Polymath软件在化学工程中非均相催化反应的模拟研究
一种烯烃聚合用非均相催化剂的制备方法及应用[发明专利]
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专利名称：一种烯烃聚合用非均相催化剂的制备方法及应用专利类型：发明专利
发明人：历伟,王宁,曹禺,唐鑫,赵彬清
申请号：CN201910941603.4
申请日：20190930
公开号：CN110551243A
公开日：
20191210
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种烯烃聚合用非均相催化剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：一、将聚倍半硅氧烷与格式试剂在四氢呋喃溶液中搅拌反应1‑2h，得到第一透明溶液；二、向步骤一中所得的第一透明溶液中加入MgCl，搅拌1‑2h，得到第二透明溶液；三、向步骤二中得到的第二透明溶液中加入醇，在转速50‑5000rpm下析出固体颗粒；四、将固体颗粒滤出并充分干燥后，加入烷烃溶液，随后加入助催化剂和聚烯烃催化剂，搅拌10min‑24h后，用烷烃溶液洗涤3‑5次，干燥后得到非均相催化剂。
本申请还提供了上述非均相催化剂的应用。
本发明能提升烯烃聚合能力。
申请人：宁波大学
地址：315211 浙江省宁波市江北区风华路818号
国籍：CN
代理机构：宁波诚源专利事务所有限公司
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非均相化学反应器内流动状态数值模拟研究
非均相化学反应器内流动状态数值模拟研究一、绪论非均相化学反应器是化学工程领域中最常见的反应器之一，其主要特点是反应皆发生在气体和液体、固体界面上。
研究非均相化学反应器内流动状态，对提高反应效率、减少反应过程中的畸变、优化反应器结构等方面均有重要意义。
本文将结合数值模拟方法，对非均相化学反应器内流动状态进行探究。
二、数值模拟方法数值模拟是一种基于数学方法的计算手段，包括数值计算、数值优化、数值分析等方面，常被用于研究非均相化学反应器内的流动状态。
2.1 CFD方法CFD（Computational Fluid Dynamics）数值模拟方法，是研究流体运动的一种有效途径，主要包括 Navier-Stokes 方程、 Euler 方程等基本方程。
通过分析流体的动力学行为，揭示流体在不同区域内的流动状态，为反应器的设计和优化提供基础数据。
2.2 DEM方法DEM（Discrete Element Method）离散元方法，主要用于研究固体颗粒的运动行为，通过逐个计算颗粒的运动状态，得出固体物料的运动情况，为反应器内泥层的分布、固体物料的悬浮状态等方面提供可靠的数值模拟结果。
三、非均相化学反应器内流动状态数值模拟3.1 细胞生物质反应器流动状态模拟细胞生物质反应器是化学工程领域中最常见的非均相化学反应器之一，其主要特点是通过细胞分离、培养、扩增等过程实现对细胞生物质的生产。
在细胞培养过程中，细胞和固体颗粒组成的混合物表现为两相系统。
通过CFD方法，可以模拟反应器中细胞和固体物料的分布状况，为反应器运行的优化提供信息。
DEM方法可以用于研究固体物料的悬浮状态，评估反应器内的泥层分布，从而为反应器的设计和改进提供依据。
3.2 油水混合物反应器流动状态模拟油水混合物反应器是一种常见的非均相化学反应器，主要用于研究油水混合物在反应器内的流动和分解过程。
CFD方法可以模拟油水混合物的分布状况，通过计算反应器内各区域流体的速度、压力等参数，为反应器的设计和操作提供决策支持。
非均相催化反应的动力学研究进展
非均相催化反应的动力学研究进展动力学研究是化学领域中的重要分支之一，主要研究反应速率、反应机理以及反应动力学等相关问题。
在催化反应领域，非均相催化反应是一项重要的研究课题。
本文将探讨非均相催化反应的动力学研究进展，并对其相关研究进行概述。
一、简介非均相催化反应是指在反应中，催化剂与反应物处于不同的物理态，如固体催化剂与气体或液体反应物之间的反应。
这种反应方式广泛应用于工业生产中的催化过程，并且在环境保护以及能源转化领域有着重要的应用价值。
二、非均相催化反应的动力学研究方法1. 表面反应动力学测定方法表面反应动力学是研究非均相催化反应的重要手段之一。
通过测定反应物在催化剂表面上的吸附、解离以及反应中间体等参数，可以获得反应速率常数、反应机理以及活性位等关键信息。
常用的表面反应动力学测定方法包括逆反射红外光谱、电化学技术和原位X射线吸收光谱等。
2. 反应器设计与动力学模型建立反应器设计与动力学模型建立是非均相催化反应动力学研究的重要内容。
合理的反应器设计可以提高反应效率和选择性，而动力学模型的建立则可以揭示反应机理、解释实验现象以及预测反应行为。
常见的反应器设计方法包括催化剂固定床反应器、流动床反应器以及催化剂悬浮床反应器等。
三、非均相催化反应动力学研究的挑战与进展1. 反应物传质限制与催化剂失活问题在非均相催化反应中，由于反应物与催化剂的界面传质过程，常常会出现反应物传质受限的情况，导致反应速率下降。
此外，催化剂在长时间反应中也容易发生失活，影响催化性能。
针对这些问题，研究者们通过改变反应条件、催化剂结构以及添加助剂等方式，不断寻找改善催化反应性能的方法。
2. 动力学模型复杂性与多相反应机理研究非均相催化反应的动力学模型通常比较复杂，涉及到多个反应步骤和中间体，因此，建立准确的动力学模型是一个具有挑战性的任务。
同时，多相反应机理研究也是非均相催化反应动力学研究中的难点之一。
通过采用理论计算、实验分析以及模型拟合等手段，研究者们正在努力解决这些问题。
非均相催化剂的设计及应用研究
非均相催化剂的设计及应用研究
在当今化学领域中，催化剂是一种重要的化学物质，非均相催化剂的设计和应用研究越来越得到大家的关注。
它不仅可以促进化学反应的进行，还可以提高反应速率和选择性，使得反应得以更有效地发生，因此，它在许多领域很受欢迎。
非均相催化剂是一种将固体催化剂悬浮在液体反应体系中的催化剂。
相对于均相催化剂，非均相催化剂有许多优势，如稳定性高，易于物相分离，选择性更好，可以解决均相催化剂必须熔点低、可溶的局限性等问题。
为了实现非均相催化剂的快速发展，设计和制备高效的催化剂变得尤为重要。
其中，催化剂的载体和活性组分的选择是设计非均相催化剂的关键。
目前，许多催化剂的载体选用的是氧化物材料，如硅胶、氧化铝和氧化钛等。
而包括贵金属、氧化物和碱金属等在内的活性组分则常被用来催化各种反应。
除此之外，了解催化剂表面及其催化反应机理同样是调控催化剂活性和选择性的重要因素。
研究表明，催化反应的速率基本取决于催化剂表面存在的活性位点。
因此，在催化剂设计方面，根据各种催化反应的活化能、反应类型、反应物的大小和排列等各种因素，进一步提高非均相催化剂的催化活性和选择性成为一个热门的研究方向。
虽然非均相催化剂的设计和应用已经在许多领域得到了成功应用，但目前仍存在许多挑战，例如催化剂的稳定性和催化剂表面的选择性等问题。
因此，未来的研究应集中于这些问题的解决和改进。
同时，精细的催化剂设计和制备、表面性质的研究和了解催化反应机理等也是未来进行非均相催化剂研究的重要方向。
总之，非均相催化剂在化学领域中具有广泛的应用前景和极高的研究价值，因此开展非均相催化剂的相关研究，会极大地推动我国在化学催化领域的发展。
非均相催化反应的模拟研究
非均相催化反应的模拟研究随着化学反应工程的发展，非均相催化反应的模拟研究越来越受到关注。
非均相催化反应是指气相或液相中的反应物在催化剂的作用下，在固体催化剂的表面发生化学反应。
由于反应物和催化剂之间的物理状态不同，反应机理往往较为复杂，因此需要进行模拟研究以更好地理解反应过程和优化反应条件。
1. 催化剂表面结构对反应的影响催化剂表面结构对反应的影响是非均相催化反应模拟研究中的一个重要方面。
在催化剂表面上，活性位点通常是由未饱和键或孤对电子形成的。
通过计算分析不同催化剂表面上活性位点的能量，可以确定哪些位置更容易成为反应物的吸附位点，并探究不同吸附位点对反应机理的影响。
此外，还可以研究不同催化剂表面的酸碱性质以及孔隙结构等因素对反应选择性和反应速率的影响。
2. 反应动力学和热力学的研究反应动力学和热力学的研究是非均相催化反应模拟研究中的另一个重要方面。
反应动力学研究主要包括反应速率、反应路径、中间物种和副产物的形成等方面。
在研究反应速率时，需要考虑反应物的吸附和解除过程、表面反应、非表面反应和催化剂失活等因素。
其中，反应物与催化剂之间的吸附和解除过程对反应速率的影响尤为重要。
热力学研究则主要关注反应的热力学性质，如反应热、反应焓、反应熵和自由能等。
这些参数可以帮助我们理解反应体系的热力学稳定性以及反应机理。
例如，在研究反应热时，可以确定反应的热力学稳定性，获得反应的放热性质，并探究不同反应物、催化剂和反应条件对反应热的影响。
3. 模拟方法的选择和优化在进行非均相催化反应的模拟研究时，需要选择合适的计算方法和软件工具。
目前常用的方法包括密度泛函理论（DFT）、粗粒化模拟和分子动力学模拟等。
其中，DFT方法可以精确计算催化剂表面的电子结构和反应物的吸附能，但计算成本较高；而粗粒化模拟和分子动力学模拟则可以通过简化系统和加速计算，实现对反应过程的模拟。
选择合适的模拟方法和计算软件对于模拟研究的准确性和效率都至关重要。
化学反应器模拟与优化的常用工具与方法
化学反应器模拟与优化的常用工具与方法化学反应器模拟与优化是现代化学工程领域的重要研究方向。
通过模拟和优化化学反应器的运行过程，可以提高反应的效率、选择合适的操作条件，并减少生产成本。
本文将介绍一些常用的工具和方法，用于化学反应器模拟与优化。
1. 流程模拟软件在化学反应器模拟与优化过程中，流程模拟软件是不可或缺的工具。
目前市场上存在许多强大的流程模拟软件，如Aspen Plus、HYSYS、COMSOL Multiphysics等。
这些软件具有强大的计算和模拟功能，可以对复杂的化学反应过程进行仿真和优化。
通过输入反应物料的性质、反应条件、反应机理等参数，流程模拟软件可以预测反应器的性能指标，并帮助工程师选择最佳的操作条件。
2. 反应动力学模型反应动力学模型是化学反应器模拟与优化的关键。
基于反应机理和实验数据，可以建立数学模型来描述反应的速率和转化率。
常用的反应动力学模型包括平衡反应模型、经验动力学模型和基于反应机理的模型。
平衡反应模型假设反应达到平衡，速率与反应物浓度成正比。
经验动力学模型根据实验数据拟合得到，适用于缺乏反应机理的情况。
基于反应机理的模型则基于反应物质的元素平衡和反应步骤，可以精确地预测反应过程。
根据具体反应的要求，选择适合的动力学模型非常重要。
3. 多目标优化算法化学反应器的优化往往涉及多个目标函数，例如最大化产率、最小化副产物生成等。
为了解决这类多目标优化问题，常用的工具是多目标优化算法。
多目标优化算法可以在不同的操作条件下生成一系列的解，形成一个Pareto前沿。
这些解对应了不同的操作方式，工程师可以根据具体需求选择最合适的解。
常见的多目标优化算法包括遗传算法、粒子群优化算法和模拟退火算法等。
这些算法采用不同的数学模型和搜索策略，可以帮助工程师寻找到全局最优解或近似最优解。
4. 可视化工具化学反应器模拟与优化通常涉及大量的数据和信息。
为了更好地理解和分析模拟结果，可视化工具起着重要的作用。
化学工程中的催化反应过程建模与优化
化学工程中的催化反应过程建模与优化催化反应是化学工程中的重要过程之一，它在许多化工领域中起着至关重要的作用。
催化反应的目的是通过催化剂的作用，提高化学反应的速率和选择性，从而实现高效的转化和利用化学物质。
然而，催化反应的过程十分复杂，需要深入理解反应机理和动力学，才能进行合理的建模与优化。
催化反应的建模是指将催化反应的物理和化学过程转化为数学模型，以描述反应物质的浓度、反应速率、温度等关键参数的变化规律。
建模的过程需要考虑多个因素，包括反应物的物理性质、反应机理、催化剂的性质以及反应条件等。
通过建立合理的模型，可以预测反应的动力学行为，指导反应的优化和工艺设计。
催化反应的建模可以采用不同的方法，常用的方法包括动力学模型、传递模型和多相模型等。
动力学模型是一种描述反应速率与反应物浓度之间关系的模型，通过实验数据拟合可以得到反应的速率常数和反应级数等参数。
传递模型是一种描述反应物质传递过程的模型，包括质量传递、热传递和动量传递等。
多相模型是一种描述多相反应体系的模型，考虑了反应物质在不同相之间的传递和转化过程。
催化反应的优化是指通过改变反应条件和催化剂的性质，提高反应的效率和选择性。
优化的目标可以是最大化产物的收率、最小化催化剂的使用量或者最大化反应速率等。
优化的方法可以采用实验设计和数值优化两种途径。
实验设计是通过设计合理的实验方案，系统地调查和优化反应条件和催化剂的性质。
数值优化是通过数学方法，寻找使得优化目标函数达到最优的反应条件和催化剂的性质。
在催化反应过程的建模与优化中，还需要考虑一些特殊的问题。
例如，催化剂的失活和再生问题是一个重要的研究方向。
催化剂在反应过程中会因为物理和化学变化而失活，导致反应速率下降。
因此，如何有效地再生催化剂，延长其使用寿命，是一个关键的问题。
此外，催化反应过程中的传热和传质问题也需要加以考虑。
传热和传质过程对反应速率和选择性有着重要影响，因此需要进行合理的传热和传质模型建立与优化。
化学工程中的过程建模和仿真技术研究
化学工程中的过程建模和仿真技术研究一、引言化学工程是一门专门研究化学反应的学科，其研究对象包括化学反应的基础理论、新型反应器的设计、过程控制技术等。
在化学工程领域中，过程建模和仿真技术是研究的重点之一，其主要目的是为了实现工业生产的优化和自动化控制等，提高生产效率和产品质量。
二、过程建模技术在化学工程中，过程建模技术是重要的一环，所谓过程建模，就是将一个化学工程的全过程分解成几个相对独立的部分，并建立它们之间的关系模型，以实现对该化学过程的有效控制、优化和改良等。
在过程建模的过程中，通常需要进行以下几个步骤：1.确定建模目标：首先需要明确要建立哪些部分的模型，以及这些模型需要实现哪些目标。
2.收集实验数据：通过实验和现场数据采集等方式，收集与建模有关的数据，这些数据包括物理性质、反应运动方程、反应机制等。
3.建立数学模型：建立化学反应和物质传输等运动方程的数学模型，通常采用质量守恒方程和动量守恒方程等。
4. 模型求解：使用数值计算方法对建立的模型进行求解。
5. 模型验证：用实验数据或者现场数据对建立的模型进行验证。
在化学工程领域，过程建模技术已经广泛应用于各种化学反应的模拟和预测，具有非常重要的应用价值。
三、仿真技术化学过程的仿真技术是一种涉及到物理过程的实时演示和反应的技术,利用计算机技术对化学过程进行模拟和预测等。
该技术能够快速并且准确地评价化学过程的操作和系列物理及化学特性，从而进行最优化设计和自动控制。
化学工程中的仿真技术主要分为离散事件仿真（DES）和连续仿真（CES）两种类型。
其中离散事件仿真是指模拟系统中的各种离散事件，如物流、人员移动、机器操作等，是对非连续性的过程进行仿真；连续仿真则是指模拟系统中的连续过程，如液体、气体等的传输过程，是对连续性的过程进行仿真。
在化学工程中，仿真技术可以帮助工程师和科学家们了解化学过程，快速提高设计质量，减少生产成本和环境影响等，同时还可以消除设计复杂性和提高系统效率和可靠性。
非均相催化聚合
非均相催化聚合
非均相催化聚合是指反应物与催化剂不完全或完全不在同一个相内的催化过程。
非均相催化聚合的作用机理与均相催化不同，其催化作用发生在不同的界面上。
从化学角度来看，均相催化和非均相催化的本质在于催化过程的差异。
理论上，所有的均相催化都有相应的非均相催化对应，反之亦然，但目前仍有很多均相催化和非均相催化实际上是不能对应的。
以制备1-癸烯齐聚物为例，该方法使用1-癸烯单体、层析硅胶载体负载Et_2AlCl的催化剂以及水或甲醇作促进剂，在0-54℃的条件下混合搅拌反应24小时，经过过滤除去催化剂，再经过分馏提纯得到1-癸烯齐聚物。
该方法通过聚合体系的非均相化，降低了产品中的氯、氟含量，使催化剂与产品能分离、回收重复利用，减少了环境污染。
非均相催化聚合在化工、材料等领域有广泛的应用，可根据不同的反应物和催化剂选择合适的非均相催化聚合方法。
非均相催化剂的制备及其催化性能研究
非均相催化剂的制备及其催化性能研究非均相催化剂是一种常用的催化材料，能够在许多领域中实现高效的反应转化。
这类催化剂通常由活性组分和载体组成，在制备过程中需要考虑催化活性、表面和形貌等方面的影响因素。
本文将探讨非均相催化剂的制备方法及其催化性能的研究进展。
一、非均相催化剂的制备方法目前，非均相催化剂的制备方法主要包括溶胶-凝胶法、共沉淀法、水热合成法、气相沉积法、水热合成法等。
这些方法的不同之处在于催化剂的形貌、粒度和组成会因方法的不同而产生差异。
1、溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种常用的催化剂制备方法。
此法将母溶液中的活性组分溶解在溶剂中，然后将载体悬浮在其中。
随后，通过控制各种条件，如温度、pH值、浓度等，调节反应过程中的各种条件，使得溶胶稳定在溶胶-凝胶体系中，形成基于载体的催化剂。
使用这种方法制备的催化剂表面积较大，可以提高催化剂活性和选择性。
2、共沉淀法共沉淀法是一种通过沉淀重阴离子的方法制备催化剂。
此法中，一般采用的是复合离子、渗透子或配体等多种组分，重阴离子则通过共沉淀形成。
在制备催化剂的过程中，需要及时破碎块体或清洗、还原处理等多步骤，以获得活性组分较为均匀的催化剂。
共沉淀法制备的催化剂表面比较光滑，形貌规则。
3、水热合成法水热合成法是一种通过水热反应来制备催化剂的方法。
这种方法在制备过程中采用了热、压力等多个参数来控制反应过程的速率和严密性，从而获得具有活性组分的载体。
此法制备的催化剂有较高的活性和比表面积，但形貌不太规则。
4、气相沉积法气相沉积法是一种通过高温高压、辐射等条件下将气相中的原料直接沉积形成催化剂的方法。
这种方法制备的催化剂质量较高，但因涉及到较高的温度和压力，制备过程较为复杂。
二、非均相催化剂的催化性能研究非均相催化剂的催化性能主要与催化剂的活性、选择性和稳定性相关。
在不同的反应体系中，催化剂的制备方法、表面形貌和组分比例等因素均会对其催化性能产生较大的影响。
1、活性非均相催化剂的活性与催化剂的形貌、比表面积、载体性质、活性组分的结构和分布状态等都有关。