用整体式结构化催化剂的反应/分离耦合强化

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    21076008
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    32.0万
  • 负责人：
    雷志刚
  • 依托单位：
    北京化工大学
  • 学科分类：
    B0804.分离工程
  • 结题年份：
    2013
  • 批准年份：
    2010
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2011-01-01 至2013-12-31

项目摘要

本项目研究第一类蜂窝涂层整体式和第二类开放错流整体式结构化催化剂用于反应/分离（如反应/精馏、反应/萃取和反应/闪蒸）耦合强化的科学技术与基础。以应用广泛、具有高通量、高分离效率的BH金属基规整填料作为分离介质，在此基础上，研发出分别适用于受反应速率控制（如水与异丁烯合成叔丁醇）和传质速率控制（如苯与烯烃烷基化）的反应/分离耦合过程的整体式结构化催化剂。研究整体式结构化催化剂的制备-结构（宏观和微观）-性能关系、传递和反应/分离耦合特性，并建立相应的平衡级和非平衡级数学模型。本课题的意义在于以广泛用于汽车尾气净化的金属基整体式结构化催化剂载体为原型，开发出具有我国自主知识产权的可适用于化学工业中一大类共性的反应/分离耦合过程的整体式结构化催化剂技术；同时将整体式结构化催化剂面向重要的目标体系进行研究，为大规模工业化提供基础研究数据和可行性分析，有实际的应用意义。

结项摘要

整体式结构化催化剂与反应器具有压降低、传递性能好、易于过程放大等优点，是近年来多相催化反应工程的研究前沿，也是重要的化工过程强化新技术。本项目研究第一类蜂窝整体式和第二类开放错流整体式结构化催化剂用于反应/分离耦合强化的科学技术与基础。对于开放错流结构，首先以空气-水物系作为工作介质，利用计算流体力学(CFD)和实验相结合的方法，考察具有开放错流结构的BH型整体式结构化催化剂的宏观结构对流体力学和传质性能的影响，并与传统颗粒催化剂对比。在此基础上，选取具有重要工业应用背景的水与碳四（含异丁烯）合成叔丁醇模型体系，提出用固定床反应器+催化精馏（装填整体式结构化催化剂）组合替代原有的用散装固体催化剂颗粒的固定床反应技术。与原技术相比，异丁烯转化率提高12.8%，工艺系统的单位产品总再沸器负荷降低了4.72%。利用非线性动力学分析中的延拓方法，发现反应/分离耦合塔中多重定态，其工程意义是指导装置的开停车操作，使过程沿着有利于节能减排的方向进行。.对蜂窝整体式结构，选取苯与丙烯烷基化合成异丙苯作为目标体系，已解决的关键科学问题是：①.建立了三维(3D)的CFD数学模型，认识整体式结构化催化剂的宏观结构与流体力学和传质性能之间的关系。②.在泡点反应器中合成异丙苯的最佳反应条件。③.优选结构化催化剂类型。三种不同类型催化剂与泡点反应器耦合时，在相同的操作条件下，能耗大小顺序是：蜂窝整体式结构<开放错流整结构<颗粒催化剂。在工程化方面，2008年开发的BH型整体式结构化催化剂技术已在北京燕山石化化学品事业部2000吨/年苯与丙烯烷基化合成异丙苯泡点反应器（反应/闪蒸耦合）中试装置上成功运转2年多，工艺系统的总冷凝器和总再沸器负荷分别降低19.4%和23.6%。2012年4月BH型整体式结构化催化剂技术在1万吨/年生产装置上实现商业化运转。本项目面向重要的目标体系，确定了可行操作域及最优的结构参数和操作参数，为这类高效反应器的大规模工业化提供基础研究数据和可行性分析。在国际期刊(SCI)上发表论文15篇；封面论文2篇；授权发明专利3项；出版中英文专著各1部；举办第四届结构化催化剂与反应器国际会议(ICOSCAR4)；客座编辑Catalysis Today特刊；在国际会议上做了1次Plenary Lecture 和1次Keynote Lecture；获2项省部级奖励。

项目成果

期刊论文数量（11）
专著数量（2）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Measurements and characterization of bubble dynamics in capillary two-phase flows by a micro double-tip conductivity probe
通过微型双尖电导率探头测量和表征毛细管两相流中的气泡动力学
  • DOI：
    10.1016/j.flowmeasinst.2012.03.001
  • 发表时间：
    2012-04
  • 期刊：
    Flow Measurement and Instrumentation
  • 影响因子：
    2.2
  • 作者：
    Zhou Yuan;Zhang Qingyong;Liu Hui;Lei Zhigang
  • 通讯作者：
    Lei Zhigang
4th International conference on structured catalysts and reactors, ICOSCAR-4, Beijing, China, September 25-27, 2013 Preface
第四届结构催化剂与反应器国际会议，ICOSCAR-4，中国北京，2013 年 9 月 25-27 日 序言
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    Catalysis Today
  • 影响因子：
    5.3
  • 作者：
    Biaohua Chen;Zhigang Lei;Zhigang Lei;Freek Kapteijn;Freek Kapteijn;Enrico Tronconi;Enrico Tronconi;Gianpiero Groppi;Gianpiero Groppi
  • 通讯作者：
    Gianpiero Groppi
Transfer and Reaction Performances of Selective Catalytic Reduction of N2O with CO over Monolith Catalysts
整体式催化剂上 CO 选择性催化还原 N2O 的转移和反应性能
  • DOI：
    10.1016/s1004-9541(13)60559-5
  • 发表时间：
    2013-08
  • 期刊：
    中国化学工程学报(英文版)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Chengna DAI;Zhigang LEI;Yuli WANG;Runduo ZHANG;Biaohua CHEN
  • 通讯作者：
    Biaohua CHEN
Monolith catalysts for the alkylation of benzene with propylene
用于苯与丙烯烷基化的整体式催化剂
  • DOI：
    10.1016/j.ces.2013.02.066
  • 发表时间：
    2013-08
  • 期刊：
    Chemical Engineering Science
  • 影响因子：
    4.7
  • 作者：
    Dai, Chengna;Lei, Zhigang;Zhang, Jie;Li, Yingxia;Chen, Biaohua
  • 通讯作者：
    Chen, Biaohua
Simulation of structured catalytic packings in a bubble-point reactor
泡点反应器中结构化催化填料的模拟
  • DOI：
    10.1016/j.ces.2013.02.035
  • 发表时间：
    2013-08
  • 期刊：
    Chemical Engineering Science
  • 影响因子：
    4.7
  • 作者：
    Dai, Chengna;Lei, Zhigang;Zhang, Jie;Li, Qunsheng;Chen, Biaohua
  • 通讯作者：
    Chen, Biaohua

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  • 通讯作者：
    雷志刚

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AI项目解读示例

课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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