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基于COSMO-RS理论的化工分离工程计算型实验教学设计
2024年
将化工热力学溶液理论和化工流程模拟有机结合,设计了正己烷-甲基环戊烷萃取精馏计算型实验。通过类导体屏蔽电荷真实溶液模型(conductor-like screening model for real solvents,COSMO-RS)计算,基于溶解性、选择性指标筛选离子液体溶剂;通过量子化学计算及屏蔽电荷密度曲线分析溶剂和溶质分子相互作用,探究离子液体促进分离过程的机理;基于筛选的溶剂,利用Aspen Plus软件计算优化萃取分离工艺。该综合实验融合了化工热力学、化工原理和过程系统工程等专业课程内容,同时将学科理论知识与工程实践应用有机结合,强化了专业基本功训练,激发了研究兴趣,提升了创新能力。
黄泽恩戚律张霖宙
关键词:萃取精馏教学设计
COSMO-RS方法筛选离子液体用于气体捕集分离研究进展
2024年
离子液体(ionic liquids,ILs)具有许多独特的理化性质,可作为传统有机溶剂吸收分离气体的优良替代物。预测型分子热力学模型,真实溶剂似导体屏蔽模型(conductor-like screening model for real solvents,COSMO-RS)能够有效模拟“气体+离子液体”体系,预测气体在离子液体中的溶解度及选择性。介绍了COSMO-RS模型中重要的理论参数,阐释了COSMO-RS模型计算离子液体性质时的类三元体系,总结了COSMO-RS方法模拟离子液体吸收分离CO_(2)、SO_(2)、芳香族VOCs(volatile organic compounds)、脂肪族VOCs、水蒸气等气体的研究进展,讨论了COSMO-RS模型针对离子液体体系的校正和优化,展望了COSMO-RS模型筛选离子液体用于气体捕集和分离的未来研究方向。
焦梦青张瑞雪齐乐天赵楠
关键词:离子液体气体
基于COSMO-SAC模型预测烟碱+醇二元体系汽-液相平衡
2024年
类导体屏蔽片段活度系数模型(COSMO-SAC)可直接通过量子化学计算实现相平衡等性质的预测。本工作结合COSMO-SAC模型预测了烟碱分别与一元醇(甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、戊醇、己醇、庚醇、辛醇)和多元醇(乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、丙三醇)组成的二元体系的汽-液相平衡。结果表明,醇与烟碱的二元体系均为正偏差体系;其中,一元醇与烟碱的二元体系均为一般正偏差体系,相图轮廓类似,但随着醇类物质碳链数目增加,汽-液共存区的面积减小;烟碱与多元醇构成的二元体系均会出现恒沸现象,是一个具有最低恒沸点的系统。温度越高,恒沸混合物形成的压力和比例也越高。在101.3 kPa下,丙三醇/烟碱体系的恒沸温度和恒沸组成分别为511.4 K和0.261,1,2-丙二醇/烟碱的为459.5 K和0.857,1,3-丙二醇/烟碱的为483.0 K和0.727,乙二醇/烟碱的为467.0 K和0.889。研究结果为指导烟碱的纯化分离以及认识烟碱的释放规律提供了理论数据。
邓芙蓉季常征牛亚鹏冯晓民孟祥士张孟伟彭昌军
关键词:烟碱COSMO-SAC
COSMO-RS方法筛选离子液体作为吸收式制冷剂的吸收剂
2024年
主要研究了R1234ze(E)、R1234yf、R1233zd和R1243zf这4种氢氟烯烃类制冷剂与20种阳离子和16种阴离子相互配对成的离子液体组成的吸收式制冷工质对。通过COSMO-RS方法对工质对的亨利常数及溶解度数据进行了模拟计算。从分子表面极化电荷密度的角度研究了不同工质对的亨利常数和溶解度的差异。结果表明:R1234ze(E)制冷剂的极化表面电荷密度曲线在负极区域存在一个峰值,它与正极区域出现极化表面电荷密度峰值的阴离子兼容性好,与负极区域出现极化表面电荷密度峰值的阳离子兼容性差。筛选出了与HFO类制冷剂配对时具有低的亨利常数以及高溶解度的离子液体。
孙艳军郑海圻王世彪王晓坡何茂刚
关键词:离子液体吸收式制冷
A systematic COSMO-RS study on mutual solubility of ionic liquids and C6-hydrocarbons
2024年
When considering the usage of ionic liquids(ILs)for reactions and separations involving non-polar or weak-polar hydrocarbons,the knowledge of the mutual solubility behaviors of ILs and hydrocarbons is of the utmost importance.In this work,taking four typical C6-hydrocarbons namely benzene,cyclohexene,cyclohexane,and hexane as representatives,the mutual solubility of ILs and non-polar or weak-polar hydrocarbons are systematically studied based on the COSMO-RS model.The reliability of COSMO-RS for these systems is first evaluated by comparing experimental and predicted hydrocarbon-in-IL activity coefficient at infinite dilution and binary/ternary liquid-liquid equilibria of related systems.Then,the mutual solubility of the four hydrocarbons and13,650 ILs(composed by 210 cations and 65 anions)are predicted.The effect of different IL structural characteristics including alkyl chain length,cation family/symmetry/functional group,and anion on the IL-hydrocarbon mutual solubility behaviors are further analyzed by the analyses of interaction energy and screen charge distribution.The mutual solubility databases and the structural effects identified thereon could provide useful guidance for IL selection in related applications.
Chuxin QiZhen SongHongye ChengLifang ChenZhiwen Qi
Highly efficient catalyzed by imidazolium-based dual-sulfonic acid functionalized ionic liquids for liquid phase Beckmann rearrangement:experiments and COSMO-RS calculations
2024年
A production technique with the high yield and environmentally friendly process need be developed forε-Caprolactam(CPL)in the chemical industry.This technology is highly desired to design and synthesize high--performance catalysts for liquid phase Beckmann rearrangement of cyclohexanone oxime(CHO)to CPL.In this work,3-methyl-1-(propyl-4-sulfonyl)imidazolium methanesulfonate([PHSO_(3)MIM][MSA])with highly efficient and excellent yield is synthesized successfully.When the optimum molar ratio of ZnCl_(2)over[PHSO_(3)MIM][MSA]was 0.02,it exhibits the high selectivity(94%)of CPL at 90℃for 1 h.Interestingly,Fourier-transform infrared(FT-IR)investigations show that the functional Br∅nsted-Lewis acidic types of ionic liquids(ILs)are formed by the uniformly distributed ZnCl_(2)and[PHSO_(3)MIM][MSA].In addition,the hydrogen bond(H-bond)is formed between CHO and ILs.After ten reaction cycles,no significant structure changes are observed in the recovered[PHSO_(3)MIM][MSA]-ZnCl_(2).The solubilities of ILs are predicted by using COSMO-RS model,the results show that[PHSO_(3)MIM][MSA]is a promising candidate for the liquid phase Beckmann rearrangement of CHO into CPL.Finally,a theoretical model of the H-bond interactions between ILs and CHO is further confirmed to support the advance of reaction mechanism.A feasible way is provided for the CPL production technique in the liquid phase Beckmann rearrangement reaction.
Xin GuoZhiyuan WangYe YangJiahui ZhangYanduo LiuZhiyuan MuSiqi JiangChunxiao RenDan LvYufeng HuZhichang Liu
关键词:H-BOND
基于COSMO-SAC模型的煤中有机硫浸出离子液体设计及机理研究
王雨晴
卡奥斯工业大模型:一个更懂制造的“百事通”
2024年
以大模型为代表的人工智能引发的新一轮科技革命和产业变革正向纵深发展,千行百业将面临巨大的机遇和颠覆性的挑战。在工业领域,人工智能是推进新型工业化的关键变量,是推进新质生产力发展的一个最典型的代表性技术。工业大模型的落地生根将为制造企业探索新型工业化提供全新路径,当人工智能赋能各行各业后,就形成了典型的新质生产力,并产生巨大推动作用。走进卡奥斯COSMO-GPT工业大模型,能够全方位感受以大模型为代表的人工智能技术在工业领域的生动实践。
谷月王欣刘晶
关键词:新型工业化人工智能生产力
COSMO-RS模型筛选离子液体萃取分离正辛烷-噻吩
2023年
基于COSMO-RS模型,计算和分析了26种阳离子和21种阴离子所组成的546种离子液体(IL),并研究了IL对于正辛烷(OC)-噻吩(TS)物系的萃取分离能力。通过对阴、阳离子萃取选择性及表面电荷密度进行比较,筛选出最佳萃取剂1,3-二甲基咪唑磷酸二氢盐([MMIM][H_(2)PO_(4)])。采用静电势和电荷分析、相互作用能分析、弱相互作用分析等,探讨了萃取过程物质间相互作用机理。对于以[MMIM][H_(2)PO_(4)]为萃取剂分离OC-TS物系的连续萃取流程进行了模拟。模拟结果显示,[MMIM][H_(2)PO_(4)]具有良好的萃取性,能够达到深度萃取的要求。
范俊刚李迎朝孟月李文秀
关键词:离子液体正辛烷噻吩
COSMO-RS模型在离子液体/低共熔溶剂筛选中的应用研究进展
2023年
离子液体(ILs)和低共熔溶剂(DESs)作为一类新型的绿色溶剂,由于其独特的物理化学性质,在混合物分离方面已经受到了研究者的广泛关注,因此逐渐成为绿色化学领域的研究重点。针对特定的分离过程,选择合适的溶剂是非常重要的,然而,由于ILs和DESs种类较多,结构复杂,通过实验的方法逐一进行筛选费时费力、成本高,且几乎不可能找到最优选择,因此应用理论计算模型对ILs和DESs进行筛选是非常有必要的。真实溶剂类导体屏蔽模型(COSMO-RS模型)是一种由量子化学计算与统计热力学方法相结合的预测模型,它可以在不需要实验数据的情况下预测液体混合物的热力学性质,已经被研究者广泛用作各种分离问题的快速筛选工具。整理了应用COSMO-RS模型筛选ILs/DESs用于各种油中酚类、含氮化合物、含硫化合物、萜类化合物、天然维生素E的萃取分离,以及CO_(2)捕获和共沸混合物等的分离过程,表明COSMO-RS模型用于特定混合物萃取溶剂的筛选是快速有效的,可为难分离混合物分离过程中ILs/DESs的预筛选提供有价值的参考。
张旭东刘彦花申峻王玉高刘刚牛艳霞
关键词:共沸混合物离子液体

相关作者

丁云朋
作品数:5被引量:2H指数:1
供职机构:东华工程科技股份有限公司
研究主题:COSMO 硫酸项目 硫酸装置 硫酸 硫磺制酸
王颖
作品数:9被引量:22H指数:2
供职机构:东华工程科技股份有限公司
研究主题:硫酸装置 硫酸生产 硫磺 COSMO 硫酸项目
肖红
作品数:9被引量:1H指数:1
供职机构:东华工程科技股份有限公司
研究主题:乙烯收率 丙烷 含氧化合物 低碳烯烃 COSMO
吴添
作品数:6被引量:20H指数:2
供职机构:天津大学化工学院化学工程联合国家重点实验室
研究主题:离子液体 萃取剂 汽液平衡 液液平衡 COSMO
俞乐
作品数:97被引量:400H指数:10
供职机构:清华大学
研究主题:遥感 遥感影像 电子设备 存储介质 光谱特征