氣固反應(yīng)動力學分析方法與儀器研討會召開

2011年3月25日上午，由中科院計財局條件裝備處組辦、中科院過程工程研究所承辦的“氣固反應(yīng)動力學分析方法與儀器研討會”在中科院過程工程研究所舉行。會議邀請了煤炭、生物質(zhì)、礦產(chǎn)資源、環(huán)境、石由加工、航天材料、多晶硅等涉及氣固反應(yīng)的重要領(lǐng)域的近20名國內(nèi)專家學者參加，科技部、科學院、北京市科委和過程所的相關(guān)領(lǐng)導出席并致詞或介紹了有關(guān)政策。此次研討會的目的在于回顧氣固反應(yīng)動力學分析方法與儀器的發(fā)展，把握不同領(lǐng)域的需求，分析尚存問題并探討解決辦法，以期形成自主新型的反應(yīng)動力學分析方法與分析儀，推動學科發(fā)展和分析水平升級，填補方法與儀器的空白。
　中科院過程工程研究所所長張鎖江研究員在研討會前的致詞中對各位領(lǐng)導和專家的參會表示感謝和歡迎，并介紹了近年來中科院過程工程研究所在儀器研制、基本建設(shè)、人才引進等方面的工作進展。最后，張鎖江研究員希望，在座的領(lǐng)導與專家能夠?qū)Α拔⑿土骰�床反�?yīng)動力學分析儀”研制項目以及過程所其它方面的工作提出寶貴的意見。
研討會首先由《熱分析動力學》著者、原西北大學教授胡榮祖先生，《應(yīng)用化工動力學》譯者、原太原理工大學教授郭漢賢先生作了專題報告。胡榮祖教授介紹了氣固反應(yīng)動力學的反應(yīng)機理、關(guān)鍵參數(shù)以及半導體脈沖補償式量熱測試單元的結(jié)構(gòu)原理，最后，胡榮祖教授重點向大家展示了自己多年的研究成果，如經(jīng)驗級數(shù)自催化分解反應(yīng)動力學參數(shù)計算系統(tǒng)、含能材料感度估算系統(tǒng)以及自加速分解溫度-熱點火速度-絕熱至爆時間計算系統(tǒng)等。
郭漢賢教授的報告由中國科學院過程工程研究所的余劍博士代講，報告對非催化氣固反應(yīng)化工動力學的研究進行了簡要分析，指出：研究非催化氣固反應(yīng)動力學，需要有良好的反應(yīng)設(shè)備和科學的數(shù)學模型，硬件、軟件同時并舉才能事半功倍。而動力學的研究具有層次性的特點，故熱重裝置和流化固定床反應(yīng)裝置缺一不可。
上午，中科院過程工程研究所的許光文研究員還系統(tǒng)匯報了其團隊自主研發(fā)微型流化床反應(yīng)分析方法與儀器的過程和已經(jīng)實現(xiàn)的典型應(yīng)用。在報告中他介紹到：氣固反應(yīng)分析動力學是化學、化工、能源、材料、環(huán)境等眾多領(lǐng)域的研發(fā)工作的起點，但是，現(xiàn)有的氣固反應(yīng)分析動力學方法幾乎均采用非等溫加熱方法，無法在線供給反應(yīng)試料，存在著難以測定非穩(wěn)定物質(zhì)及快速反應(yīng)的動力學、受傳熱及擴散的影響嚴重等缺點。他團隊研發(fā)的微型流化床反應(yīng)動力學分析方法以分析儀(MFBRA：Micro Fluidized Bed Analysis)可克服這些缺陷，提供有效的等溫微分反應(yīng)分析方法和測試工具。
MFBRA首次利用微型流化床作為反應(yīng)器，構(gòu)建了氣固反應(yīng)分析方法與分析儀。利用流化床反應(yīng)器有效抑制了擴散影響，實現(xiàn)了對反應(yīng)物快速的加熱;通過集成微型流化床反應(yīng)器和脈沖微量反應(yīng)物進樣，實現(xiàn)了流化床中氣固反應(yīng)的等溫微分化，形成了定點溫度下的氣固反應(yīng)動力學參數(shù)的等溫微分測試方法與儀器，填補了快速升溫條件下等溫微分反應(yīng)測試方法與儀器的空白，可望與熱重分析儀器形成互補性科學工具，實現(xiàn)氣固反應(yīng)的等溫微分、快速原位(升溫)和低擴散影響等技術(shù)特點。 
　　經(jīng)過三年多的應(yīng)用實踐，MFBRA分析方法與各部件結(jié)構(gòu)均得到了很大程度的優(yōu)化，顆粒反應(yīng)物供給時間<0.1s，測量重復(fù)性誤差<3.0%。通過應(yīng)用于石墨燃燒過程中的等溫微分反應(yīng)特性的分析測試，成功證實了MFBRA的等溫微分特性;運用MFBRA首次成功測試了Ca(OH)2捕集CO2的動力學特性，展示了儀器擁有的原位反應(yīng)特性；該儀器對生物質(zhì)及煤熱解等快速復(fù)雜反應(yīng)顯示了很好的適應(yīng)性，剔提供揭示反應(yīng)機理的有效基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；比較熱重測試的CO還原CuO反應(yīng)特性，MFBRA對該反應(yīng)顯現(xiàn)了明顯了低擴散影響。
　　最后，許光文研究員提出了進一步研發(fā)基于微型流化床的氣固反應(yīng)分析方法與分析儀的計劃：將通過集成質(zhì)譜等分析儀和提高儀器自控及美觀水平，希望MFBRA能成為國際先進水平的我國自主創(chuàng)新儀器，與程序升溫脫附(TPD)設(shè)備、程序升溫還原(TPR)設(shè)備、熱重分析(TG)設(shè)備等并駕齊驅(qū)，成為國內(nèi)外市場中的反應(yīng)分析高端產(chǎn)品。
會議也邀請了北京市科委政策法規(guī)與體制改革處的李萍女士通過專題報告，系統(tǒng)介紹北京市對科技創(chuàng)新與科技成果產(chǎn)業(yè)化的支持政策，重點解讀了北京市支持自主創(chuàng)新與成果轉(zhuǎn)化的12個重點政策，并現(xiàn)場回答了與會者問題。 
　　基于上午的主題報告，研討會的下午針對“氣固反應(yīng)動力學分析方法與儀器發(fā)展”、“自主分析方法與分析儀器及應(yīng)用”、“不同行業(yè)領(lǐng)域?qū)�氣固反�?yīng)分析的需求特性”等主題，與會專家展開了積極的討論與交流互動，各位專家結(jié)合自身的研究工作經(jīng)歷，提煉了各行業(yè)中在氣固反應(yīng)分析方面尚存的難題，希望的分析方法與測試工具，對中科院過程工程研究所研發(fā)的微型流化床等溫微分反應(yīng)分析方法與分析儀的功能擴展和解決尚存問題積極建言獻策。
　　通過總結(jié)與會專家的討論意見，許光文研究員總結(jié)了進一步發(fā)展等溫微分反應(yīng)分析方法、解決各行業(yè)尚存問題或滿足各行業(yè)特定需求的技術(shù)方向。在近四個小時的討論中，現(xiàn)場氣氛十分熱烈。