煤加氢气化过程热力学研究

对煤加氢气化直接生成CH4过程进行了热力学分析，主要分析了反应温度和压力对加氢气化反应的平衡常数和平衡转化率的影响。结果表明，降低温度和增加压力在热力学上有利加氢气化反应的进行。根据实际反应条件，讨论了煤加氢气化反应的最佳操作条件，为煤直接转化的工业设计和放大实验提供最基本的热力学数据和热力学依据。     

3,6-二氯水杨酸合成反应热力学性质的计算化学分析

利用密度泛函理论（DFT）的B3LYP方法对Kolbe-Sclamitt羧化法合成3,6-二氯水杨酸进行了热力学分析,在6-311++g（3df,3pd）水平上优化计算了反应物与产物的几何构型与电子分布,经振动频率分析后计算了反应温度300～600 K下各物质的总能量与热力学参数,得到了主副反应的焓变、吉布斯自由能变以及平衡常数。结果表明,Kolbe-Schmitt主副反应均为放热反应,主反应在低温低压下不能自发进行,而副反应在常压下就可进行,在热力学上是完全可行的。平衡常数的分析表明反应为可逆反应,CO₂压力的增加有利于平衡的正向移动,而副反应生成的2,5-二氯苯酚则导致平衡逆向进行。     

双酚A与双酚B的结构与性质量化

利用量子化学密度泛函理论,采用B3LYP方法在6－311++G(d,p)水平上计算了双酚A的分子结构和电子结构.对双酚A的几何构型、键级、光谱、净电荷布居等进行分析,结合前线轨道理论研究了分子的稳定性和反应活性,同理推导了双酚B的相关性质.利用不同的计算方法研究2种分子的热力学性质,同时给出不同温度的热力学性质参数.     

微波辅助生物柴油生产的一体化计算

多物理场仿真动态计算对于优化微波化学加热反应体系的生产工艺,避免高功率微波带来的安全问题起到极其重要的作用.然而目前大多数微波加热化学反应的多物理场模型仅引入电磁和热传模块进行分析,且将电磁、热力学等物性参数视为常量而忽视了反应体系中各组分和温度变化对物性参数的影响,从而影响到模型的可靠性和准确性.本工作在以往模型的基础上,利用最近提出的简化且精度更高的介电系数表达式,通过引入化学反应工程和传质的计算来对电磁、热力学等物性参数随着反应体系浓度和温度的变化进行自适应实时更新,同时考虑了自然对流对传热和传质的影响.新模型避免了以往模型需要手动更新参数、介电系数表达公式复杂、热力学参数仅根据反应组分变化更新而无法获得更多化学反应模块信息、忽略液体自然对流对温度扩散的影响的弊端,实现了微波促进生物柴油生产的一体化计算.通过实验测量的温度分布验证了模型的合理性和准确性.     

甲苯和间戊二烯合成2,6-二甲基萘反应的热力学分析

采用Th inh法对甲苯和间戊二烯为原料合成2,6-二甲基萘过程中烷基化、环化、脱氢及异构化等各步反应进行了热力学计算,验证了其在热力学上的可行性,并得到了不同温度下各步反应的标准摩尔焓和平衡常数,得出热力学条件下各步反应的最佳条件。通过分析认为将脱氢和异构化两步耦合为一步在热力学上是可行的。     

乙酸和乙醇气相酯化的热力学平衡

从热化学数据出发,用热力学方法对乙酸和乙醇气相酯化的化学平衡以及温度、反应物配比等因素对平衡的影响进行探讨,说明了气相酯化反应在热力学上占优势。     

冶金热力学计算软件的开发

在冶金热力学研究中,一般会碰到很多热力学数据及其计算分析,为快速精确地进行热力学计算,利用VC＋＋语言的计算功能,研制了基于数据库信息的冶金热力学计算软件。软件数据库中存储了冶金研究中常用物质的热力学性质参数供用户使用并且该数据库可根据用户的需求进行扩充。用户可利用数据库中热力学数据进行冶金过程反应的热力学计算,得到如反应吉布斯自由能、反应热及反应平衡常数等基本热力学参数并将计算结果生成数据文件作为绘图软件的输入。     

硝酸锌与组氨酸固液反应的热动力学

用微热量计对硝酸锌与组氨酸在水中的固液反应进行了热动力学研究。通过实验和计算得出该反应的热力学参数(活化焓、活化熵及活化自由能)、速率常数和动力学参数(活化能、指前因子及反应级数)。将温度改变对该反应的影响及配合物的合成条件进行了讨论。     

谈热力学方法估算化学反应的反应温度

对环已醇催化脱氢制备环己酮的反应进行了热力学分析,利用热力学数据估算了谈反应的最低反应温度,综合考虑反应转化率,反应速平以及能耗问题,确定了适宣的反应温度范围为220～240℃;并结合生产实际,指出环己醇催化脱氢反应的生产工艺有待进一步改进。     

平衡态电弧等离子体统计热力学属性的计算

以热力学平衡和化学平衡假设为前提,在求解电弧等离子体统计热力学参数的基本原理的基础上,考虑了粒子激发态的影响,得到精确的粒子配分函数,进而运用德拜模型将等离子体粒子相作用的影响包含在内,从化学平衡方程得到氮气和氩气平衡态电弧等离子体内部粒子成分与温度、气压的函数,并以此计算获得相应的统计热力学参数.利用此方法计算出了不同气压条件下(0.01、0.10、0.30、0.50、1.00MPa)、不同温度范围内(300～40 000K)氮气和氩气电弧等离子体热力学参数,并与以往文献中的部分结果进行了对比与分析.结果表明,在15 000K以内统计热力学参数的计算结果良好,随着温度的继续升高,计算结果产生了误差,误差主要来源于配分函数计算方法和德拜修正带来的计算精度的差异.     

多环芳烃中苯的形成机理研究

为了研究多环芳烃中苯的形成过程,设计了3条可能的反应路径,采用Gaussian09中密度泛函的理论和UB3LYP/6-31++G(d,p)基组进行计算,以此为基础对苯的形成过程进行研究.对反应物,产物的几何构型进行优化,通过TS方法寻找过渡态,并用IRC路径分析验证了过渡态的可靠性.计算了不同温度下的反应的热力学参数,进行了热力学和动力学分析,结果表明:在不同温度下,路径1,2,3的ΔH均小于零,是放热反应,随着反应温度增加,焓变减少,反应放热增多,且路径1,2的ΔG均小于零,反应可自发进行,随着温度增加,反应物转化率变大,而路径3的ΔG大于零,反应基本不会进行.比较3个反应路径的活化能,所需活化能的大小顺序为1<3<2,因此路径1是最可能的反应路径.     

丙烯环氧化反应产物分离工艺研究

开发了丙烯环氧化反应产物的分离工艺流程。采用共沸精馏方法分离水和丙二醛单甲醚，并以UNIFAC热力学方程作为物性计算方法进行了全流程模拟计算，给出了相应的工艺参数，并证明了所开发的工艺流程技术上是先进可行的。     

超临界甲醇法连续制备生物柴油工艺研究

作为清洁可再生的绿色能源,生物柴油的制备技术和生产工艺引起越来越多的关注。在超临界甲醇制备生物柴油工艺的基础上,为了降低生产成本、提高产品质量,文中利用实验室自制的盘管式反应器连续化制备生物柴油,通过考察稳定时间、反应温度和进料流量对产物产率的影响,发现在120 min后产率趋于稳定并达到最大值,其随着温度的增加、进料流量的减小而增大。同时,对超临界酯交换反应的热力学行为进行研究,计算溶解度参数,结果表明温度越高,反应物的溶解度参数越接近,越有利于反应进行。     

外电场下SDB基本单元的氢氚取代的热力学研究

采用密度泛函B3P86方法在6-311G基组水平上对聚苯乙烯-二乙烯基苯(Polystyrene-Divinylbenzene SDB)单元结构分子在外场下的结构进行优化。根据热力学原理,研究了外场下SDB分子的氢氚取代反应的热力学性质,计算得到外场下SDB单元结构氢氚取代反应在不同温度下的标准生成自由能函变、反应平衡常数及氢氚反应的平衡压力比。表明T_2(g)+SDB_((H2))(s)→H_2(g)+SDB_((T2))(s)氢氚取代反应随外场的增加,在反应热力学上有利于正向反应的进行。     

低品位钼精矿的浸出反应研究

采用次氯酸钠作浸取剂研究了最佳的浸取条件,并做了浸出反应热力学和动力学分析.实验结果表明,浸取低品位钼矿的最佳工艺参数:液固比L∶S为17∶1,浸取温度为30℃,浸取时间为1h,浸取率为83.40%.浸出反应的△G0值为负值,从热力学角度看,次氯酸钠体系理论上能够对低品位钼矿等进行氧化分解,动力学结果表明:浸出反应符合Arrhenius经验式,反应活化能Ea=13.8 kJ/mol,该浸取反应可以进行.该浸取反应可以进行.     

变温热源热管式热电制冷器结构设计和性能分析

基于有限时间热力学理论,设计了一种冷却空气的通道结构,建立了基于热管散热的变温热源热电制冷器有限时间热力学模型.通过数值模拟方法对装置冷、热端热阻进行了分析,得到了沿管道流动方向制冷模块冷、热端温度和冷空气温度的变化规律;以制冷率密度和制冷系数为性能指标,分析了输入电流、入口温度、空气流速等关键运行参数和模块填充系数、...     

多区域耦合分布参数系统辨识与应用

根据北极雪、冰及海水各层温度变化特征,建立多区域温度场耦合热力学系统及各区域热力学参数辨识模型.利用区域分解法论述了北极雪、冰及海水各子区域温度场耦合热力学系统弱解的存在性、关于热力学参数的依赖性及可辨识性.构造优化算法,根据实测温度数据计算了北极雪、冰及海水各区域的热力学参数,得到北极雪、冰、海水各层温度分布的数值计算结果,并同实测结果进行了对比,表明了该算法的有效性.     

诺氟沙星与牛血清白蛋白相互作用的研究

用荧光光谱法研究了诺氟沙星(Norfloxacin)与牛血清白蛋白(BSA)的相互作用.确定了诺氟沙星与牛血清白蛋白的荧光猝灭机制为静态猝灭.通过测定和计算不同温度下该结合反应的结合常数和结合位点数,并根据热力学方程求得了结合反应的热力学参数,讨论了两者间的主要作用力类型是范德华力和氢键.同时采用同步荧光技术考察了诺氟沙星对BSA构象的影响.     

盐酸对硝酸铵热分解的影响

利用C80微量量热仪测定了纯硝酸铵、混有盐酸的硝酸铵在热分解过程中的反应和放热特性.比较了纯硝酸铵热分解反应和加入盐酸后硝酸铵发生热分解反应的不同机理.根据实验测得的热分解反应热流速计算得到热分解反应的化学动力学和热力学参数.结果表明,盐酸对硝酸铵的热分解具有催化作用,其反应活化能小于纯硝酸铵的反应活化能.根据热爆炸理论,利用反应的化学动力学和热力学参数计算得到混有盐酸的标准包装硝酸铵的自加速分解开始温度.     

基于Lingo的铁氧化物还原反应热力学数据的最优拟合

根据铁氧化物还原反应热力学计算模型,以广泛引用的纯物质热力学数据为基础参数,计算出精确的标准反应吉布斯自由能和平衡还原势热力学散点数值.以数学建模软件Lingo11为平台,并结合Baur-GlaessnerDiagram的热力学限制性条件,进行了还原热力学数据的约束性最优化拟合,得出铁氧化物还原过程的16个G-T近似公式和8个298K下的反应焓变.实验研究表明,自由能近似公式能完全满足热力学限制条件,拟合后的CO和H2还原铁氧化物的三相共析温度为576℃,此时平衡还原势分别为5070%和7583%,CO和H2还原能力大小的转换温度点为819℃.