微通道反应器的应用研究文献检索样本

资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。课题名称:微通道反应器在有机合成中的应用研究第一部分:课题介绍微通道反应器亦即微反应器,是一种利用精密加工技术制造的特征尺寸在10到300微米(或者1000微米)之间的微型反应器。微反应器是一种连续流动的管道式反应器。微反应器的”微”表示工艺流体的通道在微米级别,而不是指微反应设备的外形尺寸小或产品的产量小。微反应器中能够包含有成百万上千万的微型通道,因此也实现很高的产量。微反应器技术由于其在化学工业中的成功应用而引起越来越广泛地关注。它包括化工单元所需要的混合器、换热器、反应器、控制器等,可是,其管道尺寸远远小于常规管式反应器。微反应器内部是由直径为10～500μm的很多微管并联而成,有极大的比表面积,由此带来的根本优势是极大的换热效率和混合效率。换句话说,能够精确控制反应温度和反应物料按精确配比瞬时混合。这些都是提高收率、选择性、安全性,以及提高产品质量的关键因素。微反应器设备根据其主要用途或功能能够细分为微混合器,微换热器和微反应器。由于其内部的微结构使得微反应器设备具有极大的比表面积,可达搅拌釜比表面积的几百倍甚至上千倍。微反应器有着极好的传热和传质能力,能够实现物料的瞬间均匀混合和高效的传热,因此许多在常规反应器中无法实现的反应都能够微反应器中实现。当前微反应器在化工工艺过程的研究与开发中已经得到广泛的应用,商业化生产中的应用正日益增多。其主要应用领域包括有机合成过程,微米和纳米材料的制备和日用化学品的生产。在化工生产中,最新的Miprowa技术已经能够实现每小时上万升的流量。经过文献检索对微反应器在化工工艺过程的研究与开发应用的检索,能够了解当前科学研究领域在微反应方面的最新进展,有助于相关课题的研究。第二部分:检索报告部分万方数据库检索词:微通道反应器微反应器微反应有机合成检索式:微通道+微通道反应器+微反应器+微反应检索结果:205篇论文选取其中25篇1【篇名】微通道反应器内氢气催化燃烧【作者】曹彬,陈光文,袁权等【作者单位】中国科学院大连化学物理研究所,辽宁,大连,116023【出处】化工学报,JOURNALOFCHEMICALINDUSTRYANDENGINEERING(CHINA),55(1)【ISSN】0438-1157【页码】42-47【摘要】在微尺度化学反应器内对氢气/空气催化燃烧反应进行了研究,考察了操作条件对反应行为的影响,并建立相应的数学模型,同时也对该类反应器应用于强放热反应过程的动力学研究进行初步的探讨.实验过程中H2入口浓度为3%(mol)～15%(mol),结果表明微通道反应器可使处于爆炸极限内的氢氧催化燃烧反应在高空速、低压降、等温及动力学控制区内安全地进行.在H2入口浓度8%(mol)、反应温度150℃、空速1.0×106h-1条件下,转化率高达90%.2【篇名】微反应器研究及展望【作者】郑亚锋,赵阳,辛峰等【作者单位】天津大学化工学院,天津,300072【出处】化工进展,CHEMICALINDUSTRYANDENGINEERINGPROGRESS,23(5)【ISSN】1000-6613【页码】461-467【摘要】综合概括了微反应器(微通道反应器)的基本概念,把微反应器与其它微通道设备相区别;从化学反应工程的角度按气固相催化微反应器、液液相微反应器、气液相微反应器和气液固三相催化微反应器等类型对各种新型微反应器予以简略而突出的介绍;从其几何特性出发系统而深入地阐述了微反应器具有的一系列超越传统反应器的独特优越性;简略介绍了微反应器的制作、研究现状和展望.3【篇名】微通道反应器中反应沉淀过程的工艺研究【作者】向阳,王琦安,杨旷等【作者单位】北京化工大学,教育部超重力工程研究中心,北京100029【出处】高校化学工程学报,JOURNALOFCHEMICALENGINEERINGOFCHINESEUNIVERSITIES,23(3)【ISSN】1003-9015【页码】474-479【摘要】采用Y型和线型微通道反应器,成功制备出平均粒径为35～110nm、无因次方差为0.2～0.3的纳米BaSO4颗粒:同时利用TEM、BET及XRD分别对微反应器和普通反应釜合成的硫酸钡粉体性质进行了表征.实验结果表明,反应物流量增大,混合效率提高,平均粒径及方差下降;初始浓度或体积流量比增加,粒径下降:在相同的工艺条件下,经过较大尺寸Y型微反应器制备的颗粒粒径及方差略大于小尺寸Y型合成的,而线型微反应器合成的产物粒子粒径最小.4【篇名】微通道反应器中催化裂解合成N,N-二甲基丙烯酰胺新工艺研究【作者】韩非,余武斌,李郁锦等【作者单位】浙江工业大学,绿色化学合成技术国家重点实验室培育基地,浙江,杭州,310032;中国科学院大连化学物理研究所,辽宁,大连,116023【出处】高校化学工程学报,JOURNALOFCHEMICALENGINEERINGOFCHINESEUNIVERSITIES,23(1)【ISSN】1003-9015【页码】166-170【摘要】N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)是一种具有广泛开发应用前景的精细化工原料,在石油开采、纤维塑料改性、精细化工、生命科学等领域有广阔应用前景.研究了微通道反应器中以3-(N,N-二甲氨基)-N,N-二甲基丙酰胺(DMDA)为原料、四丁基溴化铵(TBAB)为催化剂合成DMAA的催化裂解新工艺.考察了催化剂用量、体积流速、反应温度对DMDA单程转化率的影响.优化选择了较优工艺参数组合:催化剂用量m(TBAB):m(DMDA)为O.02,体积流速O.24mL·min-1,反应温度270℃,DMDA单程转化率达17.O%,时空转化率(STC)达2.36×109mol·m-3·h-1.微通道反应器中时空收率是常规反应器的1500倍.5【篇名】微通道反应器在合成反应中的应用【作者】穆金霞,殷学锋【作者单位】浙江大学化学系,杭州,310027【出处】化学进展,PROGRESSINCHEMISTRY,20(1)【ISSN】1005-281X【页码】60-75【摘要】微流控学(microfluidics)是在微米级结构中操控纳升至皮升体积流体的技术与科学,是近来迅速崛起的新交叉学科.流体在微流控芯片微米级通道中,由于尺度效应导致了许多不同于宏观体系的特点,例如分子间扩散距离短、微通道的比表面积大、传热和传质速度快等,促进了微流控芯片在有机合成反应中的发展.本文总结了微通道反应器的特点、微通道反应器中常见的流体驱动技术和微通道中流体的混合技术.经过一系列在微流控芯片中进行的有机合成反应,包括液-液均相反应、催化反应、相转移反应和异常激烈的有机合成反应等,进一步说明了微通道反应器同时具有微量和连续流动的优点.微通道反应器的发展不但在合成路线的优化方面有重要意义,而且有助于相关化学工业过程的改进.6【篇名】微通道反应器中二氯丙醇环化反应【作者】张跃,李津石,严生虎等【作者单位】常州大学精细化工研究所,江苏常州,213164【出处】化工进展,ChemicalIndustryandEngineeringProgress,31(1)【ISSN】1000-6613【页码】189-192【摘要】研究了微通道反应器内二氯丙醇的环化制备环氧氯丙烷的反应,考察了反应温度、原料配比、停留时间等单因素对环氧氯丙烷收率的影响。实验确定了较优的工艺参数组合:环化反应温度50℃,二氯丙醇与氢氧化钠的摩尔比1∶1.2,停留时间45s,NaOH质量分数20%时ECH的收率达到95.2%。在微通道反应的时空转化率要比常规反应高出两个数量级。与传统的工艺方法相比,微通道反应中环氧氯丙烷的收率提高了10%,降低了过程的能耗,废水排放量减少了45%。7【篇名】微通道反应器内氯苯硝化反应研究【作者】余武斌,高建荣,李郁锦等【作者单位】浙江工业大学,绿色化学合成技术国家重点实验室培育基地,浙江,杭州,310032【出处】精细化工,FINECHEMICALS,27(1)【ISSN】1003-5214【页码】97-100【摘要】在微通道反应器内对氯苯硝化反应进行了研究,考察了氯苯与硝酸的摩尔比、体积流速、反应温度等对单程转化率及选择性的影响.实验选择了较优工艺参数组合:n(氯苯):n(硝酸)=1:1.3,n(硝酸):n(硫酸)=1:3,氯苯体积流速0.5mL/min,反应温度80℃,氯苯单程转化率达74.8%,n(邻硝基氯苯):n(对硝基氯苯)=0.56:1,时空转化率(STC)达4.07×10~9mol/(m~3·h).微通道反应器内,时空转化率是常规反应器的3.08×10~4倍.8【篇名】微通道反应器内乙苯连续氧化反应工艺研究【作者】严生虎,沈卫,张跃等【作者单位】常州大学化工设计研究院,江苏常州,213164【出处】现代化工,ModernChemicalIndustry,32(4)【ISSN】0253-4320【页码】94-97【摘要】研究了在”心型”结构微通道反应器内乙苯与过氧化氢反应连续合成苯乙酮的氧化工艺过程,考察了乙苯与催化剂醋酸钴的摩尔比、停留时间、溶剂量、反应温度等对单程转化率及选择性的影响.在典型的工艺条件下,n(醋酸钴)∶n(乙苯)=13％.停留时间70s,促进剂Br/Co=1.75,V(冰乙酸)/V(乙苯)=10∶1,温度为100℃,乙苯的转化率达到30.7％,苯乙酮的选择性达到100％.9【篇名】微通道连续流反应器用于传统搅拌釜的工艺改造【作者】谷杰,王名贤,陈文霆等【作者单位】北京乐威泰克医药技术有限公司,北京,102206;康宁中国(上海)管理有限公司,上海,40【出处】现代化工,ModernChemicalIndustry,32(3)【ISSN】0253-4320【页码】71-73,75【摘要】采用康宁公司的G1微通道连续流反应器对传统的HATP搅拌釜工艺进行了改造和优化,考察了溶剂使用、反应温度、反应物摩尔当量、流速等对反应的影响,进一步优化了工艺条件.改进后的工艺产品质量分数可达98％,目标产物收率近100％,可实现年产30tHATP,不再使用任何有机溶剂,实现了整个工艺过程的零排放连续操作.10【篇名】微通道反应器内异辛醇混硝化过程行为【作者】沈佳妮,赵玉潮,陈光文等【出处】中国化学工程学报(英文版),CHINESEJOURNALOFCHEMICALENGINEERING,17(3)【ISSN】1004-9541【页码】412-418【摘要】Inthispaper,thenitrationcharacteristicofalcoholswithmixedacidforthesynthesisofenergeticmaterialsinastainlesssteelmicroreactorwasinvestigatedexperimentally.Thenitrationof/.vo-octanolwithHNO3-H2SO4mixedacidwaschosenasatypicalmodelreactionwhichinvolvedfastandstrongexothermicliquid-liquidheterogeneousreactionprocess.Theinfluencesofmixedacidcomposition,flowrate,organic/aqueousflowratioandreactiontemperaturehavebeeninvestigated.Theresultsindicatedthatthereactioncouldbeconductedsafelyandstablyinthemicroreactorat2540C,whichareenhancedcomparedto15Corbelowforsafeoperatingconditionsintheconventionalreactors.Moreover,the98.2%conversionof(so-octanolcouldbeobtainedandnoby-productsweredetectedinallcases.11【篇名】微通道反应器内叔丁醇溴化反应工艺研究【作者】张跃,郭欣桐,严生虎等【作者单位】常州大学制药与生命科学学院,江苏常州,213164【出处】精细石油化工,SpecialityPetrochemicals,30(1)【ISSN】1003-9384【页码】58-62【摘要】研究了微通道反应器中叔丁醇的溴化反应制备溴代叔丁烷的工艺过程,考察了原料摩尔配比、反应温度、催化剂浓硫酸的用量、停留时间等单因素对反应的影响.经过实验结果得到了较佳的工艺条件:反应温度为50℃,叔丁醇、氢溴酸和浓硫酸的摩尔比为1∶1.5∶1,停留时间60s,叔丁醇的转化率为92.3％,溴代叔丁烷的选择性为99.1％,传统间歇搅拌反应器中叔丁醇转化率为88.3％,溴代叔丁烷选择性为86.5％.相较于传统工艺方法,利用微通道技术提高了反应效果,降低了反应条件的要求,减少了废酸的产生,大大提高了生产效率.12【篇名】微反应器的发展现状【作者】韦广梅,曾尚红【作者单位】内蒙古工业大学理学院,呼和浩特,010062;天津大学化工学院,天津,300072【出处】世界科技研究与发展,WORLDSCI-TECHR&D,27(5)【ISSN】1006-6055【页码】45-50【摘要】微反应器在传质、传热、恒温等性能方面的表现都明显优于传统反应器,小尺寸、较大的面积体积比、规整的微通道使它便于运输又安全快捷.本文就微反应器的设计、制造、原理和放大等一系列问题的研究现状进行了总结和概括,并对它的应用前景进行了展望.【DOI】10.3969/j.issn.1006-6055..05.00813【篇名】利用微通道反应器制备纳米粒子的最新研究进展【作者】唐林生,苏明阳【作者单位】青岛科技大学化工学院,山东,青岛,266042【出处】现代化工,MODERNCHEMICALINDUSTRY,29(7)【ISSN】0253-4320【页码】22-26【摘要】微通道反应器具有传递性能好、混合时间短、可实现流体间的快速均匀混合等特点,为采用液相化学法制备纳米颗粒创造了极其理想的条件.简要介绍了近几年国内外采用微通道反应器制备纳米粒子所取得的一些研究成果.14【篇名】微通道反应器在微-纳米材料合成中的应用研究进展【作者】鞠景喜,曾昌凤,张利雄等【作者单位】南京工业大学化学化工学院暨教育部材料化学工程重点实验室,南京210009;南京工业大学机械与动力工程学院,南京210009【出处】化工进展,CHEMICALINDUSTRYANDENGINEERINGPROGRESS,25(2)【ISSN】1000-6613【页码】152-158【摘要】综述了近几年微通道反应器在微-纳米材料合成领域的研究进展情况,介绍了合成过程中一些因素,如停留时间、反应温度、反应物浓度和进料方式等对合成微粒的影响.15【篇名】微通道内连续合成过氧乙酸【作者】吴巍,张晶,钱刚等【作者单位】华东理工大学化学工程联合国家重点实验室,上海,37【出处】化学反应工程与工艺,CHEMICALREACTIONENGINEERINGANDTECHNOLOGY,25(2)【ISSN】1001-7631【页码】180-183【摘要】为了实现高浓度的过氧乙酸安全连续合成,首先在间歇反应器内研究了60～80℃和高浓度过氧化氢条件下过氧乙酸合成的反应动力学,并建立了反应速率方程.之后在石英微通道反应器内进行了高浓度过氧乙酸的连续合成.研究表明:建立的动力学方程能很好预测微通道内的反应结果;石英毛细管壁不影响过氧化氢和过氧乙酸的稳定性.使用高浓度过氧化氢并在较高温度下合成过氧乙酸,可将反应时间缩短到10～15min.【DOI】10.3969/j.issn.1001-7631..02.01616【篇名】在微通道反应器中合成2-乙基-2-苯基-3-溴-3-丁烯醛【作者】韩英,殷学锋,穆金霞等【作者单位】浙江大学,化学系,浙江,杭州,310027【出处】浙江大学学报(理学版),JOURNALOFZHEJIANGUNIVERSITY(SCIENCEEDITION),35(1)【ISSN】1008-9497【页码】55-58,67【摘要】在微通道反应器中进行了1-苯基-2-乙基-2,3-丁二烯醇和溴合成2-乙基-2-苯基-3-溴-3-丁烯醛的反应.测定了不同流速和反应时间对反应产率的影响.反应速度比常规的玻璃容器中有明显提高,并具有反应物的用量少,对环境的污染轻等优点.实验结果表明,微通道反应器在有机合成领域有广泛的应用前景.【DOI】10.3785/j.issn.1008-9497..01.01317【篇名】微型反应器中催化剂载体的选择和应用【作者】丁素萍,刘娜,费玥等【作者单位】内蒙古大学化学化工学院,内蒙古,呼和浩特,010021【出处】工业催化,INDUSTRIALCATALYSIS,19(7)【ISSN】1008-1143【页码】1-6【摘要】形状规则的微通道是微型反应器最重要的组件,而陶瓷、不诱钢和FeCrAl是制造微通道常见的材料.评述了3种材料在微型反应器中的选择和应用,并指出优缺点,同时分析涂层和催化剂的形貌、特征及黏附性.【DOI】10.3969/j.issn.1008-1143..07.00118【篇名】连续化微反应技术在香料、香精和化妆品合成中的应用【作者】赵东波【作者单位】拜耳技术工程(上海)有限公司,上海,07【出处】香料香精化妆品,FLAVOURFRAGRANCECOSMETICS,(6)【ISSN】1000-4475【页码】42-48【摘要】作为一项全新的过程强化技术,连续化微反应技术在香料、香精和化妆品合成中的应用与日俱增.综述了近年来微反应技术在香料合成研发和生产方面的进展.与传统的间歇式反应器不同,连续化微通道反应器的主要特点是连续进料、传质换热能力大大加强以及能够精确控制反应参数等.该技术在许多香料合成常见的反应中都体现出了常规反应器无法比拟的优势,同时在合成香料工业应用的成功范例也展示了微反应技术能够预见的广阔前景.【DOI】10.3969/j.issn.1000-4475..06.01119【篇名】微反应器中环戊烯催化氧化制备戊二醛【作者】张跃,郑鹏程,严生虎等【作者单位】常州大学精细化工研究所,江苏常州,213164【出处】精细化工,FineChemicals,29(1)【ISSN】1003-5214【页码】91-93【摘要】以C5副产物制备出的环戊烯为原料,在微通道反应器内以钨酸为催化剂,在叔丁醇溶剂体系下经双氧水催化氧化制备戊二醛,重点考察了钨酸加入量、反应温度、停留时间以及助剂对反应的影响.优化实验条件为:钨酸浓度为0.02mol/L,反应温度40℃,停留时间为4.5h;助剂KBr浓度0.02mol/L,停留时间缩短为2h,环戊烯转化率大于98％,选择性达93％以上.20【篇名】国外甲醇制氢微通道反应器开发现状【作者】王桂芝,曲家波,魏军风等【作者单位】中国石油大庆化工研究中心,大庆,163714【出处】化学工业,CHEMICALINDUSTRY,29(6)【ISSN】1673-9647【页码】21-26【摘要】阐述了微通道反应器特点及甲醇重整制氢微通道反应器的应用现状,重点介绍了国外开发的甲醇重整制氢微通道反应器及系统,简要分析了甲醇重整制氢微通道反应器研究当前存在的问题.【DOI】10.3969/j.issn.1673-9647..06.00421【篇名】康宁携最新微通道-连续流反应器技术亮相第十二届世界制药机械、包装设备与材料中国展【出处】上海化工,ShanghaiChemicalIndustry,37(7)【ISSN】1004-017X【页码】43-43【摘要】第十二届世界制药机械、包装设备与材料中国展(P—MECChina)于6月26～28日在上海新国际博览中心举行,继去年首次成功参展之后,康宁公司反应器技术部携其最前沿的创新技术与产品再次隆重亮相本届展会,22【篇名】微通道内催化剂的制备【作者】贾启云,汤勇【作者单位】华南理工大学机械工程学院现代加工研究所,广东,广州,510640【出处】化工时刊,CHEMICALINDUSTRYTIMES,20(2)【ISSN】1002-154X【页码】39-41,46【摘要】微通道反应器因可用于移动电源和一些特殊领域而成为一个重要的研究方向.简述了微通道反应器的研究现状,分析了微通道反应器内催化层的的特殊要求及可能的制各方法,侧重介绍了各方法的特点及其在微通道领域中应用的研究进展和发展趋势.【DOI】10.3969/j.issn.1002-154X..02.01523【篇名】连续化微通道反应器在染料颜料合成中的应用【作者】李斌【作者单位】拜耳技术服务(上海)有限公司,上海,07【出处】染料与染色,DYESTUFFSANDCOLORATION,43(3)【ISSN】1672-1179【页码】34-36,33【摘要】近年来连续化微通道反应器作为一项新兴技术,在染料、颜料合成中开始得到应用.本文综述了微反应器技术在染料和颜料科研和生产方面的进展.与传统的间歇式反应不同,连续化微通道反应器的特点是,连续进料,瞬间混和,精确控制反应时间.该技术在重氮化、偶合反应中的应用,取得了高于常规反应器的收率和纯度.应用于颜料合成,取得了粒径窄分布的产品,并大幅度提高了颜料的应用性能.应用于合成中间体的硝化反应,提高了选择性和工艺的安全性.【DOI】10.3969/j.issn.1672-1179..03.00924【篇名】微通道萃取制取磷酸二氢钾的研究展望【作者】魏建波,曾波,罗康碧等【作者单位】昆明理工大学化工学院,云南昆明,650500;云南省化工研究院,云南昆明,650228【出处】现代化工,ModernChemicalIndustry,32(9)【ISSN】0253-4320【页码】24-27【摘要】简要介绍了生产磷酸二氢钾的几种方法及各自的特点,提出萃取法制取的优势.综合最近几年微反应器的发展,重点介绍了微反应器特征、混合机理,微通道萃取制取磷酸二氢钾方法,以及微反应器技术特别适合的化学反应工艺.25【篇名】微通道反应器中苄亚甲基二氯水解制苯甲醛连续流工艺【作者】严生虎,陈代祥,沈卫等【作者单位】常州大学化工设计研究院,江苏常州213164;康宁中国上海管理有限公司,上海40【出处】化工进展,ChemicalIndustryandEngineeringProgress,(2)【摘要】以苄亚甲基二氯为原料,盐酸为催化剂,在微通道反应器中连续合成了苯甲醛.考察了苄亚甲基二氯水解反应的温度、盐酸催化剂起始浓度、反应物料摩尔比以及停留时间对反应的影响.实验确定了较优的工艺参数组合:在起始浓度为20%(质量分数)的盐酸催化下,水解反应温度为140℃,盐酸与苄亚甲基二氯物料摩尔比为15∶1,停留时间为370s时,苄亚甲基二氯的转化率达到69.2%,GC选择性超过99.9%.与传统生产工艺相比,实现了连续化操作,缩短了反应时间;采用盐酸作催化剂,避免了传统金属催化剂残留对产品的影响.【DOI】10.3969/j.issn.1000-6613..02.009二、维普中文科技期刊数据库检索词:微通道反应器微反应器微反应有机合成检索式:(微通道+微通道反应器+微反应器+微反应)(有机合成+合成+精细合成)检索结果:48篇论文选取其中26篇1、题名:微通道反应器中合成环氧脂肪酸甲酯作者:张跃;俞佳娜;严生虎;刘建武;沈介发;关键词:环氧化反应;;环氧脂肪酸甲酯;;环氧值;;微通道反应器;;橡塑助剂单位:常州大学制药与生命科学学院;摘要:采用盐酸H2O2/HCOOH法,在微通道反应器内对不饱和脂肪酸甲酯进行环氧化反应。考察了双氧水用量、甲酸用量、反应温度及催化剂用量对反应的影响,得到最优的反应条件为:m(脂肪酸甲酯):m(甲酸):m(双氧水)=1:1.5:2,反应温度40℃,催化剂浓盐酸质量分数为3%(即浓盐酸质量占原料脂肪酸甲酯质量的百分数,下同),反应时间为110s。在该条件下,产品环氧值为4.32%。刊名:精细化工ISSN:1003-5214年:期:01第一责任人:张跃;2、题名:微通道反应器内叔丁醇溴化反应工艺研究作者:张跃;郭欣桐;严生虎;刘建武;沈介发;关键词:微通道反应器;;叔丁醇;;溴化;;溴代叔丁烷单位:常州大学制药与生命科学学院;摘要:研究了微通道反应器中叔丁醇的溴化反应制备溴代叔丁烷的工艺过程,考察了原料摩尔配比、反应温度、催化剂浓硫酸的用量、停留时间等单因素对反应的影响。经过实验结果得到了较佳的工艺条件:反应温度为50℃,叔丁醇、氢溴酸和浓硫酸的摩尔比为1∶1.5∶1,停留时间60s,叔丁醇的转化率为92.3%,溴代叔丁烷的选择性为99.1%,传统间歇搅拌反应器中叔丁醇转化率为88.3%,溴代叔丁烷选择性为86.5%。相较于传统工艺方法,利用微通道技术提高了反应效果,降低了反应条件的要求,减少了废酸的产生,大大提高了生产效率。刊名:精细石油化工ISSN:1003-9384年:期:01第一责任人:张跃;3、题名:微通道反应器内纳米头孢呋辛酯制备工艺优化作者:张乾霞;娄金婷;周月;段永鸿;王洁欣;关键词:纳米头孢呋辛酯;;反溶剂沉淀法;;Y型微通道反应器;;正交实验单位:北京化工大学化学工程学院;摘要:在Y型微通道反应器中,采用反溶剂沉淀法制备头孢呋辛酯纳米颗粒。经过正交实验,系统研究药物溶液质量浓度、沉淀温度、溶剂流量和反溶剂流量等因素对产物粒径的影响。得到的适宜制备工艺条件为:药物溶液质量浓度0.08g/mL、沉淀温度5℃、溶剂流量3mL/min,以及反溶剂流量80mL/min,制备出了粒径为260~340nm,且粒径分布窄的纳米颗粒。实验还进一步利用扫描电镜、X射线衍射、红外光谱分析和体外溶出实验对原料药及产品性质进行表征,结果表明:微粉化产品为无定形,溶出度明显优于原料药。刊名:北京化工大学学报(自然科学版)ISSN:1671-4628年:期:01第一责任人:张乾霞;4、题名:微反应器研究及展望作者:郑亚锋,赵阳,辛峰关键词:微反应器;;微通道反应器;;微反应技术单位:天津大学化工学院,天津大学化工学院,天津大学化工学院天津300072摘要:综合概括了微反应器(微通道反应器)的基本概念,把微反应器与其它微通道设备相区别;从化学反应工程的角度按气固相催化微反应器、液液相微反应器、气液相微反应器和气液固三相催化微反应器等类型对各种新型微反应器予以简略而突出的介绍;从其几何特性出发系统而深入地阐述了微反应器具有的一系列超越传统反应器的独特优越性;简略介绍了微反应器的制作、研究现状和展望。刊名:化工进展ISSN:1000-6613年:期:05第一责任人:郑亚锋5、题名:国外甲醇制氢微通道反应器开发现状作者:王桂芝;曲家波;魏军风;张春燕;何玉莲;徐显明;李方伟;关键词:微通道反应器;;甲醇;;制氢;;燃料电池;;甲醇重整单位:中国石油大庆化工研究中心;摘要:阐述了微通道反应器特点及甲醇重整制氢微通道反应器的应用现状,重点介绍了国外开发的甲醇重整制氢微通道反应器及系统,简要分析了甲醇重整制氢微通道反应器研究当前存在的问题。刊名:化学工业ISSN:1673-9647年:期:06第一责任人:王桂芝;6、题名:甲醇重整微槽道反应器的性能作者:于新海;涂善东;王正东;马玉录;戚蕴石;关键词:微槽道;反应器;甲醇重整;燃料电池单位:华东理工大学机械与动力工程学院上海37摘要:为了解决燃料电池系统的稳定氢源问题,研制了一种新型的甲醇重整微槽道反应器加工工艺方法。经过电火花加工技术在合金片上加工出平行的槽道,然后经过扩散焊将十多层的合金片焊接在一起,再经过溶胶-凝胶方法将催化剂涂层负载到微槽道反应器的内壁上。微槽道反应器的整体尺寸为40mm×40mm×8mm。考察了催化剂涂层的配比、反应温度、水醇比、进料速度、反应时间对甲醇重整微槽道反应器性能的影响。结果表明:当反应温度、进料速度、水醇摩尔比分别为282°C、6cm3/h、1.3时,该微槽道反应器的氢气产率可满足11W燃料电池的需要。刊名:华东理工大学学报(自然科学版)ISSN:1006-3080年:期:06第一责任人:于新海7、题名:微结构反应器在巯基乙酸甲酯合成反应中的应用作者:贾少明;李亚芳;赵建宏;王留成;宋成盈;王建设;关键词:巯基乙酸甲酯;;微结构反应器;;高效液相色谱法单位:郑州大学化工与能源学院;摘要:研究了微通道反应器中巯基乙酸与甲醇酯化反应过程。主要考察了管材管径、停留时间、反应温度对合成巯基乙酸甲酯酯化反应的影响,用高效液相色谱法测定甲酯的收率。刊名:化工进展ISSN:1000-6613年:期:S1第一责任人:贾少明;8、题名:微通道反应器中二氯丙醇环化反应作者:张跃;李津石;严生虎;刘建武;沈介发;关键词:二氯丙醇;;环化反应;;环氧氯丙烷;;微通道反应器单位:常州大学精细化工研究所;摘要:研究了微通道反应器内二氯丙醇的环化制备环氧氯丙烷的反应,考察了反应温度、原料配比、停留时间等单因素对环氧氯丙烷收率的影响。实验确定了较优的工艺参数组合:环化反应温度50℃,二氯丙醇与氢氧化钠的摩尔比1∶1.2,停留时间45s,NaOH质量分数20%时ECH的收率达到95.2%。在微通道反应的时空转化率要比常规反应高出两个数量级。与传统的工艺方法相比,微通道反应中环氧氯丙烷的收率提高了10%,降低了过程的能耗,废水排放量减少了45%。刊名:化工进展ISSN:1000-6613年:期:01第一责任人:张跃;9、题名:微通道连续流反应器用于传统搅拌釜的工艺改造作者:谷杰;王名贤;陈文霆;周玉;俞立新;马兵;沈卫;张沫;姜毅;关键词:连续流反应器;;微通道反应器;;工艺强化;;零排放;;绿色化学工艺单位:北京乐威泰克医药技术有限公司;康宁中国(上海)管理有限公司;摘要:采用康宁公司的G1微通道连续流反应器对传统的HATP搅拌釜工艺进行了改造和优化,考察了溶剂使用、反应温度、反应物摩尔当量、流速等对反应的影响,进一步优化了工艺条件。改进后的工艺产品质量分数可达98%,目标产物收率近100%,可实现年产30tHATP,不再使用任何有机溶剂,实现了整个工艺过程的零排放连续操作。刊名:现代化工ISSN:0253-4320年:期:03第一责任人:谷杰;10题名:微通道反应器内乙苯连续氧化反应工艺研究作者:严生虎;沈卫;张跃;刘建武;沈介发;关键词:微通道反应器;;乙苯;;氧化;;苯乙酮单位:常州大学化工设计研究院;摘要:研究了在"心型"结构微通道反应器内乙苯与过氧化氢反应连续合成苯乙酮的氧化工艺过程,考察了乙苯与催化剂醋酸钴的摩尔比、停留时间、溶剂量、反应温度等对单程转化率及选择性的影响。在典型的工艺条件下,n(醋酸钴)∶n(乙苯)=13%,停留时间70s,促进剂Br/Co=1.75,V(冰乙酸)/V(乙苯)=10∶1,温度为100℃,乙苯的转化率达到30.7%,苯乙酮的选择性达到100%。刊名:现代化工ISSN:0253-4320年:期:04第一责任人:严生虎;11、题名:微通道反应器内氯苯硝化反应研究作者:余武斌;高建荣;李郁锦;贾建洪;韩非;关键词:微通道反应器;;硝基氯苯;;硝化反应;;时空转化率;;精细化工中间体单位:浙江工业大学绿色化学合成技术国家重点实验室培育基地;摘要:在微通道反应器内对氯苯硝化反应进行了研究,考察了氯苯与硝酸的摩尔比、体积流速、反应温度等对单程转化率及选择性的影响。实验选择了较优工艺参数组合:n(氯苯)∶n(硝酸)=1∶1.3,n(硝酸)∶n(硫酸)=1∶3,氯苯体积流速0.5mL/min,反应温度80℃,氯苯单程转化率达74.8%,n(邻硝基氯苯)∶n(对硝基氯苯)=0.56∶1,时空转化率(STC)达4.07×109mol/(m3.h)。微通道反应器内,时空转化率是常规反应器的3.08×104倍。刊名:精细化工ISSN:1003-5214年:期:01第一责任人:余武斌;12、题名:微通道反应器在微-纳米材料合成中的应用研究进展作者:鞠景喜;曾昌凤;张利雄;徐南平;关键词:微通道;;微米材料;;纳米材料;;合成单位:南京工业大学化学化工学院暨教育部材料化学工程重点实验室,南京工业大学机械与动力工程学院,南京工业大学化学化工学院暨教育部材料化学工程重点实验室,南京工业大学化学化工学院暨教育部材料化学工程重点实验室南京210009,南京210009,南京210009,南京210009摘要:综述了近几年微通道反应器在微-纳米材料合成领域的研究进展情况,介绍了合成过程中一些因素,如停留时间、反应温度、反应物浓度和进料方式等对合成微粒的影响。刊名:化工进展ISSN:1000-6613年:期:02第一责任人:鞠景喜;中国期刊全文库专业检索:。四、EngineeringVillageQuickresearchresult:45articlesfoundinCompendexfor-:((((fixedbedreactor*)WNAllfields)AND((cross-flowheattransfer)WNAllfields))五．Webofscience主题=(fixedbedreactorcross-flowheattransfer)六、SciFinderScholarSearchtext:fixedbedreactor*heatexchangeResult:6六．欧洲专利信息系统()Smartresearch:5resultsfoundintheWorldwidedatabasefor:(txt=fixedbedreactor)第三部分:综述报告部分固定床反应器冷却错流传热的研究摘要:当有效传质参数变化10%时,对反应器内的温度和转化率影响不大;但当有效传热系数增加10%时,可明显优化反应器内的温度和转化率分布。本次实验以空气为介质,在床层被冷却的情况下对固定床中流体与换热管呈错流流动的传热进行研究。研究固定床内传热情况与冷却管排布的关系。关键词:错流流动,冷却管排布,传热系数1.课题背景2.文献综述2.1研究的目的以及发展概况温度是化学反应的重要参数之一。在许多化学反应过程中,特别是对温度有选择性的石油加工、有机合成及催化反应中,过高或过低的反应温度都会影响到化学产品的收率。因此在反应器设计时,就要掌握反应器内的温度分布规律,使反应能在最佳的温度范围内进行。径向流动反应器具有流体流通的截面积大、流速小、流道短、床层压降低等特点,近年来在化工、石油、原子能等方面得到广泛的应用。在合成氨、甲醇合成、二甲醚等催化工程中,反应产生大量的热,造成反应器前、后部位的反应速率变化十分显著,影响了整个反应器的生产能力,因此为改进此状况,并使催化剂保持一定的活性和选择性,必须把这部分热迅速移走使床层维持一定的温度。刘玉兰等[提出采用拟等温反应器。拟等温反应器是在床层内设置错流传热构件的径向固定床反应器,此时气体流向与换热管程错流流动,其传热系数要比平行流动系统的传热系数高2︿3倍。因此,研究固定床层内错流冷却传热的温度场分布以及错流冷却传热系数对开发新型径向反应器具有重要的理论价值和工业意义。反应器的温度分布受多方面因素的影响,如:传热、传质及化学反应速率等。它们之间相互联系相互制约。在这样复杂的情况下,求床层的温度分布规律是很困难的。这里,采用孤立参数的方法,在无化学反应的参加的条件下,不计传质进行大型冷漠实验,研究固定床层内错流冷却传热的温度分布规律。由于工业反应器中大都采用平行流或逆流传热,当前,对床层中流体与内置换热管呈错流传热的研究很少。国外仅有ChengP.对类似错流传热的情况做过研究,但文中偏重于对拟均相二维单参数模型的求解,没有涉及温度分布及传热参数,更缺乏实验数据,对工业设计意义不大。上世纪五十年代朱葆琳就对固定床中传热的床层温度分布和床层对壁的冷却传热系数进行了研究,考察了各影响因素对传热系数的影响,但其为平行流传递。国内仅有刘玉兰以乙苯脱氢拟等温反应器的研究和开发为背景,对低雷诺数下床层被加热和床层被冷却的固定床错流传热进行了实验研究和数学模拟,获得床层的温度场,剖析了床层的温度分布规律和特征、气体雷诺数对温度场的影响及圆管对温度场的影响范围。得出了在气体雷诺数为10～80范围内,以乙苯脱氢氧化铁系催化剂等高导热系数颗粒为填充物的固定床被加热的壁给热系数hw和床层有效导热系数λb的表示式。在气体雷诺数为10～200范围内,以合成氨铁系催化剂等高导热系数颗粒为填充物的固定床被冷却的壁给热hw和床层有效导热系数λb的表示式。2.2固定床反应器传热的研究现状 固定床反应器又称为填充床反应器,床层静止不动,流体流过床层并同时进行反应。其在石油、生物化工、化学工业等各行业中都有着广泛的应用。由于在固定床中所发生的多相催化反应大多数是放热或强放热反应,因此,固定床传热参数的研究对反应器的开发与设计是极其重要的,对反应器操作的稳定性分析也有着极为重要的作用。 Froment证实,当有效传质参数变10%时,对反应器内的温度和转化率影响不大,但当有效传热系数增加10%时,可明显优化反应器内的温度和转化率分布,特别是对温度有较高选择性的石油加工和有机合成过程。Smith[2]也分析了固定床内传热对于传质作用的重要性。因此,多年来对固定床传热参数的估计一直是反应工程领域内的重要研究课题。 固定床与外界换热介质的传热一般包括三部分的热阻:一是固定床本身的热阻;二是换热介质一方的热阻,三是器壁的热阻,其中固定床本身的热阻最为复杂且重要。固定床本身的热阻又可分为两部分:一是床层内部的阻力,即径向有效导热系数(轴向有效导热系数很小,可忽略);另一部分是器壁处层流边界层的阻力,即壁给热系数。研究固定床传热问题常见的两种方法包括[3]:一是,分别测定床层的径向有效导热系数λｅｒ和壁给热系数ɑｗ;二是,测定整个固定床层对壁给热系数ɑｔ。如果只需要确定固定床的传热面积时,采用第二种方法。如果即需要确定传热面积,又需要确定床层内径向温度分布,要采用第一种方法。固定床传热研究领域的路线基本上分为两条:第一个方向是某些研究者试图从理论上弄清楚每种传热机理(包括传导、对流和辐射)的贡献,而把固定床传热视为是各种机理按照某种形式的迭加结果。她们提出了多种的传热机理模型,并导出了计算传热系数的理论公式。其中以Argo和Smith[2]及矢木、国井的工作最具有代表性,她们将固定床导热假定为五种机理迭加而成,模型中考虑了空隙率,温度水平,气体平均质量流率,颗粒尺寸,固定填充物的导热系数,以及气体的物理性质对导热系数的影响,可是都将床层整体计算,求取的是平均有效导热系数。另一个方向是更多的专家不去探究传热机理,而是利用有效导热系数的概念建立固定床的有效传热模型,然后采用使这一模型的理论解与实验测得的温度数据拟合的方法,求出描述固定床传热特性的有效导热系数。2.3固定床传热模型2.3.1平行流传热的数学模型1972年,A.P.DEWasch和G.F.Froment[4]发表了关于固定床传热的论文,文中系统总结了前人所采用的固定床三种不同形式的拟均相连续模型,即拟均相一维模型、拟均相二维单参数模型和拟均相二维双参数模型,并得到了各模型参数的关联式。(1)拟均相一维模型:该模型假设在垂直于流体流动的截面上,流体温度是一样的。即不考虑床层内部温度分布,将床层全部传热能力归结为总传热系数hw;2-1边界条件:z=0T=T0z=LT=Tu积分得出床层对壁的给热系数为2-2其中出口温度2-3属于此类者,有Colburn、Leval、朱葆琳、游文泉等,均以归纳法求得总传热系数hw,所的结果因不能用来确定床层温度分布,因此应用受到很到限制,仅能用于填充换热器,而不能用于反应器。(2)拟均相二维单参数模型不单独考虑hw,将床层全部传热能力归结为总包有效导热系数λe2-4边界条件z=0T=T0r=0r=RT=Tw积分得2-5其中属于此类者,有Hougen、Piret、MolinoHougen等经过实验,求得总包有效导热系数入e。由于结果中包括了管壁膜阻力,同时当管内外温差较大时,hw显得更加重要,因此对于反应器同样不太适宜。(3)拟均相二维双参数模型对于工业反应器而言,拟均相二维双参数模型能够较为准确地反应固定床的传热过程。将床层传热过程划分为床层内部导热系数λe及壁膜传热系数hw两部分。该模型有如下三点假定:第一,轴向有效导热系数数值远小于径向有效导热系数,轴向的热传导可忽略不计,即只考虑轴向随流体带入及带出的显热。第二,床层内各点的固体温度与流体温度相同,即不考虑固体与流体之间的温度差。第三,忽略温度对热容的影响。模型如下:2-6边界条件z=0T=T0r=0r=R2-7积分得2-8其中:属于此类者,有Coberly、Marshall、Bunnel、Smith、矢木和国井,Argo,Smith及国内的朱葆琳和王学松[5],张和照、陈裕中[6]、王绍宁[7]等,她们大多采用了归纳法,即在没有化学反应的情况下,以某种测温方式测得床层温度分布而求得,Argo、Smith采用了演绎法,即分析床层各部分传热机理而求得。由于入e和hw比较符合实际情况,因而对反应器设计有着重要的意义。以上三个模型都是基于圆管内的平行流冷却或加热的传热。第一种模型[8]认为反应器中径向无温度分布是不合理的,特别是存在强热效应的化学反应器中,所得的径向平均温度与真实的径向平均温度差别很大。第二种模型中的有效热导系数包括流体和固体的导热,径向的对流和辐射等,Bunnell,Irving,OlsonandSmith用此模型验证她们的传热数据时发现,在每一个垂直于流体的截面上,有效导热系数在近壁处降低,因此出现了第三种模型。不少学者证实第三种模型更接近于实际情况。还有,由于固定床反应器的结构、温度、压力、流体的物性、反应器床层直径与填充颗粒直径比、管径比、颗粒形状、颗粒材质对固定床反应器的传热参数都有影响,即便相同的体系,也会因实验设计和实验操作,采用模型(主要是拟均相一维模型或二维模型)以及解法的不同、而导致传热参数的差异。2.3.2错流传热的数学模型工业反应器中大都采用平行流传热,而对于错流传热的研究甚少。国内刘玉兰[9]对低雷诺数下床层被加热和床层被冷却的固定床错流传热进行了实验研究及二维拟均相模型的模拟。国外ChengP.[10]把地下水中热量的侵入引起的对流传热看作是在液体饱和多孔介质中插入水平加热管的模型,但文中偏重于对物理模型的解析,没有涉及温度分布及传热参数,对工业设计而言意义不大。拟均相二维单参数模型:2-9流函数ψ定义为:边界条件:r=r0=Dp/2,T=Twr→∞,T=T∞得出结论:沿各方向积分得平均值表示式:其中:r0,Dt分别为圆管的半径和直径。(2)拟均相二维双参数模型[11]对内置换热管与流体流动相垂直的固定床错流传热,假设:第一,不考虑床层内气体的速度分布,气体呈平推流流动;第二,换热管的轴向不存在温度分布,各处温度相等;第三,忽略床层沿换热管轴向的导热,床层的拟均相二维双参数传热模型为:2-10床层的边界条件:x=0T=Tinx=Hy=0y=L/2换热管的边界条件:2-112.3.3固定床传热参数的求解方法[12]求解无化学反应条件下的拟均相二维传热模型的传热参数一般可采用解析法和数值法。解析法包括若尾法、平均温度法、四点温度法、图解法、电模拟法、参数估值法等。数值法包括直接解微分方程,再进行关联。本实验的固定床传热模型采用有限差分法求解偏微分方程的方法求解传热参数。2.4固定床冷却错流传热模型的建立2.4.1固定床冷却错流传热的拟均相二维双参数模型根据前人对固定床传热的研究以及各类相关数学模型的分析,采用拟均相二维双参数传热模型进行实验的理论处理。设固定床反应器的高度为H,长宽分别为L×L,气体自上向下流动,坐标系采用如图4.1所示的直角坐标。由于床层左右对称,计算半个床层即可。实验中,冷却管与空气相互垂直流动,并做出如下假设: (1)空气为理想气体,气体的物性参数仅为温度的函数; (2)不考虑床层内气体的速度场,气体为平推流流动; (3)换热管的轴向不存在温度分布,各处温度相等; (4)忽略床层沿换热管轴向的导热; 在床层坐标系中取一个微元体,高为dx,宽为dy,坐标为(x,y)。对这个微元体进行热量衡算,得到床层的拟均相二维双参数传热模型:2-12床层的边界条件为:x=0x=Hy=0y=L冷却管的边界条件为:2-132-14上述方程构成了固定床反应器冷却错流传热的拟均相二维传热模型的完整描述。对圆形边界条件的处理(即温度对法线方向的偏导数转换为对坐标x,y的导数)。2.4.2拟均相二维双参数模型的数值解法一般而言,数学模型的求解包括两部分:一是偏微分方程求解;二是模型参数估值。本实验建立的数学模型是一个含双参数的二维非线性偏微分方程。一般来说,偏微分方程很难得到分析解,一般利用数值方法求出其数值解。数值解法的基本思路是:以偏微分方程的近似解来代替其真解,只要近似解与真解足够接近,就能够将近似解作为偏微分方程的解,并满足足够的精度。常见的偏微分方程的数值解法有[13]:有限差分法(Finite-DifferenceMethods,FDM)、正交配置法(CollocationMethods,CM)和有限元法(Finite-Elementmethods,FEM)。在固定床反应器传热参数的求解问题上,陈裕中、甘霖[14]、樊蓉蓉等都采用了正交配置法求解拟均相二维数学模型。而刘玉兰则采用了偏微分方程中最基本的离散方法——有限差分法求解。本实验的模拟计算中,采用有限差分法求解拟均相二维数学模型。模型的参数估计[15]本质上是最优化问题,即搜索未知参数的最优值,使得模型计算值与实验测量值尽可能接近或满足实验求解的精度要求。本实验模型中的最优化问题属于无约束最优化问题,求解方法有两大类:直接搜索法和梯度法。考虑到这两类方法在寻找最小值点时,除非选取的初值非常接近最小点,否者一般效率不是很高,而且,经过这两类求解方法得到的点很可能是某一局部最小值点,而一般很难确定结果是否正确。因此,本实验的模型参数估计采用的是全局最优化法----模拟退火算法。2.4.3有限差分法[16]有限差分法是一种最基本的偏微分方程离散化方法。其基本思想是:把连续的定解区域用有限个离散点构成的网格来代替,这些离散点称作网格的节点;把连续定解区域上的连续变量的函数用在网格上定义的离散变量函数来近似;把原方程和定解条件中的微商用差商来近似,积分用积分和来近似,于是原微分方程和定解条件就近似地代之以代数方程组,即有限差分方程组,解此方程组就能够得到原问题在离散点上的近似解。然后再利用插值方法便能够从离散解得到定解问题在整个区域上的近似解。在采用数值计算方法求解偏微分方程时,若将每一处导数由有限差分近似公式替代,从而把求解偏微分方程的问题转换成求解代数方程的问题,即所谓的有限差分法。有限差分法求解偏微分方程的步骤如下:1、区域离散化,即把所给偏微分方程的求解区域细分成由有限个格点组成的网格;2、近似替代,即采用有限差分公式替代每一个格点的导数;3、逼近求解。换而言之,这一过程能够看作是用一个插值多项式及其微分来代替偏微分方程的解的过程。2.4.4微分方程的离散化[17][18]根据有限差分法的基本思想,我们将求解域划分为差分网格,用有限个网格节点代替连续的求解域。经过Taylor级数展开等数学方法,将控制方程中的导数用网格节点上的函数值的差商代替进行离散,最终建立以网格节点上的函数值值为未知数的代数方程组。有限差分法是一种直观、简单,也是发展较早的成熟的微分方程离散化方法。将整个固定床层的求解域进行划分:高度x方向M等分,每段高度为△x,节点为1～M+1;宽度y方向N等分,每段宽度为△y,节点为1～N+1。设加热管上、下、右壁分别位于点(M1,1)、(M2,1)、(M/2,N1)。在床层内任意一点(i,j)处,对4-(1)中的偏导数用中心差分代替,即:2-15将上述的代入(4-11)式,得到2-16上式中i=2,…,M;j=2,…,N(当i=M1,M2时,j≠2,N1)。该点五点格式只能在矩形区域正则内点上使用,边界点上的值床层进口处边界条件可表示成:j=1…,N+12-17床层出口边界条件处理如下:则有:,j=1,…,N+12-18床层中心轴边界条件可表示成:则有:,i=2,M(i≠M1,M2)2-19床层右边壁边界条件处理如下:则有:,i=2,M2-20冷却管的边界是圆形,在直角坐标系中处理较复杂,下面进行详尽的讨论。2.4.5冷却管圆形边界条件的处理文献[19]中给出了一般区域上的边界条件的处理方法。边界条件2-3的边界线为圆弧形,若节点P恰在边界线上(见图2.2a和图2.2b),则2-21若节点P不在边界上(为非正则内点),则关于的计算,从图2.2可见存在以下四种情况:当,且时(见图2.2c)2-22当,且时(见图2.2d)2-23当,且时(见图2.2e)2-24当,且时(见图2.2f)2-25本实验模型的边界条件2-3:可表示为以下几种情况:节点在上半圆上,即时(见图2.2a)2-26节点在下半圆上,即时(见图2.2b)2-27节点在圆外时当,且时(见图2.2c)2-28当,且时(见图2.2d)2-29当,且时(见图2.2e)2-30当,且时(见图2.2f)2-31对于半圆形附近区域采用以下具体步骤:首先在半圆形周边划出一矩形区域{,},即M1≤i≤M2,1≤j≤N1,使其范围完全包含半圆,然后判断在此范围内的该节点(i,j)及其上下左右的四个节点(i+1,j)、(i-1,j)、(i,j-1)及(i,j+1)是否在半圆内,有以下几种结果:(a)若该节点及其上下左右的节点都在半圆外,则以床层内节点计算,即式2-16(b)若该节点在圆周上:若该节点在上半圆周上,用式2-26若该节点在下半圆周上,用式2-27(c)若该节点在半圆外,但上下左右四个节点中有一个在圆内:若该节点在上半圆周外,且圆周法线与y轴夹角不大于450,用式2-28若该节点在上半圆周外,且圆周法线与y轴夹角大于450,用式2-29若该节点在下半圆周外,且圆周法线与y轴夹角不大于450,用式2-30若该节点在下半圆周外,且圆周法线与y轴夹角小于450,用式2-31(d)若该节点在半圆内,则定义该节点温度与管壁温相等,即图2.2节点P与普通弧形边界的相对位置Fig.4.2TherelativepositionofpointPandthecommonboundary2.4.6模拟退火法搜索模型参数[20]模拟退火算法(SimulatedAnnealing,SA)最早由Kirkpatrick等应用于组合优化领域,它是基于Mente-Carlo迭代求解策略的一种随机寻优算法,其出发点是基于物理中固体物质的退火过程与一般组合优化问题之间的相似性。模拟退火算法从某一较高初温出发,伴随温度参数的不断下降,结合概率突跳特性在解空间中随机寻找目标函数的全局最优解,即在局部最优解能概率性地跳出并最终趋于全局最优。模拟退火算法的基本求解步骤如下:1:选取初值点x0,估计最小值区间的下边界l,上边界u,选定最大迭代次数kmax>0,退火因子q>0(退火速度较快时,因子较大),以及相应的函数值浮动误差容许值εf。2:令x=x0,x0=xf0=fx。3:k循环,从k=0到循环到k=kmax{生成一个在[-1,1]上服从均匀分布的N*1的随机向量y,y与x大小相同。利用μ-1定理计算△x:然后在(l,u)区间确定点;如果或者在[0,1]上生成均匀分布的随机数,其中步长为,则令。如果则令}4:可知由以上步骤所得的x0接近全局最小值点,从而能够设定x0为初值,并运用任何一种求局部最优化的算法来寻找f(x)的最小指点。对拟均相二维双参数传热模型进行参数估计,即获得床层的有效导热系数λb和hw的最优值。目标函数为各测温点实测温度和计算温度之差的平方和:2-322.5固定床中传热系数的影响因素及测定方法2.5.1填充物颗粒的参数固定床中进行催化反应时,同时发生传热和传质过程,两者又与流体在床层内的流动状况密切有关。为了研究固定床中反应的