Please wait a minute...
本期目录
2014年 第65卷 第2期 刊出日期:2014-02-05
    目录
    本期封面、广告页、中英文目次表
    CIESC Journal. 2014, 65(2):  0-0. 
    摘要 ( 714 )   PDF (2690KB) ( 463 )  
    相关文章 | 多维度评价
    综述与专论
    生态文明建设与石油石化产业升级
    王基铭
    CIESC Journal. 2014, 65(2):  369-373.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.02.001
    摘要 ( 941 )   PDF (418KB) ( 467 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    随着工业化、城镇化和农业现代化持续推进,我国经济增长与资源环境之间的矛盾日益突出,加强生态文明建设显得尤为重要。石油石化工业是国民经济支柱产业,肩负着提供绿色能源和产品、保护生态环境的重大使命。通过技术创新、结构调整、智能化建设和发展循环经济,使石油石化产业升级,对促进我国生态文明建设意义重大。
    加快智能工厂进程, 促进生态文明建设
    李德芳, 索寒生
    化工学报. 2014, 65(2):  374-380.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.02.002
    摘要 ( 950 )   PDF (9380KB) ( 580 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    中国石化通过实施资源战略、市场战略、一体化战略、国际化战略、差异化战略与绿色低碳战略,提出了用信息化支撑传统产业升级转型、绿色低碳与节能减排、推进智能工厂建设的战略目标。重点从建设思路、主要工作进展与应用成效三方面阐述了智能工厂对中国石化应用信息技术改造石油石化传统生产工艺、提高资源利用率、实现安全生产与清洁生产等方面的重要影响。最后,结合中国石化信息化的发展愿景与发展目标,给出了智能工厂的总体框架与行动蓝图。
    煤炭热力学高效和化学高价值利用新工艺
    金涌, 胡永琪, 胡山鹰, 王勇, 赵瑞红, 余海鹏, 李飞龙
    化工学报. 2014, 65(2):  381-389.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.02.003
    摘要 ( 1422 )   PDF (652KB) ( 903 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    提出一种煤炭热力学高效和化学高价值利用新工艺(TCCUC),包括煤炭拔头技术—半焦富氧直燃制备燃气轮机高温工质系统—燃气发电—蒸汽发电系统—CO2捕集技术—干馏拔头产物提质处理技术六个技术模块。该工艺通过煤干馏拔头和焦油加氢等技术,对煤中大分子碳氢化合物进行适当热解和对热解产物焦油加氢处理得到高价值的碳氢液体燃料,实现煤炭的化学高价值利用;通过高温过滤、半焦直燃、燃气轮机与蒸汽轮机相结合等方法,实现对煤炭燃烧过程中高位热能的充分利用,进一步提高热-电联产效率。
    人工合成微生物混菌体系的研究进展
    杜瑾, 贾晓强, 元英进
    CIESC Journal. 2014, 65(2):  390-395.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.02.004
    摘要 ( 1380 )   PDF (3550KB) ( 1222 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    合成生物学正在从设计构建基本功能元件和模块,逐步向着从头设计人工细胞及构建人工生物群落的方向发展,人工合成微生物混菌体系已经成为未来合成生物学研究的重要方向。本文综述了人工构建微生物群落生态关系、群落时空动态和分布式计算等基础研究的进展。同时,微生物混菌体系在医药、环境、能源等领域发挥着不可替代的作用,人工合成混菌体系在相关领域也表现出巨大的应用潜力。
    干气中烷烃、烯烃新型分离吸附剂的研究进展
    马士珍, 苏宝根, 鲍宗必, 苏云, 杨亦文, 任其龙
    CIESC Journal. 2014, 65(2):  396-405.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.02.005
    摘要 ( 2713 )   PDF (2477KB) ( 1130 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    综述了二十年来烯烃烷烃新型分离吸附剂的研究进展,与传统的π络合吸附剂相比,优先吸附烯烃的吸附剂包括金属有机材料(MOF)、Engelhard Titanosilicate (ETS)、高硅分子筛和介孔分子筛,主要是利用氢键作用、孔径大小、分子扩散速率差异或π络合作用,将烷烃烯烃分离;而优先吸附烷烃的吸附剂包括AlMePO-α、ZIF-7和凹凸棒黏土,主要利用吸附剂上甲基与烷烃的相互作用。MOF对烯烃吸附量大,但选择性较差;高硅分子筛对烯烃的动力学分离效果良好;介孔分子筛经过渡金属改性后,对烯烃有优良的选择性;ETS类对烯烃有较高的吸附量和选择性,且稳定性强,有很好的应用前景。
    油气田CO2/H2S共存腐蚀与缓蚀技术研究进展
    李自力, 程远鹏, 毕海胜, 董有智
    CIESC Journal. 2014, 65(2):  406-414.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.02.006
    摘要 ( 977 )   PDF (5411KB) ( 910 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    CO2/H2S是油气田采集、运输、处理过程中主要的腐蚀介质,由其引起的管道设备的腐蚀问题变得越来越严重,腐蚀和防腐已经成为研究热点。分别对近年来国内外开展的有关CO2和H2S共存腐蚀及缓蚀技术的研究进行综述。CO2/H2S共存腐蚀研究主要依靠试验手段,但目前的研究结果有很大的离散性,根据不同的试验条件会产生不同的研究结果。分压比是国内外大多数学者研究CO2/H2S腐蚀规律的切入点,但关于两者主导腐蚀的分压比界限划分现有研究存有争议。缓蚀技术研究讨论了缓蚀剂作用机理,评述了抑制CO2/H2S共存腐蚀常用的酰胺类、咪唑啉衍生物类、季铵盐类和Schiff碱类缓性剂在国内外的研究与应用现状,展望了这一领域的研究前景及发展方向。
    流体力学与传递现象
    湍流非预混燃烧数值模拟的代数二阶矩模型
    隋春杰, 周力行, 林博颖, 孔文俊
    化工学报. 2014, 65(2):  415-421.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.02.007
    摘要 ( 1512 )   PDF (3145KB) ( 619 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    湍流燃烧数值模拟是研究燃烧的一种重要手段,采用的湍流燃烧模型是否恰当直接影响最终结果的准确性。在湍流燃烧中,化学反应速率不仅取决于当地的组分浓度和温度,而且与组分的湍流脉动也有密切关系。通过对湍流燃烧模型进行探讨,发现代数二阶矩模型(ASOM)能综合考虑湍流和反应动力学因素的影响,而且比其他复杂的模型简单。研究将组分混合速率对化学反应速率的影响在一个修正的代数二阶矩模型(RASOM)中进行考虑,更准确地计算出化学反应速率。为了验证模型的准确性,RASOM模型被应用到Sandia实验室测量的甲烷-空气非预混燃烧(Flame-D)的数值模拟中。模拟得到的结果与实验结果以及修正的涡破碎模型(EBU-A)和原ASOM模型的结果进行了对比,发现RASOM模型的效果较好。
    电容层析成像在煤粉料仓下料中的应用
    陆海峰, 郭晓镭, 陶顺龙, 龚欣, 鲁军
    化工学报. 2014, 65(2):  422-429.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.02.008
    摘要 ( 837 )   PDF (6907KB) ( 408 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    煤粉料仓下料是气流床粉煤气化工艺中粉体供料单元的重要组成部分,其安全稳定运行具有重大的经济意义。提出将电容层析成像(ECT)技术用于煤粉料仓下料,从而实现研究手段的可视化。在煤粉料仓下料系统上,通过线性反投影算法及图片累加技术,获得料仓出口管道截面的相对颗粒浓度分布图像和下料过程的二维流型图;对比分析了称重信号和ECT信号的时间序列曲线,并通过RSD统计方法定量描述煤粉下料的波动程度。结果表明,ECT研究与煤粉下料分区理论吻合良好,借助ECT可充分认识煤粉下料流型和气固作用特征。
    螺旋板换热器轴向错流通道湿法捕尘拟均相模型
    徐其鹏, 桂月明, 朱家骅, 程远贵, 夏素兰
    化工学报. 2014, 65(2):  430-436.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.02.009
    摘要 ( 1003 )   PDF (1010KB) ( 510 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    提出了螺旋板换热器轴向错流通道冷却冷凝湿法除尘的方法,指出了PM2.5在尾气对流传热传质边界层内热泳和伴随水蒸气冷凝的扩散泳运动特征和冷凝液膜吸收除尘机理并建立了拟均相模型,获得了PM2.5浓度衰减函数和以冷凝通量nw为参数的捕尘效率模型。通过“三传”类比获得了从尾气流速求取模型参数的方法,并通过恒壁温条件下冷却冷凝实验数据验证了模型参数计算方法的正确性,结果表明水蒸气组分扩散体积通量即PM2.5扩散泳速度Vw是控制性参数,其值在20~40 mm·s-1范围。
    抽气回热式有机朗肯循环热经济性的定量分析
    刘强, 申爱景, 段远源
    化工学报. 2014, 65(2):  437-444.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.02.010
    摘要 ( 1286 )   PDF (789KB) ( 588 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    探讨了抽气回热对13种工质热效率的影响规律。当主气温度低于0.9Tcr时,采用无过热的o2循环,则抽气回热对热效率的提升随主气温度的升高而增加;当主气温度高于0.9Tcr时采用有过热的o3循环,则随着主气温度的上升抽气回热对热效率的提升减弱。计算了工质的复杂程度因子σ,复杂程度高的工质采用抽气回热对热效率的提升潜力较小。采用抽气回热后,R236ea、R600a、R600、R245fa和R123的热效率可提高9%以上,而六甲基二硅氧烷(MM)和八甲基三硅氧烷(MDM)则低于5%。o2循环的最佳抽气系数及工质流量随主气温度的升高线性上升,而o3循环的最佳抽气系数基本不变。另外,透平排气温度高的工质,最佳抽气系数高,但是回热效果差。抽气回热使R600a、R600、R245fa和R123质量流量的增加在40%以内,而高温工质MM和MDM则提高了50%以上。
    水平光滑细管内R32冷凝换热的流型特性
    杨英英, 李敏霞, 马一太
    化工学报. 2014, 65(2):  445-452.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.02.011
    摘要 ( 1212 )   PDF (1409KB) ( 517 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    采用可视化的方法,对流体R32在内径2 mm 的水平光滑圆管内冷凝换热的流型进行了观测实验,实验设定的流体饱和温度为40℃,质量流量分别为100、200、400 kg·m-2·s-1。观测到的主要流型为塞状流、弹状流、环波状流和环状流。通过实验观察,发现随着流量的增加环状流的流型区域增加,流型由环波状流转换成间歇流的干度推迟,其分界线为一条斜线,主要是由于随着流量的增大,气液表面剪切力增大促进了环波状流的形成。借鉴量纲1准则数提出间歇流与环波状流分界线公式。将实验值与其他5种流型模型进行了对比分析,发现只有与Yang-Shieh模型比较吻合。
    高效复合强化换热器的管程性能
    朱冬生, 安冬旭, 李霞, 张立振, 朱辉, 于腾祥
    化工学报. 2014, 65(2):  453-459.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.02.012
    摘要 ( 798 )   PDF (713KB) ( 504 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    通过搭建内螺纹扭曲椭圆管复合强化管换热器传热与压降性能测试平台,对内螺纹扭曲椭圆管复合强化管换热器的管程传热和流阻性能进行了实验研究,以实验数据为基础拟合得到其对流传热系数和流动摩擦阻力系数与管内流体Reynolds数的计算准则关系式,将内螺纹扭曲椭圆管与光滑圆管、内螺纹圆管、光滑扭曲管的管程传热、流阻以及综合性能进行对比分析,结果显示内螺纹扭曲管流动阻力略高于其他类型的换热管,传热效果和综合性能明显优于其他类型换热管。内螺纹扭曲管作为一种内螺纹和扭曲扁管强化传热技术的叠加技术,强化传热效果明显,具有重要的工程应用价值。
    竖直圆管内液氮流动沸腾传热特性的分析
    徐彬, 石玉美, 陈东升, 于忠杰
    化工学报. 2014, 65(2):  460-467.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.02.013
    摘要 ( 1019 )   PDF (926KB) ( 699 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    实验研究了竖直圆管内液氮流动沸腾传热特性,分析壁面温度、流体温度、干度以及传热系数沿实验段管程的变化规律,考察热通量、质量流量和入口压力对液氮两相流动传热特性的影响。针对实验工况分别采用Chen、Klimenko、Shah以及Liu-Winterton关联式对传热系数进行预测,并将实验结果与预测结果进行比较,对不同传热系数区间内的相对误差进行了计算、分析,以评估实验工况范围内各关联式的准确性。结果表明,在传热系数较大的情况下,4个关联式的预测值普遍低于实验值,在整个实验工况范围内,采用Klimenko关联式预测时误差最小。
    中心棒对石膏旋流器工作性能的影响
    安连锁, 杨阳, 刘春阳, 沈国清, 张世平
    化工学报. 2014, 65(2):  468-473.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.02.014
    摘要 ( 872 )   PDF (621KB) ( 321 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    针对火电厂石膏旋流器运行中存在空气柱及底流夹细等问题,设计倒锥形中心棒取消空气柱,改善石膏旋流器的工作性能。采用实验方法分析不同入口压强下石膏旋流器性能的变化情况,得到无中心棒、圆柱形中心棒、倒锥形中心棒对生产能力、底流浓度、底流含固量以及底流浆液中石膏颗粒分布的影响。结果表明:与无中心棒相比,采用倒锥形中心棒能够使生产能力提高18%,底流含固量增大22%,分级性能对入口压强具有良好的适应性,并能够有效缓解底流夹细现象。
    柳树河油页岩微波干燥特性及干燥模型
    柏静儒, 李晓航, 贾春霞, 张亮, 王擎
    化工学报. 2014, 65(2):  474-479.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.02.015
    摘要 ( 960 )   PDF (539KB) ( 496 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    干燥预处理对油页岩的利用具有重要的意义,微波干燥是一种快速、高效和节能的干燥方式。在家用微波炉改造基础上搭建了微波干燥实验台,研究了不同微波功率对柳树河油页岩微波干燥特性的影响。并采用单项扩散模型等13个薄膜干燥模型等对微波干燥分别进行动力学分析,结果表明:微波干燥所需的时间远小于传统干燥所需的时间;微波干燥速率要远大于传统干燥干燥速率;油页岩微波干燥过程适用于双项扩散的半经验模型,油页岩微波干燥机理为湿分(液体或蒸气)双项扩散控制过程;300、400和550 W三个功率干燥时能耗相差不大。为了以较少的能耗达到相同的干燥效果,对于柳树河油页岩,以功率550 W干燥为佳。
    大型喷雾粒径分布的图像法测量
    陈小艳, 周骛, 蔡小舒, 黄燕, 袁益超
    化工学报. 2014, 65(2):  480-487.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.02.016
    摘要 ( 354 )   PDF (4644KB) ( 682 )  
    相关文章 | 多维度评价
    雾化技术在能源、化工等领域应用广泛,研究雾化机理和优化雾化喷嘴性能的前提是对其雾化液滴尺寸及粒度分布进行准确有效的测量和表征。目前常用的雾化液滴粒度测量技术,如基于光散射或衍射原理的激光粒度仪和相位多普勒分析仪等,能够较准确地测量粒径分布比较窄、最大粒度在2000 μm以下的喷雾,但对含特大颗粒且粒径分布很宽的喷雾,往往难以得到可靠结果甚至不可能进行测量。本文提出了用图像法测量这类大流量喷雾,构建了图像法测量系统,编写了图像处理程序,经标定实验后,采用该系统对某喷嘴喷雾液滴粒径分布及规律进行了测量研究。研究结果表明图像法可用于大型喷雾液滴粒度及分布的测量。
    圆柱绕流中扰动体强化传热和减阻
    张喜东, 黄护林
    化工学报. 2014, 65(2):  488-494.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.02.017
    摘要 ( 870 )   PDF (640KB) ( 631 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    以圆柱上游布置扰动体的双钝体绕流模式为研究对象,通过有限体积法数值研究了Reynolds数Re=1000时钝体直径比(d/D)、间隙率(S/D)对双钝体系统传热性能和系统阻力的影响规律。结果表明,小直径扰钝体对系统的对流换热更为有利,且系统的对流换热随间隙率的增大而递增。以等直径双钝体(d/D=1)系统为基准,总换热增长量(HI)随间隙率和扰动体直径的增大而减小,且间隙率小于临界值(S/D=4)时换热增长量波动比较明显。当d/D=0.1,S/D≥5时,系统的换热增长量为22.3%~25%,且此时系统的流动阻力可减小约40%,这表明上游小直径扰动体的利用在增强系统换热性能的同时也减小了系统的阻力。
    基于群体平衡原理的蒸汽发生器汽液两相流动与沸腾数值模拟
    杨元龙, 孙宝芝, 杨柳, 郑陆松
    化工学报. 2014, 65(2):  495-500.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.02.018
    摘要 ( 1239 )   PDF (10547KB) ( 440 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    基于相似原理建立了耦合四叶梅花形支撑板的蒸汽发生器“单元管”三维物理模型。采用考虑汽泡聚合与破碎效应的MUSIG (multiple-size-group)模型描述二次侧汽泡尺度分布和水力特性,热相变模型计算二次侧汽液两相沸腾相变过程,对大亚湾蒸汽发生器汽液两相流动与沸腾过程进行数值研究。模拟结果表明,支撑板位置处汽、液相流速均急剧升高,产生射流,在离开支撑板孔口时迅速形成回流。两相邻支撑板间出现明显的汽泡由小到大的周期性变化过程,冷、热端沿程汽泡最大直径缓慢减小。二次侧平均传热系数与Rohsenow经验关联式的计算结果吻合较好。
    轴流泵叶顶区的空化流场与叶片载荷分布特性
    张德胜, 潘大志, 施卫东, 邵佩佩, 王海宇, 李通通
    化工学报. 2014, 65(2):  501-507.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.02.019
    摘要 ( 1283 )   PDF (6442KB) ( 544 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    针对轴流泵叶顶区空化流气液混合区域密度变化,以SST k-ω湍流模型为基础,对湍流黏度项进行了修正。基于输运方程的完全空化模型对轴流泵NPSH曲线、空化特性及其叶片载荷进行了数值模拟和分析,并与实验结果进行了对比。研究结果表明,修正的SST k-ω湍流模型和空化模型较准确地预测了叶顶区空化流,临界空化数预测误差为7.79%。通过高速摄影实验观测到轴流泵的初生空化为刮起涡空化、间隙附着空化和涡带区空化,空化区域也随着空化数的降低而不断扩大,直至在叶片后缘脱落和爆破,爆破位置也不断向叶片中部移动;叶片吸力面的低压区主要集中在叶顶翼型间隔角为-13°~+13°的区域;在叶轮叶顶间隙的3%区域,随着半径系数增大,叶片压力面压力逐渐减小,叶片载荷不断降低,且越接近间隙边缘,叶片载荷降低越明显,从机理上找到了空化诱导轴流泵性能下降的原因。
    平板微热管阵列垂直传热的数值分析
    王宏燕, 赵耀华
    化工学报. 2014, 65(2):  508-515.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.02.020
    摘要 ( 1264 )   PDF (1800KB) ( 618 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    对新型高效传热元件平板微热管阵列(MHPA)的工作机理进行了理论研究。通过建立分区微元模型对热管冷凝段内部工质的流动与传热过程进行了分析。确定了微槽内冷凝液膜的厚度,温度场分布及质量流量等物理参数。利用Matlab软件编写的程序计算结果与实验值吻合较好,最大误差在5%以内。根据软件计算的结果,拟合得到了冷凝段内部饱和温度的表达式。
    纳米石墨冷冻油对R600a冰箱的性能影响
    娄江峰, 张华, 王瑞祥
    化工学报. 2014, 65(2):  516-521.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.02.021
    摘要 ( 1116 )   PDF (805KB) ( 398 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    采用硅烷偶联剂KH570对纳米石墨进行表面改性,配制了稳定性良好的纳米石墨冷冻油。依据国家标准搭建了冰箱性能测试实验台,对采用0、0.05和0.1%(质量分数) 纳米石墨冷冻油的冰箱性能进行全面测量和分析。实验结果表明:加入纳米石墨冷冻油后,冰箱可以稳定安全运行,且冷却速度、压缩机吸排气压力、冷藏和冷冻温度均有一定降低。其中采用0.1%纳米冷冻油时,冰箱耗电量降低4.55%,冷冻能力也有所提升,且运行15 d内可维持节能效果。
    非均质移动颗粒床的渗流换热模型与数值模拟
    刘彬, 王美琪, 闻岩, 郝晓辰
    化工学报. 2014, 65(2):  522-531.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.02.022
    摘要 ( 1147 )   PDF (998KB) ( 531 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    针对非均质移动颗粒床的换热过程,建立了其渗流换热的数学模型,提出了COADI-GS算法,采用此算法对移动颗粒床的气固换热过程进行流热耦合数值模拟。通过对均质与非均质这两种不同移动颗粒床换热模型的仿真结果进行比较,发现两者的床内温度分布有较大差异,非均质移动颗粒床模型能更为准确地描述床层内的渗流换热过程。计算结果表明,供风压力的增加虽有利于熟料颗粒的冷却,但会降低回收风的温度;颗粒温度随床层移动速度的增加而升高,近似为线性关系。
    倾角及冷却工况对多通路并联回路板式脉动热管传热性能的影响
    史维秀, 潘利生, 李惟毅
    化工学报. 2014, 65(2):  532-537.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.02.023
    摘要 ( 941 )   PDF (724KB) ( 389 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    针对多通路并联回路板式脉动热管建立实验台,采用铜质模块加热和水浴冷却方式作为热工条件,着重考察脉动热管在不同倾角(90°,75°,60°)及冷却工况(4.5 g·s-1和9.0 g·s-1)下的传热性能,通过壁面温度的振荡和传热热阻来评价其传热效果。实验结果表明,重力对多通路并联回路板式脉动热管传热性能的影响较大,随着倾角的减少,工质的回流变弱,传热热阻变大,传热极限变低;脉动热管的加热功率与冷却能力是相互匹配的,匹配度越高,脉动热管越不易干烧,传热极限越高,在有倾角的工况下提高传热极限表现得更为明显;脉动热管运行时存在一个最佳水流量,在最佳冷却工况下,脉动热管的运行热阻最低。
    用于液体除湿的椭圆中空纤维膜管束管间传递现象
    黄斯珉, 郭晓娟, 杨敏林, 钟文锋
    化工学报. 2014, 65(2):  538-543.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.02.024
    摘要 ( 1015 )   PDF (733KB) ( 351 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    研究了用于液体除湿的椭圆中空纤维膜管束管间纵向动量与热量传递现象。选择了四边形和三角形排列这两种规则排列管束中的两根纤维管和管间流体为研究对象,建立控制管间纵向流体流动与传热过程的偏微分方程,并采用贴体坐标转换法对控制方程进行有限容积离散与求解,获得了计算单元内的阻力系数和Nusselt数,分析了流道内局部Nusselt数的变化特征以及纤维管排布(三角形和四边形排列)、管径比、椭圆半轴比以及壁面边界条件(等壁温或等热通量边界)的影响。研究结果可为用于液体除湿的椭圆中空纤维膜管束的结构设计和性能评价提供基本理论及数据基础。
    振动诱导微结构粗糙表面水滴Wenzel-Cassie状态转变特性
    贾志海, 雷威, 贺吉昌, 蔡泰民
    化工学报. 2014, 65(2):  544-549.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.02.025
    摘要 ( 1130 )   PDF (1457KB) ( 877 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    以聚二甲基硅氧烷(PDMS)基底采用光刻蚀技术制备了微方柱结构粗糙表面。采用高速摄影对液滴在垂直振动作用下的动态浸润状态进行了图像采集。通过对水滴振动过程中的动态浸润特性分析,研究了粗糙表面水滴的Wenzel-Cassie浸润状态转变特征。结果表明,对于一定尺寸的Wenzel状态水滴,只有当施加的振动能量超过某一阈值时,微方柱粗糙表面Wenzel状态液滴才可以发生向Cassie状态的完全转变,且存在发生Wenzel-Cassie浸润转变的阈值范围;此外,当外加振动频率和液滴固有频率一致时,即在共振频率时,液滴发生Wenzel-Cassie状态转变需要的能量最小。外加振动频率偏离液滴固有频率越远,发生Wenzel-Cassie状态转变需要的能量最大。基于表面化学和振动力学理论,建立了液滴发生Wenzel-Cassie转变时的物理模型。
    二氧化碳水合物浆在圆管中的流动特性
    刘妮, 戴海凤, 余宏毅, 由龙涛
    化工学报. 2014, 65(2):  550-554.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.02.026
    摘要 ( 1156 )   PDF (557KB) ( 432 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    实验研究了固相分数为8.2%~23.1%的CO2水合物浆在内径为8 mm的圆管中的流动特性。结果发现水合物浆在管内的流动压降随着流速的增加而增大。当流速低于0.60 m·s-1时,浆体流变指数小于1,且随着固相体积分数的增大而减小,CO2水合物浆为H-B流体,其表观黏度随着流速的增大而减小,呈剪切变稀特性。剪切速率为600 s-1时,CO2水合物浆的表观黏度为8.5~10.6 mPa·s。实验得到了CO2水合物浆的流变特征参数及其流变方程,可为CO2水合物浆的流动及其应用研究提供理论指导。
    提升管出口T型弯头压降特性的实验分析
    汪贵磊, 陈勇, 严超宇, 魏耀东
    化工学报. 2014, 65(2):  555-560.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.02.027
    摘要 ( 939 )   PDF (687KB) ( 548 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    在大型循环流化床装置上,以FCC催化剂颗粒为实验物料,针对提升管出口T型弯头用动态压力传感器测量了操作参数和结构尺寸变化对其压降的影响,系统地分析了T型弯头的压降特性。实验结果表明T型弯头的压降与颗粒浓度呈线性关系,与入口速度(提升表观气速)呈二次方关系;T型弯头出口管截面积的减小使得压降显著增大;T型弯头盲管高度的增加可使T型弯头的压降降低,但是当盲管高度增加到一定值时,压降减小不明显。盲管高度对压降的影响是由于盲管高度的增加改变了提升管上部压力的分布,使T型弯头入口压力减小,导致T型弯头的压降降低;同时盲管高度的增加也使提升管出口区域的负压约束区长度增加。盲管所形成的负压约束区构成了对提升管出口的约束作用,T型弯头的盲管高度越大负压约束区越长,约束作用越强。
    催化、动力学与反应器
    Lewis酸性离子液体催化合成丁二酸二异丙酯
    赵地顺, 葛京京, 翟建华, 张娟, 刘猛帅, 李俊盼
    化工学报. 2014, 65(2):  561-569.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.02.028
    摘要 ( 1595 )   PDF (644KB) ( 532 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    采用两步法制备了9种不同的Lewis酸性离子液体,采用1H NMR、FT-IR对离子液体的结构进行了表征,并系统地考察了其对丁二酸和异丙醇酯化反应的催化性能。结果表明,离子液体随着卤化物用量增加表现出更强的酸性。其中[Bmim]Br-Fe2Cl6催化合成丁二酸二异丙酯效果良好,催化剂用量为丁二酸质量的10.0%,反应温度100℃,反应时间4 h,酸醇摩尔比为1:5,丁二酸二异丙酯收率为88.9%,酯化率达92.7%。离子液体重复使用6次后,产品收率下降1.7%。
    利用化学反应的多定态特性筛选动力学模型
    侯言超, 刘宏超, 朱建华
    化工学报. 2014, 65(2):  570-575.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.02.029
    摘要 ( 981 )   PDF (472KB) ( 336 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    以CO在铂催化剂上发生的催化氧化反应为例,以L-H机理和E-R机理为基础,建立了该催化反应的5种动力学模型。利用化学反应网络理论,并依据该反应的多定态特性,对5种可能的动力学模型进行了筛选。筛选结果表明:根据L-H机理得到的模型对应的反应网络能够出现多定态现象,根据E-R机理得到的模型对应的反应网络则无法出现反应体系的多定态现象,因此,L-H机理更为接近CO在铂催化剂上催化氧化的真实反应机理,这与文献结论吻合,证明了利用反应的多定态特性筛选催化反应动力学模型的可行性。
    热重分析法研究氢氧化镁纳米粉体的非等温分解动力学
    李歌, 李增和, 马鸿文, 陈登利
    化工学报. 2014, 65(2):  576-582.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.02.030
    摘要 ( 1092 )   PDF (3000KB) ( 601 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    以白云石为原料,盐酸酸溶后得到CaCl2-MgCl2滤液,采用氨水直接沉淀法制备出符合HG/T 3607—2000Ⅰ型标准的六方片状的纳米氢氧化镁。六方片厚度为25~30 nm,直径为0.3~0.4 mm。利用热重分析法对纳米氢氧化镁在不同升温速率下的热分解动力学进行研究,以期深入了解纳米氢氧化镁热分解制备纳米氧化镁粉体过程的物理化学本质。采用Kissinger法和Ozawa法计算出氢氧化镁热分解反应活化能分别为115.47 kJ·mol-1和126.04 kJ·mol-1。对热重分析数据进行处理和拟合,判断纳米氢氧化镁粉体热分解反应机理函数为Avrami-Erofeev(n=1.5)的随机成核和随后生长机理。指前因子为3.077×1010 s-1。纳米氢氧化镁经煅烧制备得到的氧化镁纳米球的直径为80~100 nm。
    分离工程
    熵产方法在旋风分离器内部能耗分析中的应用
    段璐, 吴小林, 姬忠礼
    化工学报. 2014, 65(2):  583-592.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.02.031
    摘要 ( 1114 )   PDF (1326KB) ( 470 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    应用雷诺应力模型对壁面绝热的旋风分离器的流场进行数值分析,对模拟结果采用熵产分析法和(火用)分析法计算分离器的(火用)损,证实了热力学第二定律研究旋风分离器能量损失的可行性。分别计算了旋风分离器内湍流熵产、黏性熵产、壁面熵产和温差传热熵产。结果表明,壁面熵产和湍流熵产占总熵产的比例分别大于56%和38%,是影响旋风分离器能耗的主要因素。分析了旋风分离器内局部熵产,结果表明,芯管附近体积占旋风分离器体积的10%,其熵产占分离器总熵产的比例高于14%,灰斗入口附近体积仅为旋风分离器体积的5.8%,其熵产占总熵产的比例高于16%,因此芯管附近和排尘口附近是旋风分离器能耗的主要区域。
    pH和盐浓度影响磺酸基团吸附乳铁蛋白的机理
    杜巧燕, 林东强, 王荣柱, 姚善泾
    化工学报. 2014, 65(2):  593-598.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.02.032
    摘要 ( 1171 )   PDF (7935KB) ( 366 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    磺酸基团是用来分离乳铁蛋白普遍被认可的配基,因此含有磺酸基团的层析剂是被用得最广泛的分离介质。通过对三种接有磺酸基团的层析介质,在不同pH和盐浓度时的静态吸附研究,得到了吸附的基本规律:随着pH或盐浓度的增大,吸附容量降低。利用分子模拟技术,比较了乳铁蛋白分子表面电势在不同条件时的变化,推测pH影响吸附的机理在于改变了蛋白表面氨基酸残基的质子化状态和分子表面电势,而盐浓度主要是屏蔽了蛋白和配基之间的相互作用,改变蛋白分子表面整体电势强弱,对电势分布没有明显影响。通过计算蛋白和配基之间的结合能,量化不同条件下的吸附能力,表征pH和盐浓度的影响。
    MDEA-二元羧酸离子液体溶液吸收/解吸SO2性能
    施丽娜, 陈茂兵, 黄宽, 胡兴邦, 吴有庭
    CIESC Journal. 2014, 65(2):  599-604.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.02.033
    摘要 ( 1417 )   PDF (655KB) ( 539 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    设计合成了三类N-甲基二乙醇胺(MDEA)-二元羧酸离子液体水溶液,研究了它们的物理性质和SO2吸收容量。结果表明:MDEA/有机酸的摩尔比及阴离子种类是影响吸收容量的主要原因。碱酸摩尔比越高,离子液体吸收能力越强,解吸能力越差且解吸时间也越长。此外,不同阴离子的离子液体溶液吸收SO2的容量有如下关系:MDEA-丁二酸>MDEA-戊二酸>MDEA-苹果酸。对于MDEA-戊二酸和MDEA-苹果酸离子液体溶液,最具工业化应用前景的碱酸摩尔比分别为1.2:1和1.4:1。
    采用泰勒分散法测量蜡分子扩散系数
    陈普敏, 韩善鹏, 李鸿英, 张劲军
    化工学报. 2014, 65(2):  605-612.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.02.034
    摘要 ( 1721 )   PDF (855KB) ( 979 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    蜡分子扩散系数是蜡沉积预测模型中非常重要的物性参数。为测量蜡分子(高碳数正构烷烃)在液相体系中的分子扩散系数,建立了基于泰勒分散法的扩散系数测量装置,并对装置操作注意事项进行了详细探讨。采用该装置测量了丙酮水溶液、n-C6+n-C7溶液以及甲醇水溶液中溶质在溶剂中的分子扩散系数,以文献值对测量值进行校验,验证了装置的可靠性。分别以n-C18n-C20n-C22n-C24n-C26为溶质,以n-C7为溶剂,在不同温度、浓度下测量蜡分子在液相体系中的分子扩散系数,并将实验测量值与Hayduck-Minhas关系式计算值进行比较。结果表明:蜡分子扩散系数随温度升高而线性增大,随溶液中蜡分子摩尔分数的增大而以指数形式减小;在相同条件下,高碳数正构烷烃的分子扩散系数低于低碳数正构烷烃的分子扩散系数。采用Hayduck-Minhas关系式的计算结果比实验测量结果平均小50%,应用于蜡沉积预测时,将低估蜡分子扩散质量流。
    往复旋转式中空纤维超滤膜处理大豆乳清
    吕斯濠, 张晓娜, 梁志辉, 曾燕艳, 范洪波
    化工学报. 2014, 65(2):  613-619.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.02.035
    摘要 ( 1060 )   PDF (1957KB) ( 586 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    采用往复旋转式中空纤维超滤膜装置处理大豆乳清液,实验结果表明,该装置利用膜的旋转速度与料液的流动速度之间的矢量叠加,形成较高的速度梯度,从而很好地延缓膜通量的衰减。增大旋转速度或缩短往复周期均会在膜表面形成更大的流体速度梯度,进而产生更好的剪切强化效果,延缓膜通量的衰减。当旋转速度较高时,改变往复周期对膜过滤通量的影响更明显。回归分析表明,膜总透过液量与速度梯度之间存在一个幂函数关系。能耗分析的结果表明,单位通量能耗率随膜表面流体速度梯度的增大而增大,二者之间的关系接近于一个多项式。
    过程系统工程
    基于LSNPE算法的化工过程故障检测
    宋冰, 马玉鑫, 方永锋, 侍洪波
    化工学报. 2014, 65(2):  620-627.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.02.036
    摘要 ( 881 )   PDF (606KB) ( 507 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    复杂化工过程通常具有多个操作模态,而且采集的数据不服从单一的高斯或非高斯分布。针对化工过程的多模态和复杂数据分布问题,将局部标准化(local standardized,LS)策略应用于邻域保持嵌入(neighborhood preserving embedding,NPE)算法,提出了一种新的基于局部标准化邻域保持嵌入(local standardized neighborhood preserving embedding,LSNPE)算法的故障检测方法。首先,使用LSNPE算法提取高维数据的低维子流形,进行维数约减,同时保持邻域结构不变。其次,通过特征空间中样本的局部离群因子(local outlier factor,LOF)构造监控统计量并确定其控制限。相较于监控多模态化工过程的多模型策略,提出的LSNPE方法不需要过程先验知识的支持,只需建立一个全局的监控模型。最后,通过数值仿真及Tennessee Eastman(TE)过程仿真研究验证了本文提出方法的有效性。
    表面与界面工程
    表面沉积对氧化石墨烯水悬浮液淬火沸腾特性的影响
    董飞英, 李旦洋, 张良, 范利武, 徐旭, 俞自涛, 胡亚才
    化工学报. 2014, 65(2):  628-632.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.02.037
    摘要 ( 929 )   PDF (1101KB) ( 367 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    采用淬火法对质量分数为0.002%的氧化石墨烯水悬浮液的瞬态沸腾特性进行了表征。通过对三种代表性工况的对比分析研究了氧化石墨烯在沸腾表面的沉积对淬火沸腾过程的影响。由于氧化石墨烯在过渡沸腾阶段的沉积,水悬浮液的淬火过程较之去离子水缩短了约10 s,临界热通量则提升了约10%,对应的表面接触角从104°减小到78°。将已沉积表面再次在去离子水中淬火后,表面接触角回升到89°,临界热通量则有所回落。结果表明,氧化石墨烯的表面沉积虽然是强化临界热通量的决定性因素,但淬火过程的速率和过渡沸腾阶段的传热速率还受到氧化石墨烯的动态沉积过程和水悬浮液中悬浮氧化石墨烯的共同影响。
    LiF对Na3AlF6-Al2O3熔盐电解阴极过程的影响
    陶绍虎, 狄跃忠, 彭建平, 王耀武, 赵坤, 冯乃祥
    化工学报. 2014, 65(2):  633-640.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.02.038
    摘要 ( 929 )   PDF (1283KB) ( 327 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    电解铝工业中铝在阴极上析出,铝析出反应的机理对电解铝生产具有理论指导意义。在运用循环伏安法研究的基础上,通过理论计算,对Na3AlF6-Al2O3和Na3AlF6-Al2O3-LiF体系中金属铝在钨电极上的电化学沉积行为以及铝钨金属间化合物的形成机理进行了研究。结果表明:两体系中铝钨金属间化合物在50 mV·s-1≤ν≤150 mV·s-1扫描速率下的形成过程是受扩散控制的准可逆过程。在化合物形成的过程中,两体系中Al3+的扩散系数从4.54×10-9 cm2·s-1增长到5.71×10-9 cm2·s-1,Al3+反应的活化能分别为11.14 kJ·mol-1和10.47 kJ·mol-1。在Na3AlF6-Al2O3-LiF体系的还原过程中,Li并没有还原析出,而在氧化过程中Al在金属间化合物中的氧化电流增大;在恒电流电解时,Al-W金属间化合物并不溶于熔盐中,会附着在工作电极表面,LiF的加入会使电极表面的WAl4量变小,取而代之的是Al2O3的增加,说明LiF的加入使电解更加稳定,抑制了电极表面WAl4的生长。
    纳米Fe3O4稳定的Pickering型ASA乳液
    林兆云, 于得海, 李友明
    化工学报. 2014, 65(2):  641-646.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.02.039
    摘要 ( 1106 )   PDF (2082KB) ( 734 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    利用纳米Fe3O4作为稳定剂和乳化剂来制备Pickering型ASA(alkenyl succinic anhydride) 施胶乳液,并研究了固体颗粒浓度、油水比、水分散相pH对乳液类型、稳定性、形态及施胶性能的影响。结果表明,纳米Fe3O4能够乳化制备均一稳定的Pickering型ASA乳液。乳液在室温下静置稳定,析出油相体积分数随固体颗粒用量的增加而增大,随油水比的增大而减小。油水比为2:1,水分散相浓度为0.1%(质量分数)时制备的ASA乳液稳定性最佳。固体颗粒部分吸附在油/水界面处,部分分散在分散相中,随分散相中固体颗粒浓度的增加,乳液稳定性变差。乳液静置分层之前,ASA发生部分水解。在放置1 h后用于纸页浆内施胶,随ASA乳液用量的增加,纸页表面接触角逐渐增大,且纸页表面粗糙度下降。在ASA的添加量为1.0%(质量分数)时,纸页表面接触角达到93.5°,纸页表面粗糙度为15.924 μm。
    能源和环境工程
    钴酸锂电池烤箱热滥用模拟及热行为分析
    彭鹏, 孙忆琼, 蒋方明
    化工学报. 2014, 65(2):  647-657.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.02.040
    摘要 ( 1445 )   PDF (899KB) ( 880 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    建立钴酸锂电池烤箱热滥用的热模型,并对不同烤箱温度下的热滥用进行数值模拟。比较分析电芯不同区域的热滥用反应及热行为发现,高温下电池电芯发生热失控的主要热量来自于正电极与电解液的反应,隔离膜区域的热生成量最少。考察不同散热条件和烤箱温度对电芯热行为的影响发现,散热条件和环境温度是影响电芯热行为的关键因素,发生热失控的临界温度随着散热条件的变好而升高,使得电池不发生热失控的临界散热系数随着烤箱温度的升高而增大。
    AAO-BAF反硝化除磷系统的二次启动特性
    张为堂, 薛同来, 彭永臻, 刘青松, 辛振兴, 王淑莹
    化工学报. 2014, 65(2):  658-663.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.02.041
    摘要 ( 965 )   PDF (573KB) ( 368 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    利用厌氧/缺氧/好氧工艺与曝气生物滤池组成的双污泥强化反硝化除磷系统(AAO-BAF)处理生活污水,通过对比污染物的去除性能,分析了该系统除污染物性能的恢复情况。试验用反硝化除磷污泥在室温下放置了1个月。试验期间比较了两种启动方式,AAO反应器中厌氧、缺氧和好氧区的容积比(Vr)分别为2:5:2和2:6:1,记为1#和2#。试验结果表明,系统去除有机物和氨氮的性能基本没有恶化。第17 d,两种启动方式得到的TN和PO43--P的去除率分别达到了约75%和92%;去除单位NO-3-N吸收的PO43--P量也由试验初的0.5 mg PO43--P·(mg NO-3-N)-1增加到了1.5 mg PO43--P·(mg NO-3-N)-1 左右。试验结果显示,AAO-BAF系统更适宜采用有利于除磷性能和污泥沉降性能快速恢复的方式1(1#)进行二次启动。
    厌氧氨氧化颗粒污泥的快速形成
    丛岩, 黄晓丽, 王小龙, 高大文
    化工学报. 2014, 65(2):  664-671.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.02.042
    摘要 ( 182 )   PDF (10073KB) ( 614 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    以好氧硝化颗粒污泥与厌氧氨氧化生物膜作为接种污泥,在缺氧条件下利用EGSB反应器培养厌氧氨氧化颗粒污泥。根据反应器内污泥性状以及运行效果,随时调整反应器的进水基质浓度以及上升流速等关键控制因素,加快厌氧氨氧化颗粒污泥的快速形成。同时考察系统的脱氮效能、粒径分布、厌氧氨氧化颗粒污泥表面形态以及内部结构与微生物分布情况。反应器运行80 d后,培养出成熟的厌氧氨氧化颗粒污泥,平均粒径为0.556 mm;89 d时,总氮去除负荷达4.758 kg N·m-3·d-1。FISH表明颗粒污泥中厌氧氨氧化菌为优势菌种,同时SEM与TEM观察表明颗粒污泥是由多个小颗粒聚集形成,而且形状不规则,内部结构排列紧密。
    基于ETS活性的有机物降解与硝化过程中微生物动力学
    王建辉, 尹军, 陆海, 王源铭, 林英姿
    化工学报. 2014, 65(2):  672-678.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.02.043
    摘要 ( 1031 )   PDF (703KB) ( 548 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    通过考察有机物生物降解和氨氮生物硝化过程中活性污泥电子传递体系(ETS)活性的变化规律,研究了ETS活性表征污泥生物活性的可行性,结合米门公式分析了有机物生物降解和硝化反应过程生物活性动力学。试验结果表明,活性污泥的ETS活性可以有效地揭示出有机物生物降解和氨氮生物硝化反应的进程,同时对系统受到的有机物和氨氮冲击负荷及硝化过程中碱度的变化有着灵敏的反映,这说明用ETS活性表征污泥的生物活性是可行的;有机物生物降解过程生物活性米氏常数KsT=368.9 mg·L-1UmT=90.9 mg TF·(g TSS·h)-1KsI=88.42 mg·L-1UmI=277.8 mg INTF·(g TSS·h)-1;氨氮硝化过程生物活性米氏常数KsT=16.89 mg·L-1UmT=34.6 mg TF·(g TSS·h)-1 KsI=6.0 mg·L-1UmI=196.08 mg INTF·(g TSS·h)-1;生物活性动力学分析进一步验证了进行有机物生物降解的异养菌生长速率高于进行硝化反应的自养型硝化菌。
    生物质快速热解制油试验及流程模拟
    王超, 陈冠益, 兰维娟, 马文超
    化工学报. 2014, 65(2):  679-683.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.02.044
    摘要 ( 1160 )   PDF (656KB) ( 644 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    使用自主研发的流化床热解反应器对生物质热解制油进行实验研究,通过对不同实验温度450、500、525、550、580、610℃下得到的目标产物进行分析,得到了反应温度对生物油产率的影响规律。实验表明:550℃时,最大液体产率为42.5%(质量);实验得到的不可冷凝气体的组分以CO、CO2、CH4和H2为主,气相产物产率约为37.7%(质量)。在实验基础上,利用Aspen Plus流程模拟软件,建立了生物质热解制油工艺模拟流程,模拟分析了热解温度对生物油产率的影响,结果表明该模型能准确模拟实际热解过程,具有较好的适用性和可靠性。
    循环流化床锅炉飞灰增湿低温悬浮脱硫特性
    王勤辉, 蔡毅, 程乐鸣, 许霖杰, 方梦祥
    化工学报. 2014, 65(2):  684-691.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.02.045
    摘要 ( 892 )   PDF (1265KB) ( 423 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    以循环流化床锅炉飞灰作为实验对象,研究增湿活化飞灰在低温悬浮反应器中的脱硫特性。实验结果表明:增湿低温悬浮脱硫过程中,当水钙比能保证反应器中增湿灰的悬浮流化状态时,反应温度对钙利用率存在促进与抑制作用。水钙比为1时,钙利用率随反应温度的升高而增大;水钙比为3、5时,钙利用率随反应温度升高先升高后降低;水钙比为10时,钙利用率随反应温度的升高而降低;当水钙比为10,飞灰增湿低温悬浮脱硫可将循环流化床锅炉飞灰初始钙利用率由41%提高至60%左右,最佳反应温度在60~80℃之间。扫描电镜表明,飞灰增湿活化后,飞灰颗粒表面空隙增多、产生裂缝,有利于进一步在悬浮反应器中脱硫。
    石英砂中甲烷溶解运移体系水合物生成与聚集实验分析
    粟科华, 孙长宇, 李楠, 钟小禹, 陈光进
    化工学报. 2014, 65(2):  692-700.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.02.046
    摘要 ( 834 )   PDF (5657KB) ( 272 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    建立了可模拟海底天然气水合物形成环境的大型三维成藏实验模拟装置,其主体高压反应釜内径500 mm,高1000 mm。在此基础上,采用填砂模型,进行了甲烷溶解运移体系下甲烷水合物生成与聚集过程的实验模拟分析。实验流程为:甲烷溶解于NaCl溶液中,再泵送进入高压反应釜,在沉积层中渗流并生成甲烷水合物。通过30个电阻率传感器监测甲烷水合物的生成和聚集过程。实验结果表明,甲烷溶解运移体系下甲烷水合物生成之后首先分散在溶液中,当溶液的总甲烷浓度(溶解的甲烷及水合物分散相中的甲烷)达到操作条件下盐溶液体系甲烷饱和溶解度后,甲烷水合物从溶液中析出。电阻率分布实验结果表明,析出甲烷水合物的聚集区域受溶液流动控制。
    利用响应面法优化皂角苷浸提飞灰中重金属的处理条件
    陈玉, 徐颖, 冯岳阳
    化工学报. 2014, 65(2):  701-710.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.02.047
    摘要 ( 1028 )   PDF (879KB) ( 479 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    通过响应面法对皂角苷浸提飞灰中Cu、Zn、Pb和Cd 4种重金属的实验条件进行优化,选取pH、皂角苷浓度、离子强度、温度、时间和固液比6个因素进行中心组合设计,使用design-expert8.0软件进行数据拟合,建立了Cu、Zn、Pb和Cd去除总量的工艺数学模型,通过方差分析得到6个因素对浸提液中4种重金属去除总量的主效应关系为: pH>固液比>离子强度>皂角苷浓度>温度>时间。对重金属去除总量数据进行design-expert8.0软件优化,得到皂角苷浓度为41.2g·L-1、时间为13.54 h、离子强度为0.64 mol·L-1、pH为2、固液比为1%和温度为23.4℃时,重金属总去除量达最大值,Cu、Zn、Pb和Cd的去除率分别达到55.12%、6.20%、17.80%和78.11%。
    KBr和KI改性黏土脱除模拟烟气中的单质汞
    沈伯雄, 蔡记, 陈建宏, 李卓, 何川
    化工学报. 2014, 65(2):  711-717.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.02.048
    摘要 ( 1170 )   PDF (709KB) ( 563 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    黏土是一种非常廉价的天然矿物,为了考察溴和碘改性黏土(膨润土)脱除烟气中单质汞的特性,采用浸渍法分别制备了KBr和KI改性黏土(KBr-clay和KI-clay)。在固定床吸附实验台上进行了脱除Hg0的实验研究,考察不同的负载量、吸附温度以及烟气中SO2和水蒸气等对KI-clay和KBr-clay脱除单质汞的影响。研究结果表明:改性后黏土的比表面积、孔隙结构未发生显著的改变,表面官能团也没有发生本质的变化。KI-clay和KBr-clay脱汞能力大大提高,在同等实验条件下,KI-clay脱汞性能优于KBr-clay。研究表明单质汞在改性黏土表面产生了化学吸附,烟气中低浓度SO2的存在对汞脱除有一定的促进作用,在相同的实验条件下,SO2 对KBr-clay促进作用更加明显,但水蒸气在低温下对脱汞具有很强的抑制作用,提高吸附温度可以消弱水蒸气的负面影响。
    浅水湖泊升流循环复氧装置的研制与性能
    刘海洪, 李先宁, 蔡杰
    化工学报. 2014, 65(2):  718-723.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.02.049
    摘要 ( 858 )   PDF (2133KB) ( 318 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    本研究为浅水型湖泊“黑水团”暴发后的应急复氧研制出三套升流循环复氧装置。三种装置均采用气弹释放循环复氧流复氧,分别为Ⅰ封闭曝气型、Ⅱ敞口曝气型、Ⅲ敞填料曝气型装置。小试结果显示Klas指标Ⅲ型比Ⅰ型、Ⅱ型分别高出179%、51%;Qc指标Ⅲ型比Ⅰ型、Ⅱ型分别高出167%、50%;ε指标Ⅲ型比Ⅰ型、Ⅱ型分别高出176%、51%;Ⅲ型装置功率因子E比Ⅰ型、Ⅱ型分别高出29%、50%。中试于太湖边沉藻池中采用模拟“黑水团”的沉藻池水进行实验,中试型Ⅲ型多面球形填料装置可使水深1.8 m,面积200 m2模拟黑臭水体边缘溶氧28 h内恢复到1.69 mg·L-1,供氧效率达到26%,并对水中CODCr、氨氮等的降解具有良好的作用。该设备初步证明可用于类似太湖黑臭团暴发时水体的应急治理领域。
    喷雾干燥半干法烟气脱硫效率主要影响因素的实验研究
    李锦时, 朱卫兵, 周金哲, 孙巧群, 王猛
    化工学报. 2014, 65(2):  724-730.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.02.050
    摘要 ( 1319 )   PDF (1774KB) ( 669 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    为提高半干法烟气脱硫效率,通过改变喷嘴级数、脱硫剂类型和增加添加剂等,在自主设计和搭建的热态实验平台上,对半干法烟气脱硫进行了实验研究。结果表明:增加喷嘴级数可有效提高脱硫效率;双级系统脱硫效率在一、二级喷嘴供浆量各占60%和40%时达到最高,比相同工况下单级系统可提高15.2%;烟气温降和SO2脱除主要发生在浆液雾化区;增加添加剂能有效地提高系统的脱硫效率,添加剂浓度小于0.8 g·L-1时,脱硫效率随其浓度呈线性增加,作为添加剂NaOH较NaCl效果更为明显。
    材料化学工程与纳米技术
    响应面法优化制备PAC-PDMDAAC杂化絮凝剂及其表征
    蒋绍阶, 冯欣蕊, 李晓恩, 蒋世龙
    化工学报. 2014, 65(2):  731-736.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.02.051
    摘要 ( 943 )   PDF (2142KB) ( 467 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    以硅烷偶联剂KH570为改性剂,以过硫酸铵为引发剂,合成了聚合氯化铝-聚二甲基二烯丙基氯化铵(PAC-PDMDAAC)杂化絮凝剂。采用响应面分析法通过建立特征黏度与各因素之间的Box-Behnken数学模型,对杂化PAC-PDMDAAC的制备工艺进行优化,最优制备条件为:DMDAAC质量分数为33%,引发剂质量分数为0.6%,反应温度为64℃,反应时间为3 h。电导测试、傅里叶红外光谱(FT-IR)及热重分析(TGA)结果表明PAC-PDMDAAC杂化产物的有机-无机组分间以共价键形式键合,性质稳定;扫描电镜(SEM)照片显示其结构疏松,粒度较大,更易发挥吸附架桥作用。
    硼精矿钠化焙烧-水浸制取硼砂
    姜涛, 殷璐, 朱蕾, 薛向欣
    化工学报. 2014, 65(2):  737-743.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.02.052
    摘要 ( 1110 )   PDF (1218KB) ( 669 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    以硼精矿为原料、Na2CO3为钠化剂,在TG-DTA热分析基础上,研究了硼精矿钠化焙烧-水浸制取硼砂过程中Na2CO3用量、焙烧温度、焙烧时间、成型压力对B2O3浸出率的影响,采用X射线衍射和扫描电镜对硼精矿钠化焙烧产物和硼砂制品的相组成和显微形貌进行了表征分析。结果表明:在5倍Na2CO3理论用量、样品成型压力5 MPa、温度850℃、保温3 h最优条件下,硼精矿中主要含硼矿物硼镁石[MgBO2(OH)]转变为可溶性硼酸钠盐Na3BO3和Na2B4O7,实现了硼矿物活化和碱解过程同步完成。焙烧产物经常压水浸,B2O3浸出率达91.05%。水浸滤液经除杂、蒸发、浓缩后获得了结晶良好的硼砂制品。
    超声均质微悬浮聚合制备亚微米级聚苯乙烯胶粒
    戚栋明, 赵晓丽, 陈智杰, 吴明华
    化工学报. 2014, 65(2):  744-751.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.02.053
    摘要 ( 220 )   PDF (1797KB) ( 629 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    以苯乙烯St为代表性单体,以聚乙烯醇PVA为分散剂,以十六烷HD为助稳定剂,以亚硝酸钠NaNO2为水相阻聚剂,通过基于超声均质化的微悬浮聚合制得了一系列亚微米级聚苯乙烯胶粒。对亚微米级单体液滴的均质化产生及后续聚合过程中分散相尺寸的变化进行了考察。发现超声均质化和高分子分散剂的结合有利于制备粒径小、分布窄的稳定微悬浮液滴,而吸附于液滴表面的高分子分散剂、油相内的助稳定剂及水相中的阻聚剂的协同作用能使聚合过程较好地保持分散相原有的粒径大小及分布。因而通过改变超声均质强度,可较容易地在0.5~3.5 μm范围内自由调节胶粒的平均粒径。相对于常规的剪切均质微悬浮聚合,超声均质微悬浮聚合可更好地填补(细)乳液聚合与悬浮聚合在粒径分布范围上的间隙,有望高效、高容量地微胶囊化包裹亚微米级目标内容物。
    其他
    RDX基铝薄膜炸药与铝粉炸药水下爆炸性能比较
    林谋金, 马宏昊, 沈兆武, 范志强
    化工学报. 2014, 65(2):  752-758.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.02.054
    摘要 ( 1410 )   PDF (1153KB) ( 492 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    为了减少铝粉炸药在生产过程中因铝粉对环境污染,降低铝粉炸药的撞击感度,提高含铝炸药的成型性及力学性能,将RDX用铝薄膜分层包裹得到新型的铝薄膜混合炸药。将铝薄膜混合炸药与铝粉炸药进行水下爆炸实验与爆速实验,得到两种炸药的爆速与压力时程曲线,经过分析计算得到两种炸药的压力峰值、冲量、冲击波能、气泡脉动周期与气泡能。结果表明:铝薄膜炸药药柱的轴向为RDX与铝薄膜独立贯通的结构,有利于降低混合炸药中添加物对基体炸药爆轰波传播的影响,从而使铝薄膜混合炸药的爆速高于铝粉炸药,导致铝薄膜炸药的冲击波损失系数高于铝粉炸药,使铝薄膜混合炸药的总能量、比气泡能与铝粉炸药相当情况下,其比冲击波能却降低了10.16%~10.33%,计算过程说明铝薄膜混合炸药的C-J压力计算公式具有合理性。