合成氨工业：过去、现在和未来——合成氨工业创立100周年回顾、启迪和挑战
摘要：Haber-Bosch发明的催化合成氨技术创立已经100周年。合成氨工业的巨大成功,改变了世界粮食生产的历史,解决了人类因人口增长所需要的粮食,奠定了多相催化科学和化学工程科学基础。催化合成氨技术在20世纪化学工业的发展中起着核心的作用。本文回顾了合成氨工业的创立和发展过程及其启迪,展望了合成氨工业未来和面临的新挑战,指出经典的传统合成氨工业与新兴产业密切相关,可以说是新兴产业的基础,蕴含着一系列高新技术。了解和熟悉合成氨的工艺流程和设备以及合成氨过程的成熟技术和实践经验,对于了解现代化工、能源、材料、环保领域一系列共性、关键技术,尤其是对于现代新型煤化工,具有强烈的启迪和借鉴作用。乙二醇生产和精制技术研究进展
摘要：乙二醇是一种重要的大宗化工原料,广泛应用于聚酯等行业,具有消耗量大、产品纯度要求高的特点。本文综述了石油基、煤基和生物质基乙二醇生产和精制技术的最新研究进展,介绍了不同路线乙二醇的生产工艺、催化剂体系和精制技术,分析了不同工艺路线的优缺点,总结了乙二醇精制到聚酯级乙二醇生产中存在的问题。提出未来乙二醇生产的研究重点应该放在高稳定催化剂的设计、大规模工艺的集成和原料的绿色化上。碘硫循环制氢中HI浓缩分离工艺的研究进展
摘要：综述了碘硫循环制氢中用于HI浓缩分离的3种主要技术路线,即磷酸萃取精馏、反应精馏以及电解电渗析预浓缩-精馏的研究进展,对各路线的过程原理、操作流程、能量利用效率等方面进行了讨论,在此基础上对比了其各自的优点和不足之处,并对其应用前景进行了展望。其中,磷酸萃取精馏开发最早,相对成熟,但操作流程复杂,运行效率需进一步提升;反应精馏流程有望以高集成度取得高效率,但所需条件非常苛刻,其设备开发、工艺实验等工作亟待展开;近年来发展较快的电解电渗析预浓缩-精馏工艺由于具有操作简单,条件温和,浓缩效率高等优点而具有较好的应用前景,其进一步工艺放大、模块化以及与精馏的高效协同等都是未来研究的重点和难点。电解质NRTL模型的研究进展及应用
摘要：电解质NRTL模型是重要的热力学局部组成模型。本文阐述了电解质NRTL模型的研究进展过程,包括模型的提出、修正、改进和扩展,同时指出了不同模型的适用范围。介绍了模型在各种复杂电解质溶液体系关联计算中的应用,可以为一些工业生产过程的模拟、设计和优化提供理论指导。电解质NRTL模型的主要优势是适用的温度和浓度范围宽,不需二元以上高阶参数;但模型自身也存在缺陷,如参数的回归工作量大、在溶液体系临界点处的预测精度较差等,故模型仍需进一步完善。旋转式能量回收装置的启动与运行特性
摘要：能量回收装置是降低反渗透海水淡化（SWRO）系统运行能耗和制水成本的关键设备之一。本文开发并试制了一种具有新型端盘结构的旋转式能量回收装置,并对其启动方式进行了研究优化,测试分析了装置的动密封性能和效率特性,并对装置连续运行稳定性进行了考核。结果表明,旋转式能量回收装置在转速增至额定值后再进行升压操作的启动方式下驱动扭矩最小;装置泄漏量随操作压力增高而增大,在6.0 MPa时,为0.58m3/h;在转速为500 r/min、处理量为8.0 m3/h及操作压力为6.0 MPa时,装置连续运行稳定,能量回收效率为93%。这些研究结果对旋转式能量回收装置的开发和工程应用具有一定的指导意义。振荡热管传热性能与工质物性关系分析
摘要：选取去离子水、甲醇、乙醇和丙酮为工质,考察不同工质不同充液率的振荡热管运行特征,寻找影响振荡热管传热性能的物性因素。结果表明：在小功率时,传热性能受是否启动振荡及振荡流速支配,与动力黏度密切相关;随加热功率增大,振荡流速加快,不同工质振荡热管温度振荡频率和幅度差别渐小,动力黏度和液态比热容、汽化潜热共同影响振荡热管传热性能;在大功率时,振荡流速较快,充注汽化潜热、比热容大的工质振荡热管传热性能更具优势。振荡热管和物性的关联分析可为认识不同情况下振荡热管的传热机理和工作特性、建立振荡热管理论模型提供参考。换热网络的热流均匀性因子
摘要：提出并建立了能够评价换热网络换热效能的热流均匀性因子,在两个条件下对该因子进行验证和分析。首先,在相同结构上保持换热器单元总面积之和不变的条件下模拟计算,考察热流均匀性因子与总换热量之间的对应关系,并与温差均匀性因子进行比较;其次,在改变换热网络结构的条件下优化计算,考察各优化结构的热流均匀性因子与总换热量之间的对应关系。通过两个具体的换热网络实例验证该因子,结果表明：热流均匀性因子越小则对应的换热网络总体换热效能越好。由此说明本研究建立的换热网络的热流均匀性因子能够从总体上反应换热网络的换热效能,能够作为其换热效能的一种新的评价指标,并能为换热网络的综合及优化提供新的思路。氢气在柴油中溶解度的测定与模拟计算
摘要：为了减少有害物质的排放和改善空气质量,许多国家把柴油中硫含量降到超低水平。液相循环加氢技术是柴油超深度脱硫的一种新工艺,其优点是依靠油品或溶剂中溶解的氢来参与原料的加氢反应。在这一过程中,氢气在柴油中的溶解度起着关键作用。本文采用实验测定和Aspen Plus模拟运算两种方法,分别选用温度323～623 K和压力2～10 MPa的实验条件,研究了氢在不同型号柴油中的溶解度,得出了氢在不同型号柴油中的溶解度数据及溶解规律。实验条件下,氢气在0#柴油、直馏柴油、焦化柴油和催化柴油中溶解度大小顺序为：0#柴油〉直馏柴油〉焦化柴油〉催化柴油;氢气在柴油中的溶解规律为随着温度和压力的增大而增大。研究结果可为柴油的液相循环加氢工艺操作参数的确定提供依据。CWM-80型超级涡流磨
摘要：国家高新技术企业浙江丰利粉碎设备有限公司和有关科研院所联合研制开发成功的新一代微粉设备,在被评为国家重点新产品的基础上,又被列为国家火炬项目。此机的诞生,攻克了常温下有机物料超细粉碎的难题,标志着我国粉碎工业取得了突破性进展。该机的研制成功,填补了国内空白,主要技术指标达到国际同类产品先进水平,可替代同类进口产品。新型搪玻璃搅拌桨搅拌特性数值模拟及实验研究
摘要：采用CFD方法模拟了具有相同桨径、不同桨叶折角和叶宽结构的6种新型搪玻璃搅拌桨的搅拌特性。考察了挡板、桨叶离底高度对釜内流场的影响,基于此分析了桨叶折角、叶宽对速度分布的影响。对模拟得到的搅拌功率和混合时间进行了实验验证,并与传统搪玻璃桨式搅拌器进行比较。结果表明：①新型桨叶在加挡板且桨叶离底高度为450 mm时,搅拌效果最佳;②随桨叶折角、叶宽的增大,桨叶区轴向、径向和切向速度均呈增大趋势,当桨叶折角为45°、叶宽为95 mm时,釜内混合效果最好;③随转速增大,搅拌功率呈增大趋势,混合时间呈减小趋势,新型桨明显比传统桨混合性能好,桨叶折角为30°、叶宽95 mm时功率消耗最低,桨叶折角为35°、叶宽95 mm时混合时间最短。选粉机颗粒轨迹的非稳态模拟
摘要：选粉机颗粒轨迹模拟研究是分析选粉机分级效率与分级精度性能技术指标的重要基础之一。根据计算流体动力学（CFD）理论,运用DPM模型的颗粒运动方程对时间积分求解颗粒运动轨迹,阐述了颗粒的分级过程。对二维平面离散颗粒的捕集和采样结果进行分析,考察了细粉和粗粉的质量流率,并研究了不同工况下细粉颗粒粒径分布情况。对数值模拟相关工况点进行模拟结果的实验分析,结果表明：细粉颗粒质量流率模拟结果与实验结果误差为5.66%;细粉颗粒粒径分布曲线两者较吻合,〈30μm颗粒含量相对误差为8.26%,30～100μm颗粒含量相对误差为9.37%,〉100μm颗粒含量相对误差为6.54%。研究结果为分析和预测选粉机不同工况下的成品产量和粒径分布提供了模拟方法。杂质气体对质子交换膜燃料电池性能影响的研究进展
摘要：质子交换膜燃料电池（proton exchange membrane fuel cell,PEMFC）的商业化进程受到了其耐久性的严重制约。燃料气体中含有的微量CO、CO2、H2S和NH3等杂质以及空气中含有的NOx、SOx等污染物是影响PEMFC耐久性的最主要因素之一。本文综述了燃料气体杂质和空气污染物分别对PEMFC性能的影响及其机理,其中燃料中含的CO除了能影响PEMFC的阳极性能以外,还可能通过扩散传质过程对电池阴极性能造成影响;H2S不仅能对电池阳极性能造成严重的影响,也可能对电池阴极性能造成明显的破坏;而空气中的微量NOx会对PEMFC性能造成明显的影响,但NOx对电池性能的影响是一种可逆过程。最后指出对杂质气体影响PEMFC耐久性的研究需要将计算机模型和实际试验相结合,用模型数据指导实验的进行,同时有必要考虑杂质对PEMFC电堆性能的影响。质子交换膜燃料电池膜电极制备方法及部分改进策略
摘要：燃料电池被认为是21世纪最具有发展前景的能量转换装置,可应用于汽车、电站及家庭用电等领域。膜电极（membrane electrode assembly,MEA）是燃料电池电化学反应发生的主要场所,它的材料、结构、组成和制备方法等因素对燃料电池的性能有着直接的影响。膜电极制备方法可以分为催化剂制备到基体上（catalyst-coated substrate,CCS）和催化剂制备到膜上（catalyst-coated membrane,CCM）法两类。本文首先简单地介绍了CCS和CCM法中都用到的溅射法、喷涂法和转印法,再从膜电极制备方法中存在的问题出发,总结了部分有关改善MEA性能的策略,包括Nafion含量的优化、质子交换膜的改进、热压条件的优化和催化剂层的改进。在催化剂层的改进部分,分别从梯度结构、纳米结构薄膜（nano-structured thin film,NSTF）催化剂、碳纸上原位生长碳纳米管、碳纳米管/碳纳米纤维复合网状物和活性金属沉积方法这几个方面来进行阐述。褐煤中可溶有机质的分离和检测研究进展
摘要：我国褐煤资源储量丰富,但其洁净和高效利用存在严重问题。因此,从分子水平上深入了解褐煤中可溶有机质的组成有望使褐煤从低质燃料转化为具有高附加值的有机化学品。结合本课题组的研究成果,本文对褐煤中分离到的烃类,含氧、氮、硫和氯的杂原子化合物分别进行了综述。其中从褐煤中分离和检测到的烃类主要有正构烷烃、芳烃和萜类化合物,含氧化合物包括酚、醛、酮、酸和酯类化合物。在此基础上,对褐煤的应用前景进行了展望,并提出了一些如何使褐煤中的有机质的可溶化、有机质的分离和分离后的产物的分析的有效方法。QWJ气流涡旋微粉机
摘要：国家高新技术企业浙江丰利粉碎设备有限公司开发成功的一种集粉碎与气流分级双重功能于一体的新一代气流微粉设备,被评为国家重点新产品。专家认为该机的试制成功填补了国内高档粉碎机的空白,达到日本同类进口产品先进水平,可以替代进口,从而宣告我国进口微粉机的历史已经结束。能源微藻采收技术研究进展
摘要：能源微藻由于生长周期短、油脂含量高、可再生、低污染等优点,被认为是未来最有潜力替代化石能源的生物质能源。但是,目前能源微藻生产成本（尤其是在采收环节）过高,阻碍了其产业化进程。本文综述了国内、外能源微藻的采收方法,对絮凝、离心、过滤、气浮等传统方法的作用机理和采收效率进行了比较：絮凝法适用广,离心法效率高;过滤法处理个体大的藻类较为经济;气浮法工艺简单、能耗低。同时,阐述了能源微藻采收的新方法——磁选法、正向渗透技术、真空气举、微生物共生法等,其中,磁选法回收率高,正向渗透技术低污染,真空气举能耗低,微生物共生法可与传统方法相结合,减少化学絮凝药剂的使用。最后,指出了能源微藻采收过程中存在的问题以及今后的发展方向：可通过多种方法相结合来降低采收成本,以期为能源微藻早日实现产业化提供参考。基于回收理念的生物质燃气焦油脱除研究进展
摘要：生物质气化是重要的可再生能源方式。焦油是生物质气化过程大规模工业化的主要障碍之一。为了提高生物质燃气用于内燃机和燃气轮机发电以及甲醇合成的效率,燃气中的焦油必须深度脱除至低于20 mg/m3。本文简述了焦油污染和堵塞燃气下游设备的危害,介绍了焦油的特征和分类,分析了基于回收过程的焦油脱除方法优势,评述了回收法焦油脱除的研究进展,阐述了水洗和油洗回收脱焦的典型应用实例。指出了以油洗回收法为基础,将焦油和微孔材料的孔径进行匹配,高集成度的吸附和膜分离多级耦合焦油深度脱除工艺,将成为脱除生物质燃气焦油的主要发展方向。煤制天然气的能源网络分析图
摘要：能源网络图作为能源统计数据分析的有效工具和方法,是评价企业用能效率、发掘能耗薄弱环节、科学制定能源管理政策的重要手段。本文以国内某煤制合成天然气企业为研究对象,并以美国大平原项目为参照,基于能量平衡建立能源网络图对两者能量转化的4个重要环节——购入储存、加工转换、输入分配和最终使用的能量转换效率进行详细地对比分析。结果表明,大平原项目能量转换效率为53.16%,而国内该企业能量转换效率为48.20%,主要体现在终端环节中4个系统的用能效率偏低,需进一步挖掘节能瓶颈和改善用能水平。
