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化工进展 2016年第07期杂志 文档列表

化工进展杂志特约评述

大气压冷等离子体与水溶液作用过程的数值模拟研究进展1929-1941

摘要：作为一种新型高效多样的化学反应场,近年来大气压冷等离子体（cold atmospheric plasma,CAP）在生物、医学、环保、材料等领域的研究和应用日益广泛。由于这些领域的应用大多涉及以水溶液为介质的反应体系,因此,深入认识和理解CAP与水溶液的相互作用机制具有重要的理论意义和实用价值。然而CAP与水溶液的反应过程高度复杂,现有实验检测手段难以全面揭示其作用机制,而近年计算模拟在CAP领域的研究获得了长足发展,并成为研究CAP与溶液相互作用机制的重要手段之一。本文重点综述了近几年流体力学模拟和分子动力学模拟在CAP与水溶液相互作用机制研究中的应用。在流体力学模拟方面,本文详细介绍了近几年发展的二维模型、一维模型和Global模型的特点以及这些模型在介质阻挡放电（dielectric barrier discharge,DBD）和等离子体射流与水溶液相互作用研究中的应用,以揭示等离子体作用于水溶液后的反应过程;在分子动力学模拟方面,本文详细介绍了将基于反应性力场（reactive force field）的分子动力学模拟用于含氧活性粒子（reactive oxygen species,ROS）与水溶液中生物分子相互作用机制研究中的应用。在此基础上,本文进一步分析和比较了流体力学模型和分子动力学模拟的特点,并展望了在CAP与水溶液相互作用机制研究中亟待解决的问题和未来这一领域研究工作的发展方向。

化工进展杂志化工过程与装备

超临界水热燃烧技术研究及应用进展1942-1955

摘要：超临界水热燃烧技术作为一种新型的高效清洁燃烧技术,为实现有机废物处理、稠油资源高效开发、煤基固体燃料清洁转化利用、新型钻井技术开发及劣质燃料品质提升等提供了一条崭新的途径,具有广阔的发展前景。本文概述了超临界水热燃烧的提出、发展历程及其技术优势,评述了不同燃料的水热火焰特性、水热燃烧反应器形式以及水热燃烧技术工程应用方面的研究现状。指出对于特定燃料,水热燃烧反应器具有较低的燃料熄火温度是提高反应器内水热火焰稳定性的关键。水热燃烧反应器开发过程中水热火焰区的结构布置需综合考虑蓄热需求与反应器壁面安全。水热火焰特性与超临界水中传热传质的耦合机制、水热燃烧过程数值模拟、光-超临水-氧气复杂环境下的材料腐蚀特性、水热火焰辅助降解有机废物、生产多元热流体辅助稠油开采、煤基固体燃料的水热燃烧是超临界水热燃烧领域未来研究热点。

竖直振动下颗粒物质的行为模式研究进展1956-1962

摘要：竖直振动下颗粒物质行为模式的研究对化工过程中效率的提升具有重要意义,该研究近年来成为热点,并不断取得新进展。本文将已有竖直振动下颗粒物质行为模式研究归纳为：竖直振动颗粒床中颗粒的行为、竖直振动颗粒床中颗粒沿直管的爬升、竖直振动U形管中颗粒的迁移、静止颗粒床中颗粒沿竖直振动管的爬升,并对相关研究进展进行评述,发现目前对颗粒物质运动规律的认识还不深入,颗粒物质行为模式的内在机理上尚存争议。鉴于离散元方法（DEM）能够获得每一个颗粒的运动信息,从而很好地反映颗粒过程的机理和特性,对竖直振动U形管和竖直振动管中颗粒物质行为模式进行DEM模拟再现;据此提出在今后的研究中应充分发挥DEM的优势,深入研究颗粒行为模式的动力学本质和影响颗粒行为模式的因素,为颗粒输运过程的优化提供理论基础和方法指导。

不同工况下除湿溶液再生的模拟与实验1963-1968

摘要：建立了LiCl溶液再生过程的数学模型,通过模拟分析,得到了溶液再生量、溶液温度和溶液浓度随时间的变化规律。以平均再生量为评价指标,对LiCl溶液的再生性能进行了实验研究。分析了热源温度、溶液浓度、溶液初始温度、再生压力和冷水温度5个因素分别对溶液再生性能的影响规律。实验结果表明：溶液浓度和再生压力对溶液再生性能影响显著,冷水温度对溶液再生性能的影响最小。在设定的标准工况下,再生压力为4k Pa、溶液中LiCl质量分数从28%增大到34%时,平均再生量由20.45g/（m^2·s）减小至7.44g/（m^2·s）;再生压力从4k Pa升高至10k Pa时,平均再生量由15.33g/（m^2·s）降低至1.92g/（m^2·s）。最后,以溶液温度和溶液浓度作为对比目标参数将模拟结果和实验结果进行了对比分析,结果表明,实验值与模拟值符合较好。

强化相变驱动的环路热管蒸发器可视化实验台建立及实验1969-1974

摘要：以研究强化相变驱动的环路热管的传热机制为目的,设计了一种带有相变空间的新型结构可视化平板热管蒸发器,实验研究了相变空间高度对热管蒸发器启动时间的影响与加热功率对其启动传热特性的影响,并观察了启动过程中工质在相变空间内的相变特性。实验结果：在不同相变空间高度情况下,实验蒸发器系统的启动时间存在明显差异,当相变空间为1mm时,系统启动时间较短,工质不易出现干涸现象。并且在启动加热功率不同时,系统启动热阻也不同,更高的加热功率对应更低的整体热阻。通过可视化实验的观察与分析,为建立环路热管相变驱动机制的可行性研究奠定了基础,为建立描述这一驱动机制的数学模型提供了实验依据。

固定床反应器中气液分配器的流体力学性能1975-1979

摘要：设计了一种底部带有碎流板的新型管式气液分配器。以水和空气代替工业上的原油和氢气进行冷模实验。实验过程为：水由水箱经水泵抽出,经液体流量计计量后进入实验塔上部的气液扩散器,气液两相流经急冷箱冷却后同时向下通过分配器。进入到接液装置的液体通过橡胶管导入到放置在地面上的17个标有编号的量筒中,未进入接液装置的液体流入水箱,气体则排放到大气中。最后用U形管差压计测量分配器的压力降。实验研究了该分配器的分配性能、压力降损失、气液相操作弹性和分布不均度,优化并确定该分配器的结构形式和结构参数。结果表明,该分配器的最佳工作条件为：液相量为0.3m^3/h左右,气相量为20~30m^3/h。

槽道湍流内气泡瞬态受力数值研究1980-1985

摘要：为了深入理解气泡在湍流场内的运动机制,使用欧拉-拉格朗日单向耦合数值方法,详细分析了气泡在低雷诺数槽道湍流场内的瞬态受力情况;其中液相湍流速度场采用直接数值模拟方法求解,气泡的瞬态受力由牛顿运动方程计算;计算时,考虑了相间阻力、剪切升力、压力梯度力、虚拟质量力、重力对气泡运动的影响。目前的计算结果表明：气泡所受的瞬态作用力分量同时取决于重力作用方向、液相流向以及气泡所处的法向位置;不同方向上、不同位置处影响气泡运动的主要作用力分量是不同的;相比较而言,与重力方向垂直的剪切升力分量在近壁面区域为影响气泡运动的主要作用力,压力梯度力的法向分量在近壁面区域之外为影响气泡运动的主要作用力,相间阻力分量在整个槽道区域内均为影响气泡运动的主要作用力,除了竖直槽道近壁面处之外、虚拟质量力也均为影响气泡运动的主要作用力。

新一代面向协同应用的计划优化系统1986-1993

摘要：随着石化企业精细化管理需求的不断提升,传统的面向单个用户应用的单机版计划优化软件逐渐不能满足需要。本文介绍了利用以互联网技术为核心的新的信息技术研究开发的新一代以流程为导向,面向协同应用的网络化、图形化计划优化系统。该系统通过基础模型管理、模型在线共享和发送、数据字典管理等功能,实现了协同应用;通过图形建模、窗体数据录入、多样化结果展示以及贯穿建模全过程的错误诊断功能,使系统直观可视、简单易用;通过＂一次输入、多次运算＂功能,使用户可便捷的开展灵敏度分析;通过权限管理,保证系统安全。实例应用表明,通过本系统建立的企业模型正确可信,可很好的支持企业计划优化业务。

螺旋缠绕波节管传热与流动性能分析1994-2000

摘要：以水为工质,对螺旋缠绕波节管湍流状态下传热与流阻性能进行数值计算,分析了其强化换热的机理,并分析了波节深度H与波节间距P对其传热与流动阻力的影响。结果表明：相同工况下,螺旋缠绕波节管的综合换热性能优于螺旋缠绕光管;流体在管内做螺旋运动,由于离心力的作用,在垂直流体主流方向上产生二次流;管横截面周期性的扩张与收缩,使流体在波节内产生沿流体主流方向上的回流,它们对流体边界层产生很强的破坏作用,使湍流程度增强,对换热有较好的强化作用;随着波节深度H的增大,Nu提高,f增大,综合传热性能逐渐提高;随着波节间距P的减小,Nu提高,f降低,综合传热性能逐渐提高。

超重力减压间歇精馏的传质性能2001-2006

摘要：以不锈钢波纹丝网为填料,应用超重力减压精馏间歇全回流操作分离乙醇/水共沸物系。考察了进料乙醇质量分数xf为50%~95%、操作压力P为101.33~11.33kPa和超重力因子β为20.90~130.64时乙醇-水体系的传质性能。实验中设备运行稳定并且单级旋转精馏床传质性能随着超重力因子β的增大先增强后减弱,随着压力P的减小和进料浓度xf的增加而增强,并在P=11.33kPa时分离高浓度原料时打破共沸点。与相同条件下传统填料塔相比,分离效果明显高于传统塔,且HETP为7.94~14.20mm,仅为传统塔的1/6~1/4,传质性能显著增强。并对能耗进行分析,超重力装置由于自身体积小等优点便于达到所需真空度,能耗降低明显。

有机朗肯循环膨胀机入口过热度实验2007-2014

摘要：在给定热源条件下,探讨有机朗肯循环（ORC）膨胀机入口过热度对膨胀机性能和ORC系统性能的影响。建立了带前置泵的ORC实验系统,采用涡旋式膨胀机,R123为工质,在140℃热源下进行实验。通过改变膨胀机转矩调节系统蒸发压力,从而实现对膨胀机入口过热度的调节。实验获得最大膨胀机轴功和膨胀机实际运行效率分别为2.35k W和59.7%;ORC系统净输出功、热效率和？效率分别为1.75k W、5.3%和21.8%。分析表明,随着膨胀机入口过热度递减,膨胀机机械效率递增,膨胀机等熵效率递减,膨胀机轴功和实际运行效率呈先增后减的变化趋势。膨胀机入口过热度为20℃左右时,有最大膨胀机轴功、最大系统净输出功、最高系统热效率和最高系统？效率。此外,过热度影响系统的损失分布,随着膨胀机入口过热度减小,膨胀机？损呈先增后减变化。

磷酸絮凝法沉降赤砂糖回溶糖浆的澄清工艺2015-2020

摘要：以赤砂糖回溶糖浆为研究对象,采用磷酸法絮凝沉降赤砂糖回溶糖浆。通过改变磷酸和氢氧化钙加入的先后顺序,观察絮凝物沉降速度及其密实度,最终选择磷酸和氢氧化钙同时加入的方式,进行絮凝沉降。在此基础上以脱色率和除浊率为指标,考察了磷酸用量、反应p H、反应温度以及反应时间等4个因素对赤砂糖回溶糖浆脱色率和除浊率的影响,并通过正交试验优化工艺条件。在最佳工艺条件：磷酸用量210 mg/kg Bx、反应p H为7.10、反应温度85℃、反应时间5 min下脱色率可达70.1%、除浊率为97.7%。实验结果表明：在此工艺条件下,磷酸钙絮凝法对澄清赤砂糖回溶糖浆具有理想的效果,工艺条件可行。

化工进展杂志能源加工与技术

气体水合物相变热研究进展2021-2032

摘要：气体水合物作为一种特殊的相变材料,在形成与分解过程中会发生相态改变并伴随着相变热的变化。本文从气体水合物相变热的测定和应用两个方面对气体水合物相变热的研究现状进行了综述。对比分析了两种确定气体水合物相变热的方法,两种方法分别为差示扫描量热仪（DSC）实验直接测定法和基于相平衡的Clausius-Clapeyron方程间接计算法。综述了气体水合物相变热的应用研究现状,尤其是在空调蓄冷技术中的应用,其中气体水合物空调蓄冷技术从蓄冷工质和蓄冷装置两个方面进行了阐述。指出了气体水合物相变热应用研究中的重点和难点,为气体水合物相变热应用的进一步发展提供参考。

生物表面活性剂驱油研究进展2033-2040

摘要：第三次采油技术的发展促进了表面活性剂在油田生产中成熟而稳定的应用。与化学合成表面活性剂相比,生物表面活性剂具有无毒等优势,在近些年呈现出热点研究态势,部分成果业已得到应用。本文从生物表面活性剂的驱油机理、纯化、应用3个方面进行论述,并对其发展趋势进行了展望。在驱油机理方面,主要通过降低油水界面张力、乳化残油以及润湿性反转3种作用,保障开采后期的油藏采收率。在纯化方面,单一方法制备生物表面活性剂技术已经较为成熟,但这些方法均具有一定局限性;采用两种或多种方法联用,既可以降低纯化成本又可以提高产率,成为未来生物表面活性剂纯化技术的发展趋势。在应用方面,主要体现在与化学表面活性剂进行复配后定向注入油藏进行驱油;此外,近年来也开发出利用高效营养剂激活本源微生物,诱导其产生表面活性物质继而富集、驱油的新技术。

稻壳快速热解制取生物质油的试验研究2041-2045

摘要：目前生物质快速热解高温热解气主要利用间壁式冷却器进行冷凝,容易造成冷却管道的结焦堵塞问题,本试验根据流化床稀相输送特点、生物质的热解特性以及生物质油的冷凝收集特点,设计了生物质快速热解反应装置,改进生物质物快速冷凝系统,以稻壳为原料进行快速热解制取生物质油的试验研究,分别考察单因素反应温度、流化气量以及进料速度对生物质油产率的影响。试验表明：稻壳热解气能够快速顺利地得到冷凝,反应系统能够连续顺利运行,随着反应温度、流化气量、进料速度的增大,生物质油的产率都呈现先增大后减小的趋势。另外对产出的生物质油用气质联用设备进行了成分分析,得出了生物质油的主要成分,其中酸类、酮类、脂类以及酚类的含量相对较高。

化工进展杂志工业催化

低碳烯烃齐聚合成液体燃料研究进展2046-2056

摘要：以低碳烯烃为原料进行齐聚反应是制取清洁液体燃料的重要途径之一。目前,在烯烃齐聚反应的产业化发展中,开发具有高活性、高稳定性、产物分布集中的多相催化剂仍是重要的研究方向。本文概述了多相催化烯烃齐聚反应在酸性位点以及镍金属位点两种活性中心上的作用机理,并分别对C_2^=、C_3^=和混合烯烃的齐聚反应进行介绍;从多相催化剂的优化设计角度,具体包括载体的类型、孔道结构和活性中心的分布状态以及反应条件的优化等方面对当前的研究工作进行了综述。探讨了多相催化烯烃齐聚反应在制备液体燃料中存在的优势和问题,为进一步开发高选择性、长寿命的多相催化剂提供借鉴。

Ni-Fe基析氧阳极材料的研究进展2057-2062

摘要：寻找一种高效、稳定和低成本的析氧阳极材料对于在碱性环境中电解水的研究具有非常重要的实际意义。近年来,Ni-Fe基材料以其低成本及在碱性条件下具有高催化活性的特点成为析氧反应电极材料的研究热点。本文概述了近几年国内外学者对不同的Ni-Fe基析氧材料（包括Ni-Fe合金、Ni-Fe氧化物、Ni-Fe层状双金属氢氧化物及Ni-Fe基复合材料等）在合成方法、物理形态、化学结构和催化性能等方面所进行的研究,介绍了Ni-Fe基材料的析氧反应机理的进展,探究了析氧反应活性相以及Fe的掺入对Ni基氢氧化物的结构和活性的影响,最后指出了合成方法的改进及详细反应机理的探究将会成为未来Ni-Fe基析氧阳极材料的重点研究方向。

石墨相氮化碳光催化剂研究进展2063-2070

摘要：石墨相氮化碳（g-C_3N_4）作为一种可见光响应的半导体聚合物光催化剂,具有廉价易得、化学稳定性好、无毒无害以及合适的禁带宽度和能带位置等优点,但也存在只能吸收波长小于475nm的光且光生载流子复合严重等问题,需要对其进行改性来提高光催化能力。本文在介绍g-C_3N_4的结构、特性和制备方法的基础上,着重评述了g-C_3N_4在形貌调控、半导体复合、元素掺杂、分子掺杂和染料敏化等改性手段方面的研究进展以及在降解有机污染物、分解水制氢、还原CO_2和有机合成等方面的应用。最后指出g-C_3N_4未来的研究方向在于用多种手段共同改性g-C_3N_4、拓展g-C_3N_4在光催化领域的应用和深入进行机理研究等方面。