离子热合成沸石分子筛：技术特性、研究进展与应用前景
摘要：离子热法是一种以离子液体或低共熔物为反应介质、在低挥发性的离子态反应环境中合成沸石分子筛的方法。离子热合成可在接近常压下进行，因此不但能够克服常规液相合成体系高压带来的操作困难，而且为分子筛合成机理研究提供了便利，同时便于与微波等电磁技术耦合。本文总结了离子热法在沸石分子筛材料合成及机理研究方面取得的进展。通过调变反应介质种类、反应物组成、晶化条件以及添加氟或有机胺等可以得到不同组成、结构的沸石分子筛产物以及AlPO、SAPO分子筛膜；在离子热合成过程中，离子液体和低共熔物的阳离子、有机胺或铵盐、金属阳离子等能够独立或协同起到结构导向作用。预期离子热法可为分子筛器件的放大生产提供一条灵活、方便的途径。催化合成典型5-羟甲基糠醛衍生物的研究进展
摘要：作为重要的生物基平台化合物之一，5-羟甲基糠醛（HMF）可通过可再生的生物质碳水化合物脱水制备，已获得广泛关注，HMF可以催化合成一系列重要的有机化工中间体，这逐渐成为研究热点。本文综述了5-羟甲基糠醛制备2,5-二甲酰基呋喃（DFF）、2,5-呋喃二甲酸（FDCA）和1,6-己二醇（HDO）三种典型 HMF 衍生物的研究进展，并着重分析了HMF选择氧化制备DFF和FDCA的催化体系。介绍了该三种重要有机化工中间体的相关应用，分析其制备过程中的问题与难点，对其今后的研究方向提供了建议，并指出目前HMF未大规模工业生产导致其价格昂贵，是制约下游产品发展的重要因素。采用生物质为原料，通过5-羟甲基糠醛催化合成下游有机化工产品的研究具有广阔的前景。费托合成微反应器研究进展
摘要：费托合成技术能将煤、天然气和生物质等含碳资源间接转化为液体燃料，对于缓解我国油品资源短缺的现状具有重要意义。本文在介绍费托合成技术的原理以及微反应器优势的基础上，对费托微反应器的相关研究工作进行了总结。在反应器的类型介绍部分，分析了填充型和壁面涂覆型两大类微反应器各自的特点，与壁面涂覆型微反应器相比，填充型反应器有压降大、导热性能相对较差等问题，而在整体式微反应器中应用的催化剂层壁面涂覆技术则可有效地避免这些问题。在数值分析方面，指出费托合成相关的模拟研究主要集中在通过建立反应动力学模型，对微反应器内的温度场和产物分布进行分析，并对操作工况和反应器结构的设计提供依据。最后指出，目前费托合成微反应器在反应板片和冷却系统的结构优化与匹配设计、反应单元的组装、催化剂的壁面负载技术以及微反应器中的传输现象等研究领域，还有很多方面需要研究，在未来微反应器中费托合成技术会得到更大的发展。酶制剂浓缩方法研究进展
摘要：目前酶制剂生产过程中常用的浓缩方法存在工艺复杂、能耗较高、成本高昂等缺点，并成为酶制剂工业进一步发展的关键步骤。本文综述了蒸发、超滤、吸附和冷冻等常用的酶制剂浓缩方法，以及较新的离子液体和水合物浓缩酶制剂方法等，并比较了这些方法的优缺点。蒸发浓缩酶制剂技术成熟，但是能耗较高、酶失活率高。超滤和吸附浓缩酶制剂方法能耗较低，但是膜和吸附材料成本较高、再生困难。冷冻酶制剂浓缩方法酶失活少，但是浓缩率低。离子液体酶制剂浓缩方法具有保持酶活性、易于放大、可连续操作等优点，但是技术仍不成熟。水合物酶制剂浓缩方法目前尚处于实验室研究阶段。因此，开发出工艺简单、性能可靠、能耗较低、成本低廉的高纯度酶制剂浓缩方法依然是未来的研究方向。四氯化硅等离子体氢化技术研究进展
摘要：改良西门子法是生产多晶硅的主流工艺，四氯化硅的氢化技术是其改良的关键。传统的热氢化和冷氢化方法存在着能耗高和转化率低的缺点。本文介绍了四氯化硅制备三氯氢硅的等离子体氢化技术，概述了热等离子氢化方法，主要包括直流放电等离子体法、高压射频等离子体法、低压射频等离子体法、微波等离子体法等，简述了冷等离子氢化方法，并对介质阻挡放电等离子体法进行了介绍和实验探索。对各种等离子体氢化方法进行了综合性的分类和分析讨论，指出了现存各方法的优缺点，提出了等离子氢化技术在工业化时的关键难题，并对各种方法的应用前景进行了展望。高温煅烧石油焦排料过程余热回收
摘要：为了实现煅烧石油焦在排料过程中余热的高效回收利用，本文利用自行搭建的高温煅烧石油焦余热回收试验系统，研究了煅后焦当量排料速度、换热管类型、换热器当量入口流速等参数变化对余热回收性能的影响规律。试验结果表明：利用余热回收换热器既可实现煅后焦余热的高效回收，平均余热回收效率为78.9%，又能实现煅后焦的均匀冷却，温度不均匀系数仅为0.0757；随着煅后焦当量排料速度的增加，内换热器和外换热器的传热系数均逐渐增加，余热回收效率先增加后降低；翅片型换热器比光管型换热器的换热性能明显提高，余热回收效率提高了7.4%，同时换热器出口处煅后焦的温度不均匀系数减少了32.6%；随着当量入口流速的增加，外换热器和内换热器的传热系数均逐渐增加。浙江丰利高效涡轮超微分级机获国家专利
摘要：粉体物料最主要和最重要的质量指标之一是其粒度。国家高新技术企业浙江丰利粉碎设备有限公司采用当今先进的涡轮分级原理，创新研制而成一种高性能、适用性广的新一代超微粉体材料分级机——高效涡轮超微分级机，MVR蒸汽罗茨风机性能对比分析
摘要：为了探究机械式蒸汽再压缩（MVR）系统中蒸汽罗茨风机的运行性能，采用计算流体动力学Fluent软件，在设计工况条件下对空冷和逆流冷却三叶渐开线型罗茨风机设计的内部流场、出口流量、压力、温度的脉动性能进行了研究；同时，对逆流冷却罗茨风机在不同升压、不同转速变工况下的脉动特性进行了分析。研究表明：逆流冷却罗茨风机可避免蒸汽回流，降低了气动力噪声，流场均匀性和脉动性能均优于空冷罗茨风机，出口温度和压力能很好地满足MVR系统的工艺设计需求；在升压6.4～19.2kPa范围内，其绝热效率比空冷罗茨风机高1.2%～1.7%，综合性能更优。逆流冷却罗茨风机在不同升压、不同转速变工况下运行时，有着良好的稳定性，出口流量和温度可以各自调节满足生产需要，通过调节变频电机转速可实现流量调节；通过调节预进气蒸汽温度可实现蒸汽出口温度调节；逆流冷却罗茨风机的出口温度模拟值与实验值吻合较好。浙江丰利研成新一代超细纤维粉碎机
摘要：国家高新技术企业浙江丰利粉碎设备有限公司研发的新一代高速旋转剪切式超细粉碎设备——超细纤维粉碎机，日前获得国家实用新型专利。该机设计合理、结构简单、使用方便，便于拆装，同时能够有效增加产量、降低能耗、减小温升、改善粉碎细度。采用轮流单角剪切的粉碎原理，终于有效解决了纤维性物料批量化超细粉碎的难题，可将纤维类材料粉碎到微米级。绝热圆腔内4根冷热微管阵列振动强化传热实验
摘要：目前针对微细管管外同时有自然对流和周期横向振动存在情况下的混合对流问题鲜有研究。为了探究这种现象，进而开发一种新型的换热器，本文提出了一种由4根冷热微细管组成的微管阵列，将其平行放置于有中间流体的圆形腔体内，并对管束施加微小横向振动的混合对流传热机理进行研究。详细描述了实验系统及实验方法，以及后期对实验数据的处理方法，得到了传热Nu数随管间自然对流强度Ra数，强迫振动Rev数等量纲为1参数的变化曲线；揭示了该结构形式下传热特性随冷热管温差、振动频率、微管振幅等传热规律。结果表明，横向振动在小温差情况下传热强化效果更为明显。将本文实验数据与Lemlich单管振动实验中的数据进行对比，表明了振动对4根微管阵列的强化传热效果比单根管更明显。苯乙烯装置塔系热集成
摘要：精馏作为过程工业中最重要和最常用的分离手段，是耗能最大的单元操作。精馏塔一般从再沸器输入热量，从冷凝器取走热量，利用某些塔高温位的冷凝热加热其他塔的再沸器，并将单塔节能技术与过程集成相结合，实现塔系的热集成，可充分挖掘系统内部的节能潜力，达到减少公用工程消耗的目的。本文通过对某化工厂的苯乙烯装置精馏塔系的分析，通过各个塔的温焓图之间的关系，提出了精馏塔系内部热集成的措施，包括直接热集成、调压热集成和双效精馏与间接热集成耦合等3种方案。对于后两个热集成方案，采用 Aspen Plus模拟改造后精馏塔的变化并验证了方案的可行性。结果表明，苯乙烯装置采用该热集成措施能明显节省高品位蒸汽的消耗，降低能量费用。旋流脱气性能影响因素的CFD模拟
摘要：液体脱气是工业生产环节不可缺少的部分。脱气式旋流器能够在线、快速地进行脱气工作，但目前发展处于初期阶段，对于其脱气性能影响因素的探究还不全面。本文采用计算流体动力学（CFD）的方法，运用流体力学软件Fluent，在H2O-CO2的两相体系、湍流模型采用Reynolds应力模型、多相流模型采用Mixture混合模型的条件下，对不同柱径比的液体脱气式旋流器进行数值模拟，利用旋流离心场的离心力和压力梯度对微小气泡进行分离，获得了对5～50μm不同直径气泡的分离性能以及进口流速对气泡分离性能的影响关系。研究发现，在一定条件下，随着柱径比值的增大，脱气效率总体上先逐渐增大，超过一个极限值后迅速减小，但柱径比越大，越有利于小气泡颗粒的迁移分离；分离效率随着进口流速增加而增加，到达极限之后效率降低。天然气水合物沉积层渗流特性的模拟
摘要：天然气水合物开采过程中水合物饱和度的变化会引起储层渗透率的相应变化，对开采过程造成影响。为研究天然气水合物对多孔介质渗流特性的影响，本文基于孔隙网络模型模拟研究了水合物生成于壁面与中心两种方式下，多孔介质渗流特性变化，并与相关模型进行比较。结果表明，水合物生成于中心时绝对渗透率小于生成于壁面时；水合物饱和度相同时多孔介质孔径越大，渗透率越大；水合物生成于中心时两相相对渗透率等渗点小于生成于壁面时；当水合物饱和度变化时两相相对渗透率几乎不变。说明了储层渗透率与水合物饱和度之间有相对应的关系。自旋扭带强化传热及旋转特性
摘要：旋转扭带是在固定式扭带基础上发展而来的，因其特殊结构所以能在管内流体作用下产生自旋效果。本文对自旋式扭带旋转特性及强化传热特性进行研究。通过理论及实验研究管内自旋扭带旋转特性后得出：扭率越小，扭带克服阻力起始旋转需要的流体速度越小；扭带转速与管内流体流速呈一次线性关系，且扭带节距不变时线性比例基本保持不变。通过实验研究后得出：自旋扭带能达到很好的强化传热性能，扭率越小其强化传热性能越明显，同时阻力特性也越明显，在雷诺数为4×10^3～4×10^4、扭率为3～8时，换热管内摩擦因子增至1.7～3.5倍，努赛尔数增幅为10%～37%。本文使用评估指标η对扭带进行综合评价，得出扭率为7的自旋扭带具有最佳的综合性能。并分别拟合出摩擦因子及努赛尔数与雷诺数、扭率之间的关联式，提出一种工程上自旋扭带选型方法。甲烷水蒸气重整制氢反应及其影响因素的数值分析
摘要：本文通过建立包含动量、能量、质量以及化学反应的多物理场耦合数值模型，以多孔介质模型表征催化剂层，对工业转化炉管中的甲烷水蒸气重整制氢过程进行了详细分析。计算得到了转化炉管内甲烷重整过程反应物及产物气体的速度、温度及浓度场分布，以此分析了甲烷重整制氢过程的反应特性，并阐明了转化炉管的壁面温度、原料气入口水碳比以及入口速度对甲烷转化率的影响。结果表明：水蒸气重整在转化炉管的入口区域反应迅速，沿着气体流动方向，反应速率由于反应物浓度的不断降低而减小，导致混合气体流动速度和温度也逐渐趋于稳定；水碳比和转化管壁面温度的增加以及原料气体入口流速的降低，都会提高甲烷的转化率。本文所得到的结论对于优化实际生产中甲烷水蒸气重整制氢反应的工况条件具有一定的参考和借鉴意义。冷热圆管在封闭方腔内不同垂直位置的自然对流数值研究
摘要：利用有限体积法对冷热圆管在封闭方腔内不同垂直位置的自然对流现象进行了数值研究。讨论了瑞利数Ra和冷热圆管间距δ对方腔内自然对流流动与换热的影响，其中瑞利数的变化范围为103～106，圆管间距变化范围为0.3～0.6。为了揭示冷热圆管间的相互作用和圆管与方腔间的相互作用对自然对流换热与流动的影响规律，比较分析了热圆管在上、冷圆管在下和热圆管在下、冷圆管在上两种情形下冷热圆管、方腔的自然对流换热能力的差异。研究表明：瑞利数的改变，对方腔内温度场分布和涡流结构有显著影响；热圆管在下、冷圆管在上这种情形更有利于自然对流换热的进行；增加圆管间距δ，热圆管和方腔的换热能力增强，但冷圆管的换热能力却有所减弱。研究结果为核电站安全壳非能动余热排出系统的性能研究提供了理论依据。罗茨压缩机驱动MVR热泵系统的实验研究
摘要：机械蒸汽再压缩（MVR）蒸发系统是一种高效节能的蒸发体系。本文采用降膜蒸发器为蒸发主体、罗茨压缩机为蒸汽压缩机，并以水为实验原料研究了一套MVR蒸发装置。实验中以总蒸发水量和单位能耗蒸发水量（SMER）作为MVR蒸发系统的性能指标，分别研究了进料温度、蒸发压强、压缩机频率对其影响。结果表明：最佳进料温度是蒸发压强下的饱和液体温度；最适蒸发压强与具体系统的蒸发能力和压缩机效率密切有关，在压缩机效率保持较高水平的前提下，适当降低蒸发压强有利于系统的节能；压缩机的频率直接影响系统的蒸发量和压缩机的功耗，在压缩机允许的范围内增大压缩机频率，单位能耗蒸发量是增加的。水力喷射空气旋流器分离空间结构对气液传质性能的影响
摘要：水力喷射空气旋流器（WSA）是一种利用液体射流在气体旋流场中雾化强化气液传质的新型传质设备，可广泛用于废水、废气处理等环境工程过程中。为了优化水力喷射空气旋流器的分离空间结构，本文通过废水氨氮吹脱实验对柱锥结合形WSA和柱形WSA分别进行了气液传质性能研究。研究结果表明，分离空间结构对水力喷射空气旋流器的气液传质性能存在影响。在相同工作条件下，与柱形WSA相比，柱锥结合形WSA具有更好的气液传质性能和略高的气相压降，后者吹脱氨的体积传质系数提高了约8%，主要原因在于柱锥结合形WSA内部具有更好的射旋流耦合雾化作用和离心超重力强化传质的综合效果，使得两相比传质面积增大，传质效率增高。研究结果可为设计传质性能良好的WSA提供设计依据。
