来源:Frontiers of Chemical Science and Engineering 发布时间:2024/6/3 14:47:12
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FCSE 前沿研究:钙基添加剂对电石氮化反应的非等温动力学及特性的影响研究

论文标题:Non-isothermal kinetics and characteristics of calcium carbide nitridation reaction with calcium-based additives

期刊:Frontiers of Chemical Science and Engineering

作者:Zhihan Zhang , Mengxiao Yu , Xiaoyu Zhang , Jinli Zhang , You Han

发表时间:15 Apr 2024

DOI: 10.1007/s11705-024-2401-9

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文章速览

碳化钙(CaC2)和氮气(N2)在高温下的氮化反应是生产石灰氮的关键步骤。然而,该工艺面临着能耗高、产品质量差等挑战,主要原因是对该反应缺乏深刻理解。本研究旨在利用热重分析法(TGA)研究不同加热速率(10、15、20和30 ℃/min)下电石氮化反应的非等温动力学和反应特性,为工艺改进提供理论和数据支撑。结合无模型法和模型拟合法,得到了无添加剂电石样品氮化反应的动力学方程,同时还研究了不同钙基添加剂(CaCl2和CaF2)对反应的影响。结果表明,钙基添加剂能显著降低反应温度和活化能Ea,CaF2降低了约40%,CaCl2降低了55%~60%,反应模型f(α)也从收缩体积模型变为三维扩散模型。这项研究加深了对碳化钙氮化反应机理和动力学的认识,并为使用钙基添加剂改进石灰氮工艺提供了理论支撑。本研究工作得到了国家自然科学基金联合重点项目(U20A20151)的资助。

相关成果以“Non-isothermal kinetics and characteristics of calcium carbide nitridation reaction with calcium-based additives”为题发表在Frontiers of Chemical Science and Engineering(DOI: 10.1007/s11705-024-2401-9 )。

引用格式:Zhihan Zhang Mengxiao Yu, Xiaoyu Zhang, Jinli Zhang, You Han. Non-isothermal kinetics and characteristics of calcium carbide nitridation reaction with calcium-based additives, Frontiers of Chemical Science and Engineering, 2024, 18(4): 40.

作者及团队介绍

韩优(通讯作者),天津大学英才教授、化工学院副院长,国家级青年人才,担任英国皇家化学会Energy Advances期刊副主编、中国化工学会过程模拟与仿真专委会委员、中国化学会理论化学专委会委员、四川大学客座教授等。主持国家自然科学基金委联合重点基金、国家重点研发计划课题等国家级项目10余项;以第一/通讯作者在PNAS、JACS、Angew. Chem. Int. Ed.、Phys. Rev. Lett.、ACS Catal.等期刊上发表SCI论文80余篇;获中国发明专利授权20余件。指导学生获得中国国际大学生创新大赛(2023)金奖,并获国际杰出青年化学工程师奖、全国石油和化工教育教学名师等荣誉。

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