了一种通用的建模思路。首先回顾了EMMS理论在构建曳力本构关系方面的应用,重点介绍了本课题组在EMMS曳力模型普适化方面所做的部分工作;随后对介尺度结构时空动态演化行为的群平衡建模方法进行了论述,并给出了群平衡和结构曳力模型相耦合的连续介质模拟框架;最后讨论了EMMS原理在预测反应器宏尺度动力学方面的应用,包括模型在不同流域的拓展、操作相图的绘制以及循环流化床的全回路稳态建模方法等。

关键词：计算流体力学曳力模型流态化多尺度介尺度能量最小多尺度

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铁酸镍/碳复合中空多壳层结构的制备及吸波性能

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高等学校化学学报 2023年第1期44卷 280-289页

作者：黄田野杨梅王江艳张少军杜江王丹郑州大学河南省资源与材料工业技术研究院郑州450001 中国科学院过程工程研究所生化工程国家重点实验室北京100190 中国科学院大学化工学院北京100049

采用次序模板法合成了单、双壳层的中空铁酸镍(NiFe_(2)O_(4))材料,通过改变前驱体溶液组成及煅烧条件等因素实现了对产物形貌的调控.在中空NiFe_(2)O_(4)颗粒表面原位包覆聚多巴胺,再经过碳化处理,制备了具有中空多壳层结构(HoMS)的NiF... 详细信息

采用次序模板法合成了单、双壳层的中空铁酸镍(NiFe_(2)O_(4))材料,通过改变前驱体溶液组成及煅烧条件等因素实现了对产物形貌的调控.在中空NiFe_(2)O_(4)颗粒表面原位包覆聚多巴胺,再经过碳化处理,制备了具有中空多壳层结构(HoMS)的NiFe_(2)O_(4)/C复合吸波材料;考察了其电磁参数,计算了其吸波性能,分析了不同复合结构对性能的影响.结果表明,中空多壳层结构能够显著降低材料的密度,而碳薄层不仅能够改善其阻抗匹配性,而且提升了材料的反射损耗性能.其中,双壳层NiFe_(2)O_(4)/C复合物的吸波性能最佳,当样品厚度为3.5 mm时,材料在8.44 GHz处反射损失最小,为-32.35 dB;当样品厚度为2.0 mm时,材料在14.01~17.69 GHz范围内反射损耗小于-10 d B,有效吸收频宽为3.68 GHz.这些优异性能主要源于独特的中空多壳层结构增加了电磁波多次反射/散射的概率,提供了更多的界面极化,实现了电磁波的快速衰减.

关键词：铁酸镍中空多壳层结构次序模板法电磁波吸收阻抗匹配

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基于疏水离子配对法制备奥曲肽缓释微球的研究

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过程工程学报 2023年第12期23卷 1646-1656页

作者：朱裕韦祎隋东霖刘静璇巩方玲马光辉中国科学院过程工程研究所生化工程国家重点实验室北京100190 中国科学院大学化学工程学院北京100049

奥曲肽(OCT)在临床上常被用于治疗肢端肥大症、胃泌素瘤等神经内分泌肿瘤以及食管胃底静脉曲张破裂出血等疾病,应用广泛。由于OCT半衰期较短,对于治疗肢端肥大症等需要长期用药的疾病,患者需要频繁给药,这导致顺应性差,因此亟须开发一... 详细信息

奥曲肽(OCT)在临床上常被用于治疗肢端肥大症、胃泌素瘤等神经内分泌肿瘤以及食管胃底静脉曲张破裂出血等疾病,应用广泛。由于OCT半衰期较短,对于治疗肢端肥大症等需要长期用药的疾病,患者需要频繁给药,这导致顺应性差,因此亟须开发一种能够提高病人依从性的长效缓释制剂。此外,奥曲肽是极易溶于水的小分子多肽药物,在制备微球的过程中易逃逸至外水相,导致微球载药量和包埋率低。本工作采用疏水离子配对(HIP)法制备了HIP-OCT复合物,考察了电荷比、pH值、温度对复合物结合率的影响,并对复合物的水溶性、解离率进行检测,从四种复合物中筛选出结合率93.77%,水溶性9.31%,解离率92.10%的十二烷基硫酸钠-奥曲肽(SDS-OCT)为最优复合物。该复合物改变了OCT的亲水性,克服了OCT在传统复乳法中包埋率低的难点。采用O_(1)/O_(2)/W复乳法结合快速膜乳化技术,在抽负压固化、药物浓度80 mg/mL、聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)浓度200 mg/mL的条件下制备了均一SDS-OCT复合物PLGA微球,粒径为28.02μm,Span值为0.776,载药量为6.51%,包埋率为72.00%。制备的SDS-OCT复合物微球体外加速释放基本符合零级释放的趋势,累计释放度接近100%;体内药效实验表明该微球在一个月内具有稳定的长效缓释作用。

关键词：疏水离子配对奥曲肽快速膜乳化 O_(1)/O_(2)/W复乳法包埋率

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ReaxFF MD模拟揭示的煤热解挥发分自由基反应的竞争与协调

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化工学报 2022年第6期73卷 2732-2741页

作者：郑默李晓霞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 中国科学院大学化学工程学院北京100049 中国科学院绿色过程制造创新研究院北京100190

挥发分自由基的行为对调控煤热解焦油产物十分重要,但实验方法直接获得其化学反应存在困难。利用化学反应分子动力学ReaxFF MD模拟方法,结合基于GPU高性能计算和化学信息学分析,研究了煤基体中挥发分自由基(基本单元)及其涉及的分子群(... 详细信息

挥发分自由基的行为对调控煤热解焦油产物十分重要,但实验方法直接获得其化学反应存在困难。利用化学反应分子动力学ReaxFF MD模拟方法,结合基于GPU高性能计算和化学信息学分析,研究了煤基体中挥发分自由基(基本单元)及其涉及的分子群(系统)在热解过程中的演化规律,着重考察了挥发分自由基参与的被稳定反应和缩聚反应在煤热解过程中的竞争协调关系。大规模ReaxFF MD模拟结果表明,随温度升高,煤热解过程可分成三个区域:被稳定反应占主导的区域、被稳定和缩聚反应竞争区域和缩聚反应占主导的区域。其中被稳定反应占主导的区域主要发生在较低温或反应前期,使得焦油收率升高;缩聚反应占主导的区域出现在高温阶段或反应后期,使得煤热解结焦加剧。当热解体系处于从被稳定反应占主导到被稳定和缩聚反应竞争激烈的转折点时,焦油收率出现最大值;当处于从两类反应竞争激烈到缩聚反应占主导的转折点时,焦炭产物开始大量生成。煤热解中挥发分自由基参与的两类相互竞争的化学反应控制着煤热解过程中焦油收率的演化,可为调控焦油生成,以进一步获得高品质化学品提供理论指导。

关键词：分子模拟化学反应介尺度煤热解挥发分自由基竞争协调

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