动态信息
  • 2020年 第71卷 第7期 刊出日期:2020-07-05
      本期中英文目录、封面、广告页
      化工学报. 2020, 71(7):  0. 
      摘要 ( 90 )   PDF (97716KB) ( 114 )  
      相关文章 | 多维度评价
      综述与专论
      面向健康产业应用需求的膜技术与膜材料
      蔡媛媛,郭百涛,邢卫红,高从堦
      化工学报. 2020, 71(7):  2921-2932.  doi:10.11949/0438-1157.20191557
      摘要 ( 233 )   HTML ( 24 )   PDF (1239KB) ( 229 )  
      数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

      健康产业发展潜力巨大,其中,医药、医疗和保健行业占有重要地位,但其面临医药资源利用率低、生产工艺污染严重、高端产品依赖进口、质量标准体系不完善等制约因素。将膜分离技术应用于医药、医疗和保健行业,解决发展面临的诸多问题,对于推进我国健康产业发展将发挥重要作用。鉴于国内外尚无针对膜技术应用于健康产业进展的相关文献报道,本文针对面向健康产业应用的膜技术及膜材料进展进行了综述,探讨了健康产业应用对膜材料提出的要求及标准,重点研究了微滤、超滤、反渗透、纳滤、膜生物反应器、渗透汽化、气体分离、人工脏器等膜材料现状,分析了制约其发展的关键问题并提出相关建议,以期为相关部门及行业人员提供参考。

      磁响应分离膜研究进展
      王雅洁,李蕾,张倩,李倩,李望良
      化工学报. 2020, 71(7):  2933-2944.  doi:10.11949/0438-1157.20200169
      摘要 ( 142 )   HTML ( 14 )   PDF (1533KB) ( 139 )  
      数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

      随着智能材料和纳米技术的发展,具有刺激响应的新型功能膜材料是膜分离技术发展的主要方向之一。磁响应分离膜是一种由磁性颗粒和聚合物高分子混合制备的,可以对磁场刺激产生响应的分离膜。磁响应分离膜兼具膜分离技术的低能耗、高效率等优点和磁性颗粒的磁性响应和催化性能等。磁性颗粒对磁场的响应不仅会影响膜的结构和分离选择性,还会改变膜材料的润湿性以及提高膜抗污染性能。本文从共混法、涂层法、接枝法和原位生长法对磁响应分离膜的制备方法展开论述,介绍了不同制备方法的优缺点及未来发展方向。从调控膜表面润湿性、调控膜抗污染性、调控膜孔径三部分对磁响应分离膜的磁场响应机理进行了详细阐述。并从过滤、吸附、降解、交换分离四方面对磁响应分离膜的应用领域展开论述。最后对磁响应分离膜的发展进行了总结,并对其发展前景进行了展望。

      生物合成槲皮素糖苷类衍生物的研究进展
      封悦洋, 王颖, 姚明东, 肖文海, 丁明珠
      化工学报. 2020, 71(7):  2945-2955.  doi:10.11949/0438-1157.20200070
      摘要 ( 86 )   HTML ( 20 )   PDF (1937KB) ( 95 )  
      数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

      糖苷类天然产物是植物中次级代谢产物的主要存在形式,具有重要的生物活性。通过糖基化修饰可以改变其水溶性、稳定性,产生特殊的生物活性和功能,因此易于商品化应用,具有重要的药用价值和工业价值,尤其在抗癌药物和日化用品中有着广泛应用。近年来糖苷类产物的生物合成也取得了重大的进展。以重要的糖苷化合物槲皮素为例介绍了糖苷化合物的生物合成,从糖基转移酶和前体供应等角度阐述了生物高产糖苷类化合物的工程策略,为利用合成生物学技术获得植物糖苷的高产菌株提供了技术参考。

      废弃聚苯乙烯塑料在环境与能源中的高值化应用进展
      刘昌会,黄文博,顾彦龙,饶中浩
      化工学报. 2020, 71(7):  2956-2972.  doi:10.11949/0438-1157.20200051
      摘要 ( 114 )   HTML ( 11 )   PDF (6505KB) ( 106 )  
      数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

      聚苯乙烯是塑料材料家族中的重要组成部分,它具有质轻、隔热、防水、廉价等一系列优点。由于它的化学稳定性优异,自然界很难将其直接降解,通常采用填埋或焚烧进行处理,不仅对环境造成了严重的污染,同时也是资源的严重浪费。近年来,由于化学及材料科学快速发展,针对废弃聚苯乙烯回收及高值化研究已经得到广泛关注。本文从环境和能源角度详细综述了近年来废弃聚苯乙烯高值化应用的研究进展,从废弃聚苯乙烯的高值化方式和产物出发分为以下三个主要部分:通过物理或化学手段将废弃聚苯乙烯塑料转化为高分子功能材料;作为模板剂或碳源制备多孔碳材料;将废弃聚苯乙烯塑料裂解为小分子有机物。

      不同亲水特性VOCs在生物滴滤工艺中的作用规律
      姜岩, 张哲
      化工学报. 2020, 71(7):  2973-2982.  doi:10.11949/0438-1157.20200026
      摘要 ( 62 )   HTML ( 7 )   PDF (1204KB) ( 66 )  
      数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

      以亲疏水性为切入点,针对含多组分挥发性有机物(volatile organic compounds,VOCs)的工业废气,综述了生物滴滤床技术(biotrickling filters,BTFs)的研究现状与发展趋势。重点围绕多组分VOCs之间的拮抗作用、协同作用、交互作用,总结与剖析了三大作用的研究现状与成因,从BTFs内气液/固两相传质和生物降解动力学模型入手,阐述了BTFs中VOCs的传质和生物转化过程及其相互作用机制。展望了BTFs适应当前市场需求的应用化发展前景,提出以削弱或抑制拮抗作用、构建和强化协同作用体系为研究方向,通过强化对共代谢和增溶等作用机制的理论认知,构建具有协同效应的VOCs处理体系,进而推动BTFs的理论发展和应用推广。

      热力学
      顶空气相色谱法研究柠檬醛+α-紫罗兰酮+β-紫罗兰酮体系的汽液平衡
      郑佩, 王琳琳, 梁杰珍, 陈小鹏, 童张法, 韦小杰, 唐锐
      化工学报. 2020, 71(7):  2983-2992.  doi:10.11949/0438-1157.20191515
      摘要 ( 69 )   HTML ( 3 )   PDF (1067KB) ( 68 )  
      参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

      采用顶空气相色谱法测定了柠檬醛(1)+ α-紫罗兰酮(2)、柠檬醛(1)+ β-紫罗兰酮(2)和α-紫罗兰酮(1)+ β-紫罗兰酮(2)体系在333.15、368.15和403.15 K温度下的等温汽液相平衡数据;采用Redlich-Kister面积检验法和van Ness点检验法进行热力学一致性检验;采用Aspen plus V10.0软件、Britt-Luecke算法回归NRTL和 UNIQUAC活度系数模型参数;采用NRTL活度系数模型计算体系的超额自由焓(GE)。结果表明,所测体系的p-T-x-y数据均符合热力学一致性;柠檬醛(1)+ α-紫罗兰酮(2)、柠檬醛(1)+ β-紫罗兰酮(2)和α-紫罗兰酮(1)+ β-紫罗兰酮(2)体系的气相组成(y1)的计算值与实验值的最大平均绝对偏差(AAD)分别为0.0044、0.0060和0.0032;三组二元体系 GE的正、负偏差最大值分别为0.4002、0.2315和 –0.7143 kJ·mol-1

      邻甲酚-间二甲苯-乙二醇液液平衡数据的测定与关联
      何莉, 邹雄, 叶昊天, 李香琴, 董宏光
      化工学报. 2020, 71(7):  2993-2999.  doi:10.11949/0438-1157.20200181
      摘要 ( 43 )   HTML ( 6 )   PDF (908KB) ( 41 )  
      数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

      乙二醇可从含芳烃组分油品中选择性萃取酚类,为支撑焦化含酚油中的酚类化合物萃取分离新工艺开发,针对其组分特点,在现有相平衡数据基础上选定代表物,利用液液平衡釜法测出常压下303.15、313.15和323.15 K时邻甲酚-间二甲苯-乙二醇体系液液相平衡数据,并利用Othmer-Tobias方程、Hand方程、Bachman方程分别进行实验数据可靠性检验,其线性相关系数的平方均大于0.99。同时分别用NRTL和UNIQUAC活度系数模型对实验数据进行关联,回归得到不同温度下的模型参数,模型计算值与实验数据对比后发现其均方根偏差小于1.8%,说明NRTL和UNIQUAC模型均可较好地描述该三元体系相平衡行为。

      p型掺杂剂Cp2Mg在MOCVD气相中的反应机理研究
      张红, 唐留
      化工学报. 2020, 71(7):  3000-3008.  doi:10.11949/0438-1157.20191354
      摘要 ( 19 )   HTML ( 4 )   PDF (3193KB) ( 35 )  
      数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

      采用量子化学的密度泛函理论计算,提出并研究了金属有机化学气相沉积(MOCVD)气相过程中p型掺杂剂Cp2Mg的反应机理。特别判断了不同温度下各反应进行的可能性。发现Cp2Mg主要有两条相互竞争的反应路径,加合路径和氢解路径。对于加合路径,在293~573 K的温度范围内,会形成络合物Cp2Mg∶NH3或Cp2Mg∶(NH3)2。对于氢解路径,气相中的H自由基是一把“双刃剑”。一方面H自由基对Cp2Mg的分解有积极的辅助作用,明显降低了Cp2Mg的分解温度;另一方面由于钝化作用会形成Mg-H气相络合物,影响p型掺杂效果。

      正己烷–异丙醇共沸体系液液相平衡数据测定及关联
      杨冲, 林旭枫, 张金锋, 陈宏, 肖业鹏, 王慧, 程丽华, 欧阳新平
      化工学报. 2020, 71(7):  3009-3017.  doi:10.11949/0438-1157.20191001
      摘要 ( 53 )   HTML ( 8 )   PDF (1117KB) ( 86 )  
      数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

      为了给溶剂萃取分离正己烷–异丙醇混合物的过程设计和流程模拟计算提供基础数据,以二甲亚砜、1,4-丁二醇、1,2-丙二醇、乙腈、糠醛和N,N-二甲基甲酰胺为萃取剂,测定了30℃下萃取分离正己烷–异丙醇混合物的液液相平衡数据,并利用分离因子评价不同萃取剂的萃取分离性能。根据Hand方程对实验数据进行一致性和可靠性检验,拟合方程的相关系数都在0.98以上。随后,采用Aspen Plus软件选取NRTL活度系数模型对相平衡数据进行关联,得到相应的二元交互作用参数,并以此计算相应的相平衡组成。结果显示,计算值和实验值的均方根偏差小于1.0%,表明NRTL模型能够准确描述三元体系的液液相平衡。

      流体力学与传递现象
      基于EMMS的循环流化床流域研究
      陈恺成, 田于杰, 李飞, 吴昊, 王维
      化工学报. 2020, 71(7):  3018-3030.  doi:10.11949/0438-1157.20200062
      摘要 ( 56 )   HTML ( 7 )   PDF (2983KB) ( 62 )  
      数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

      流化床的设计、放大和优化需要对流域有基础的认识,然而气固系统的流域划分至今仍存在诸多争议。总结了气固流化系统流域划分的研究现状,并分析了流域划分的主要争议,发现文献中对快速床的界定存在分歧。通过耦合基于稳态EMMS的曳力模型开展双流体模拟,对不同气速和颗粒浓度下的循环流化床进行了数值研究。模拟结果捕捉到了颗粒回流、节涌等现象,据此确定了快速床的操作边界并绘制了流域图,该流域图能够展示循环床中的各流域形态。

      气固流化床外取热器内流动和换热特性分析
      李建涛, 姚秀颖, 刘璐, 卢春喜
      化工学报. 2020, 71(7):  3031-3041.  doi:10.11949/0438-1157.20191588
      摘要 ( 59 )   HTML ( 5 )   PDF (1748KB) ( 75 )  
      数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

      外取热器是维持催化裂化反应-再生系统热平衡和保持装置平稳运行的关键设备之一。外取热器的优化设计和合理调控,要求深入理解外取热器内的流动特性、换热特性及两者之间关系。在一套大型冷模热态实验装置上,分别考察了表观气速、颗粒质量流率对换热管附近的局部固含率和气泡频率、床层与换热管间传热系数的影响。结果表明:增加表观气速可以降低局部固含率、增加局部气泡频率、强化床层与换热管间换热;随着颗粒质量流率增加,局部固含率和局部气泡频率均增加;在较低表观气速下,增加颗粒质量流率不利于换热,而在较高表观气速下,传热系数随颗粒质量流率逐渐增加。不同流型下,气固流动特性对换热特性的影响不同。在鼓泡床流型下,过高的局部固含率不利于颗粒在换热表面的更新,增加换热管附近的局部气泡频率可以明显强化换热;而在湍流床流型下,换热管附近的局部固含率和气泡频率的增加,均使传热系数逐渐增大。建立了针对不同流型的换热经验关联式,预测值与实验值的平均相对偏差分别为6.9%和1.3%。

      绝热状态下板壳式换热器壳侧的流型与压降
      吴鹏飞, 王科, 赵珏
      化工学报. 2020, 71(7):  3042-3049.  doi:10.11949/0438-1157.20200109
      摘要 ( 40 )   HTML ( 3 )   PDF (1980KB) ( 45 )  
      数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

      实验研究了板壳式换热器波纹通道内垂直向上气-液两相流动的流型和压降特性,讨论了圆形波纹通道内流型特征及转变机理,根据相界面形态特征将流型划分为泡状流、弹状流、膜状流和搅混流;同时分析了流型与压降之间的关系,发现泡状流中的压降波动幅值最小,弹状流与膜状流次之,搅混流中压降波动幅值最大;获得了波纹通道内单相以及气-液两相压降的分布规律,拟合了单相压降关联式,并基于Lockhart-Martinelli理论,通过分析两相摩阻系数与Martinelli参数的关系拟合了波纹通道内两相流动压降关联式,发现Chisholm参数C的值与Chisholm最初建议的光滑管内层流-层流的值接近。

      螺旋折流板换热器质心当量矩形通用计算模型
      郑舒星, 朱子龙, 陈亚平, 吴嘉峰
      化工学报. 2020, 71(7):  3050-3059.  doi:10.11949/0438-1157.20200085
      摘要 ( 23 )   HTML ( 2 )   PDF (2213KB) ( 27 )  
      数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

      现有螺旋折流板换热器(HBHXs)螺旋通道的截面积是按照通道中被管排阻挡的最小截面计算的,而实际的螺旋通道截面是由最小截面和管间的最大截面共同构成的,螺旋流是逐步通过最小截面的。由于按此最小截面公式计算的Reynolds数不准确,因此无法获得预测Nusselt数和摩擦因子与Reynolds数关系的通用关联式。提出了一种新型质心当量矩形(MCER)模型,以更精确地计算螺旋折流板换热器的螺旋通道的截面积和壳侧流体Reynolds数,并采用商用软件HTRI和文献的实验数据对MCER模型进行了验证,获得了较满意的结果。在相同条件下,按MCER模型计算壳侧Nusselt数Nuo的结果与采用换热器设计软件HTRI所计算结果的误差在-10%~5%范围内,与两组文献实验结果的误差分别在±18%和-5%~15%范围内,但其摩擦因子的公式结果与上述来源结果比较的误差都比较大,需要进一步完善。

      自然循环窄矩形通道内过冷沸腾两相摩擦阻力特性
      杨宽, 阎昌琪, 曹夏昕
      化工学报. 2020, 71(7):  3060-3070.  doi:10.11949/0438-1157.20191379
      摘要 ( 19 )   HTML ( 2 )   PDF (2744KB) ( 11 )  
      数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

      采用去离子水作为实验工质,在低压低流速自然循环工况下开展了单面加热可视化窄矩形通道内的过冷沸腾摩擦阻力特性实验研究。实验中测量了实验段内的压降数据,并通过高速摄影仪拍摄了窄矩形通道内的气液两相图像,提出了过冷沸腾条件下的两相摩擦压降的剥离计算方法。基于本实验中获得摩擦压降数据,对分别基于均相流模型和分液相模型的经典两相摩擦压降计算关系式进行了评估,实验结果表明:采用不同等效黏度计算方法的均相流模型计算结果比实验值明显偏小;而分相流模型中,Sun and Mishiba关系式和Tran关系式均能够较好地预测摩擦阻力,计算值与实验值的平均相对偏差在±15%以内。结合实验数据,以分相流模型方法为基础,考虑全液相Reynolds数、Martinelli参数和Laplace数的影响,获得了计算分液相折算系数的经验关系式,与实验数据符合较好, 平均相对误差在10%范围内。

      基于分子运动学的水汽在细颗粒表面异质核化的数值模拟
      余廷芳, 高巨, 熊桂龙, 李水清, 姚强
      化工学报. 2020, 71(7):  3071-3079.  doi:10.11949/0438-1157.20191605
      摘要 ( 46 )   HTML ( 1 )   PDF (1356KB) ( 61 )  
      数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

      为研究过饱和水汽在细颗粒表面异质核化特性,准确预测成核参数,基于分子运动学异质核化理论建立了过饱和水汽在燃煤细颗粒表面异质核化的运动学模型。数值分析了液滴晶核长大过程中水汽分子和水分子两种扩散凝结机制对晶核长大的促进作用及其相对重要性,数值预测了水汽过饱和度和宏观接触角对成核速率的影响;数值计算了不同温度和宏观接触角下细颗粒的临界过饱和度。结果表明:当液滴晶核尺寸小于临界晶核半径时,颗粒表面吸附水分子扩散凝结速率与水蒸气分子直接扩散凝结速率的比值大于100,颗粒表面吸附水分子的扩散凝结机制对晶核长大起主导作用。提高水汽过饱和度或减小宏观接触角均可显著提高液滴晶核的成核速率;成核速率随水汽过饱和度增大呈指数型增长。提高气相主体中水汽温度或减小细颗粒物的宏观接触角均可显著降低异质成核的临界过饱和度;对于粒径小于0.1 μm的细颗粒物,随着细颗粒粒径的增大,异质核化的临界过饱和度显著减小。

      基于内置换热器有机闪蒸循环的热性能研究
      黄桂冬, 张凇源, 葛众, 解志勇, 相华江, 鄢银连, 袁志鹏
      化工学报. 2020, 71(7):  3080-3090.  doi:10.11949/0438-1157.20191294
      摘要 ( 34 )   HTML ( 2 )   PDF (1710KB) ( 35 )  
      数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

      构建了内置换热器有机闪蒸循环(internal heat exchanger organic flash cycle, IHE-OFC)系统模型,采用100~200℃地热水作为热源,以R600a、R600、R601a、R601、R236ea、R227ea、R245fa、R123作为循环工质。研究了IHE-OFC系统的热性能,并以净输出功率为目标函数,对系统进行了优化。结果表明:当热源温度≤160℃时,R601 IHE-OFC系统的净输出功率最大;当热源温度≥190℃时,R601传统OFC系统的净输出功率最大;当热源温度为170℃时,R601a IHE-OFC系统的净输出功率最大;当热源温度为180℃时,R601a传统OFC系统的净输出功率最大。此外,每一工质均存在一个特征温度,为工质的0.85Pcri所对应的温度与加热器夹点温差之和。且因工质特征温度的影响,IHE-OFC系统的最优闪蒸压力、IHE冷流体温升和系统效率随热源温度的升高而均呈先增大后不变的趋势。

      单个固体颗粒促进薄液膜破裂的格子Boltzmann研究
      刘学文, 李金京, 全晓军, 熊伟
      化工学报. 2020, 71(7):  3091-3097.  doi:10.11949/0438-1157.20200027
      摘要 ( 30 )   HTML ( 3 )   PDF (1168KB) ( 34 )  
      数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

      采用等温格子Boltzmann方法两相流模型结合颗粒运动模型对单个颗粒与薄液膜之间的相互作用进行了研究。通过模拟直观展示了单个球形疏水颗粒导致液膜破裂的详细过程,模拟结果表明与薄液膜接触的球形疏水颗粒会导致液膜弯曲变形从而产生毛细力,毛细力会驱动液膜在颗粒表面移动从而导致液膜破裂。疏水颗粒的接触角对液膜破裂的时间有明显影响,模拟发现接触角为106.7°的疏水颗粒导致液膜破裂时间最短。此外,当液膜的厚度发生变化时,颗粒导致液膜破裂的时间也会不同。

      催化、动力学与反应器
      小麦秸秆水热预处理半纤维素降解动力学研究
      张晗, 付乾, 廖强, 夏奡, 黄云, 朱贤青, 朱恂
      化工学报. 2020, 71(7):  3098-3105.  doi:10.11949/0438-1157.20200053
      摘要 ( 55 )   HTML ( 7 )   PDF (1675KB) ( 62 )  
      数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

      水热预处理是木质纤维素原料高效能源转化的主要工艺流程之一,但是以小麦秸秆为原料的水热预处理的反应路径与反应机理仍有研究不足之处, 制约该预处理过程的优化及实际生产应用。本文以小麦秸秆为研究对象,实验研究了木质纤维素水热预处理过程反应动力学。研究发现,在水热预处理过程中,小麦秸秆的主要降解过程是半纤维素降解产生低聚木糖、木糖以及糠醛的过程,半纤维素在水热过程中几乎完全降解。随着预处理温度的升高,水解液中低聚木糖和木糖的浓度降低,而糠醛的浓度增加;随着保温时间的延长,低聚木糖与木糖的浓度先增加后减小,糠醛的浓度会趋于稳定。根据实验结果提出反应路径并拟合获得动力学速率常数和反应活化能,所获的动力学模型可以很好地解释反应物浓度的变化,与实验数据吻合良好。该模型可以为小麦秸秆水解预处理系统的设计提供参考。

      Ba、Co共掺MnOx复合氧化物低温选择性催化还原NO研究
      刘涛, 张书廷
      化工学报. 2020, 71(7):  3106-3113.  doi:10.11949/0438-1157.20191520
      摘要 ( 49 )   HTML ( 8 )   PDF (3020KB) ( 78 )  
      数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

      利用柠檬酸络合法制备了一系列Ba、Co掺入MnOx脱硝催化剂,研究了Ba、Co掺入对MnOx低温NH3-SCR性能的影响。测试结果表明:Ba单独掺入时抑制了MnOx的催化性能,Co单独掺入时促进了MnOx的催化性能;而当Ba、Co共掺时,催化剂性能出现了最大的提升,其中3BaMnCoOx表现出了优异的脱硝活性,反应温度高于180℃时其脱硝性能在99%以上,且表现出了良好的抗水硫性能。采用XRD、SEM、NO-TPD、NH3-TPD、H2-TPR和NO吸附原位红外等表征手段对催化剂进行了表征。结果表明,Co掺杂后形成了MnCo2O4.5固溶体,赋予了催化剂优异的氧化还原性能;Ba掺杂为催化剂提供了新的NO吸附位点,导致了新的活性硝酸盐吸附物种形成,显著促进了催化剂的NO吸附性能。这些特性使得BaMnCoOx低温脱硝催化剂展现出了优异的脱硝性能。

      分离工程
      结构化5A分子筛吸附床结构及工艺参数对N2/H2吸附性能的影响
      王鹏, 刘京雷, 张胜中, 范得权, 张英, 徐宏
      化工学报. 2020, 71(7):  3114-3122.  doi:10.11949/0438-1157.20191349
      摘要 ( 41 )   HTML ( 3 )   PDF (1153KB) ( 45 )  
      数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

      利用吸附等温线获得动力学参数,建立了CFD模型,模拟了氢气/氮气在结构化5A分子筛吸附床中的吸附过程,研究了吸附剂层片间距、吸附剂厚度等结构参数和吸附压力、进气流量等工艺参数对混合气吸附效果的影响。结果表明:减小层片间距和吸附剂厚度可显著提高传质系数和床层利用率。增大吸附压力可提高床层利用率,但会减小传质系数。进气流量对传质系数的影响不明显,但当流量较大时,吸附容量和床层利用率均呈减小趋势。结构化5A分子筛吸附剂吸附性能良好。

      离子液体-微波辅助从黄连提取小檗碱的实验与分子模拟
      吴玉花,丁欣,李小露,高红凤,冯炜,白红存,郭庆杰
      化工学报. 2020, 71(7):  3123-3131.  doi:10.11949/0438-1157.20191365
      摘要 ( 31 )   HTML ( 3 )   PDF (2003KB) ( 28 )  
      数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

      从黄连中高效提取小檗碱等生物活性物质对于中药资源有效利用具有重要意义。然而,黄连中异喹啉类生物碱具有较为相近的化学结构和理化性质,导致高效提取难度增大。离子液体作为优异的反应介质在天然活性物质提取中显示出良好的前景。同时,微波作为新型辅助手段有利于天然植物中药物活性组分的提取和分析研究。以黄连为研究对象,采用离子液体-微波辅助联合方法,提取药用植物中的有效成分小檗碱,实现过程强化与高效提取。研究以离子液体-水溶液为溶剂的微波辅助法,重点考察提取过程中离子液体种类以及固液比、溶液pH、微波时间、微波加热温度、微波功率等工艺条件对提取收率的影响。此外,基于现代密度泛函理论的分子模拟计算,研究微波外场和不同离子液体在小檗碱提取过程中的作用,从分子尺度上揭示离子液体与小檗碱相互作用的物理本质。

      环己醇精馏残液催化加氢分离二环己基醚工艺研究
      霍二福, 李迎春, 杨帅, 冯明, 程伟琴, 王柏楠, 魏新军
      化工学报. 2020, 71(7):  3132-3139.  doi:10.11949/0438-1157.20191212
      摘要 ( 24 )   HTML ( 6 )   PDF (1073KB) ( 36 )  
      数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

      针对环己醇精馏残液中各组分沸点相近,常规分离方法分离难度大等技术问题,采用催化加氢的方法将环己醇精馏残液中的3-环己基环己烯、1-环己基环己烯和环己亚基环己烷还原为双环己烷,扩大分离组分间的沸点差,经减压精馏分离,得到高纯度的双环己烷和二环己基醚。以Pd/C为催化剂,通过对比实验获得了环己醇精馏残液中的3-环己基环己烯、1-环己基环己烯和环己亚基环己烷催化加氢转化为双环己烷的最佳工艺条件:反应温度120℃、反应压力4 MPa、反应时间4 h、搅拌速度550 r/min、Pd/C催化剂用量为物料质量的0.4%,原料转化率为98.7%,双环己烷的选择性大于99.5%;经减压精馏分离后,双环己烷和二环己基醚的纯度大于99.5%。

      过程系统工程
      延迟焦化加热炉热效率的机理建模与实时估计应用
      黄健, 赵众
      化工学报. 2020, 71(7):  3140-3150.  doi:10.11949/0438-1157.20191072
      摘要 ( 53 )   HTML ( 5 )   PDF (1591KB) ( 51 )  
      数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

      在延迟焦化装置中,焦化炉热效率是操作先进性关键评价指标,然而实际工业生产中难以在线测得加热炉热效率。本文基于机理建模,推导了管式加热炉状态空间预测模型。为降低干扰影响,提出了一种基于粒子滤波的联合估计方法来修正加热炉热效率模型预测,并分析了其收敛性。实际应用结果证实了所提方法的可行性和有效性,为实现延迟焦化装置先进控制奠定了基础。

      基于主成分分析与支持向量机的热泵系统制冷剂泄漏识别研究
      于仙毅, 巫江虹, 高云辉
      化工学报. 2020, 71(7):  3151-3164.  doi:10.11949/0438-1157.20191139
      摘要 ( 22 )   HTML ( 2 )   PDF (3336KB) ( 17 )  
      数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

      为了研究热泵系统制冷剂泄漏识别的数据挖掘理论方法和实验验证,首先建立空气源热泵系统制冷剂泄漏实验台,进行热泵系统正常工况、干扰工况、泄漏工况的实验参数测试;其次,采用主成分分析法对测试数据进行特征提取处理,采用支持向量机对数据进行分类识别,建立了用于热泵系统的制冷剂泄漏识别的主成分分析-支持向量机模型,在二分类和多分类模式下验证了模型的性能,并研究了泄漏速率和不同故障工况对模型的影响。采用RefliefF特征选择算法对原始特征参数进行筛选,简化了识别模型的特征参数。研究结果表明:对于空气源热泵热水系统,PCA-SVM泄漏识别模型在多种验证集中对泄漏工况的识别准确度达100%,缓慢泄漏的诊断识别性能弱于快速泄漏,同一模型在不同故障诊断识别中性能不同,对系统运行影响轻微的故障诊断识别性能弱于其他故障。RefliefF特征选择方法将原始41个系统特征参数精简至10个特征参数,参数筛选优化后的泄漏识别模型识别精度也维持在较高水平,优化的泄漏识别模型更利于实际应用。

      基于混合赛博模型的微生物代谢状态估计
      潘妍如, 刘飞
      化工学报. 2020, 71(7):  3165-3171.  doi:10.11949/0438-1157.20191310
      摘要 ( 19 )   HTML ( 2 )   PDF (900KB) ( 8 )  
      数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

      微生物发酵过程中组分异常复杂,物化和生化反应混合交叠,多数状态不能直接测量。混合赛博模型结合了基元模式分析和赛博(cybernetic)模型控制作用,既考虑细胞内产物信息和代谢行为,又引入控制变量来调节催化酶的活性和合成,从而建立了微生物代谢过程的动力学方程,基于该模型可以实现对微生物体代谢状态的实时监测。针对聚羟基丁酸发酵过程,在代谢途径和基元模式分析基础上,对其混合赛博模型中非线性动态进行线性化,再采用扩展卡尔曼滤波对代谢过程状态进行估计。仿真结果表明,对于微生物代谢中一些重要状态变量具有良好的估计效果。

      基于循环自动编码器的间歇过程故障监测
      高学金, 刘腾飞, 徐子东, 高慧慧, 于涌川
      化工学报. 2020, 71(7):  3172-3179.  doi:10.11949/0438-1157.20191581
      摘要 ( 17 )   HTML ( 3 )   PDF (1269KB) ( 8 )  
      数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

      针对间歇过程数据非线性、动态性特征,提出一种基于循环自动编码器(recurrent autoencoder,RAE)的过程故障监测方法。采用长短时记忆(long short-term memory,LSTM)循环神经网络构建自动编码器建立监控模型,相比传统自动编码器,其能有效挖掘时序样本间的动态关联信息。该方法首先利用批次展开与变量展开相结合的三步展开方法将间歇过程数据展开成二维,并通过滑动窗采样得到模型输入序列;然后使用LSTM构建自动编码器,重构输入序列。进一步,利用重构误差构造平方预测误差(squared prediction error, SPE)统计量实现在线监测。最后将所提方法应用于青霉素发酵仿真和重组大肠杆菌发酵过程监测,结果表明,该方法能及时监测到故障,具有较好的监测性能。

      基于分离系数校正的稀土萃取流程模拟
      杨辉, 代文豪, 陆荣秀, 朱建勇
      化工学报. 2020, 71(7):  3180-3190.  doi:10.11949/.0438-1157.20191481
      摘要 ( 16 )   HTML ( 4 )   PDF (1444KB) ( 34 )  
      数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

      由于基于稀土萃取机理的流程仿真模型没有考虑萃取槽的萃取效率,导致模型输出的各级组分含量难以符合工业实际工况,为此,本文将机理模型与数据驱动的方法相结合,建立基于分离系数校正的稀土萃取流程模拟。首先,在相对分离系数的稀土萃取流程机理模型的基础上,引入分离系数校正值,实现对稀土萃取机理模型的扩充;其次,运用数据驱动方法,利用斐波那契树优化算法对各级校正值进行优化求解,并使用MATLAB GUI,开发稀土萃取流程模拟系统;最后,结合工业现场实际数据,验证本文流程模拟在工况改变时的动态性能,结果表明本文所建流程模拟符合稀土萃取流程实际工况。

      基于SHPSO-GA-BP的成品汽油调和中加氢汽油组分辛烷值的预测
      李炜, 王晓明, 蒋栋年, 李亚洁, 梁成龙
      化工学报. 2020, 71(7):  3191-3200.  doi:10.11949/0438-1157.20191453
      摘要 ( 20 )   HTML ( 2 )   PDF (1404KB) ( 20 )  
      数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

      针对成品汽油调和配方建模中加氢汽油组分辛烷值难以实时获取,考虑遗传算法(genetic algorithm,GA)、粒子群算法(particle swarm optimization,PSO)优化反向传播(back propagation,BP)网络存在的问题,提出了一种串行混合粒子群遗传算法(serial hybrid PSO-GA,SHPSO-GA)优化BP网络,并用于辛烷值的预测建模。该方法首先将PSO算法的输出依据适应度值分为优劣2个种群,弃劣留优;然后对留优种群再进行GA的交叉变异操作,进一步优化种群,经过每一代PSO和GA的交替优