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化工进展 2016年第10期杂志 文档列表

化工进展杂志特约评述

生物基化学品的微生物电合成研究进展3005-3015

摘要：微生物电合成是结合微生物学与电化学的新兴研究方向。电化学活性菌株以直接或间接的方式吸收人工提供的外源电子,打破胞内代谢原有的氧化还原平衡,定向催化底物合成还原性目的产物。近年来,基于生物基化学品的微生物电合成取得广泛关注。本文综述了生物基化学品微生物电合成的基本原理及最新研究进展,并讨论了电化学活性菌株的种类、电子传递机制以及典型的菌株培养方式,同时结合菌株代谢途径,讨论了微生物电合成促进乙酸、1,3-丙二醇、丁醇、琥珀酸等生物基化学品的作用机理及研究现状。最后指出了电子传递机制、电子传递效率及成本是限制该技术发展的关键问题及未来的发展趋势,旨在推动该技术应用于生物基化学品的发酵工业中。

基于充分混合、均匀分布准则的化工过程强化：青岛科技大学的实践3016-3021

摘要：过程强化是化学工程与技术领域的研究热点之一。掌握并利用单元操作或单元过程的共性本质、原理和相互影响规律,是实现化工过程强化的基本途径。在过去的二十多年里,青岛科技大学化学工程研究所基于对多相流动规律的认识,提出了＂充分混合、均匀分布＂的多相流调控准则并利用它进行化工过程强化研究。本文简述了＂充分混合、均匀分布＂准则的基本内容,详细介绍了在环流式旋风分离器、强放热流态化和精馏洗涤过程——几个在工业生产中得到成功应用的案例中,利用＂充分混合、均匀分布＂调控准则,实施过程强化的方式、方法以及强化效果,阐明了利用＂充分混合、均匀分布＂准则实现化工过程强化的可行性,及其在其中所起到的关键作用和未来发展趋势。

化工进展杂志化工过程与装备

基于离子液体的生物质组分分离研究进展3022-3031

摘要：生物质资源的开发利用是解决资源危机和能源危机的重要途径,但传统的生物质组分分离工艺效率较低且污染严重,极大地制约了生物质资源的高值化利用。作为一类新型溶剂,离子液体可以溶解纤维素、木质素和天然生物质材料,为生物质的组分分离及加工转化提供了有力的工具。本文简述了离子液体在生物质组分分离中的应用,包括离子液体作为溶剂直接从木质纤维素类生物质中提取分离纤维素和木质素,以及在离子液体介质中通过化学反应降解生物质来分离主要组分的方法。从离子液体优选、反应路径设计、生物质预处理、溶解条件和再生剂等方面分析了生物质组分分离工艺。成本高、效率低且容易引起二次污染是阻碍离子液体用于生物质组分分离的主要因素。为了提高生物质组分分离的经济性和绿色性,今后应着力设计低成本、低黏度、热稳定性强和低毒的离子液体,研发绿色高效的生物质组分分离工艺和离子液体再生方法。

生物质快速热解装置研究进展3032-3041

摘要：当今化石能源日渐枯竭和环境压力日益加重是亟待解决的问题,而生物质热解液化技术被认为是解决能源紧张的潜在方法,尤其是生物质快速热解技术。随着生物质快速热解技术与工艺不断成熟,需要快速热解装置不断放大以提高处理量,以实现生物质快速热解的工业化。生物质快速热解装置复杂且多样化,在装置的放大过程中,各系统的合理选择是难点。本文首先对生物质热解机理、快速热解过程的粒径选择和前处理进行了简述,并对快速热解流程中的进料系统、供能系统、热解反应器和快速冷凝系统4个关键系统进行了综述,着重介绍了快速热解反应器的类型及其特点,提供了该4个关键系统的选择及研究趋势。流化床反应器具有易放大、可以较好地实现自热式快速热解的优点,本文总结出流化床式反应器是目前研究的热点。在保证产品品质下,设备易放大、稳定实现自热式、流程能耗低、运行稳定安全等是快速热解装置未来的研究方向。

潜热型功能热流体在微小管道内的换热特性3042-3048

摘要：针对现代电子器件的散热需求,采用潜热型功能热流体为工作介质进行实验,并搭建流动换热实验台,研究5%、10%和15%质量分数下潜热型功能热流体与去离子水在微小圆形管道内的换热特性,结果表明,在雷诺数Re为300-1000范围内,潜热型功能热流体均表现出比水更好的冷却性能及更低的壁面温度,在实验测试范围内,相变引起的壁面温度降低率最大可达26.8%;潜热型功能热流体平均Nu随着流动Re数的增加而增加,并通过对实验数据分析,拟合了平均Nu数与流动Re数、质量浓度和流体Pr数的经验公式,最大偏差不超过7.5%,可以较好反应潜热型功能热流体的换热特性;潜热型功能热流体沿着管道长度方向的强化换热比与潜热型功能热流体浓度及流动Re数有关,存在强化换热的最佳长度。

竖直上升气液泡状流数学模型封闭的研究3049-3056

摘要：竖直上升管气液两相流广泛应用于相变传热、核反应堆等工业过程。本文以竖直上升气液两相流为研究对象,运用欧拉双流体模型,针对表观液速为0.45m/s、表观气速分别为0.015m/s和0.1m/s的泡状流数值模拟过程中的升力、壁面润滑力、湍流扩散力、气泡诱导湍流（BIT）等封闭模型,开展数值模拟比较研究。模拟发现：1低气速泡状流中,升力和壁面润滑力的同时加入能够改善壁面附近的气含率,气泡在这两个力作用下在径向上达到一个相对平衡,得到与实验气含率类似的壁面峰,模拟的液相速度较合理;低气速时,BIT的影响可以忽略。2高气速泡状流中,BIT对气-液两相流的模拟结果影响比较明显,湍动耗散源项的加入能使液速分布的模拟结果得到改善,Troshko模型相对Sato模型更能反映气泡诱导湍流对液相湍流的作用。3高气速时升力的引入使气含率产生壁面峰,加入湍流扩散力能使峰值略微降低,但仍没有解决高气速时引入升力出现的气含率壁面峰问题,说明在径向上湍流扩散力还不足以抵抗升力。

化工进展杂志行业动态

产品信息3056-3056

摘要：浙江力普短纤维粉碎机获国家专利日前,中国粉碎技术领航者——浙江力普粉碎设备有限公司研发的＂一种短纤维粉碎机＂获得国家专利（专利号ZL.2012 2 0434032.9）。该项目已成为国家《产业结构调整指导目录》（2013修订本）优先支持发展的鼓励类领域。

化工进展杂志化工过程与装备

柱状生物质颗粒与钢球颗粒在滚筒中的混合特性3057-3064

摘要：采用离散单元法DEM（discrete element method）对圆柱形生物质颗粒和钢球颗粒在滚筒中的混合进行了数值模拟,分析了滚筒转速和颗粒数量比对混合质量的影响。结果表明：在本文设定的工况下,颗粒的混合模式为阶梯模式,并且颗粒在混合时可以分成3个区域,即左面的单层钢球颗粒区、中间的钢球颗粒和生物质颗粒混合区、右面的生物质颗粒堆积区。左右两边的颗粒混合效果较差,中间的颗粒混合效果较好。当滚筒转速相同时,钢球颗粒和生物质颗粒数量比为3000∶200时的颗粒混合效果比钢球颗粒和生物质颗粒数量比为3000∶100时的好,即当钢球颗粒数量远大于生物质颗粒数量时,增加生物质颗粒的数量可以提高混合效果。在钢球颗粒和生物质颗粒数量比相同的情况下,当滚筒转速在5-25r/min的范围内,滚筒转速越高,颗粒的混合质量越好,并且颗粒混合达到稳定的时间就越短。

化工进展杂志行业动态

浙江丰利成为粉碎设备行业专利示范企业3064-3064

摘要：国家高新技术企业浙江丰利粉碎设备有限公司积极保护自主创新成果，实施知识产权战略，构筑专利产品技术链，拓展新市场、赢得新优势。日前再次通过“绍兴市专利示范企业”复审，有效期三年，成为我国粉碎设备行业屈指可数的专利示范企业。

浙江丰利高效涡轮超微分级机获专利3064-3064

摘要：随着我国现代高技术和战略性新材料产业的迅猛发展，被誉为21世纪新材料的“超微粉体材料”几乎应用于国民经济的所有行业。国家高新技术企业浙江丰利粉碎设备有限公司在引进吸收消化国际先进粉体设备技术的基础上，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，其核心技术日前获得国家实用新型专利（专利号201120387573．6）。

化工进展杂志化工过程与装备

二维平行平板内分散气泡对液相表观黏度影响的数值研究3065-3071

摘要：泡状液体广泛存在于各种工业领域,因此深入了解泡状液体的物理特性对产品质量改进和过程强化具有重要意义。本文为了理解气泡对液相表观黏度的影响,揭示液相表观黏度变化的原因,利用流体体积函数（VOF）与动网格结合的方法对二维平行板模型内气泡对液相表观黏度的影响进行了深入的数值研究;分别研究了相同体积分数、不同毛细数工况下,气泡加入对液相表观黏度的影响。结果表明：毛细数和气泡体积分数对液相的表观黏度具有巨大的影响作用;相同的体积分数下,当毛细数较大（Ca〉1）时,气泡的加入会使液相的相对黏度减小,体积分数越大,液相的相对黏度减小得越严重;另外,相同的体积分数下,当毛细数较小（Ca〈1）时,气泡的加入会使液相的相对黏度增大,体积分数越高,液相的相对黏度增大得越明显。

炼厂气回收过程中分离技术的能效分析3072-3077

摘要：针对炼厂气多目标回收工艺设计时缺乏理论指导的问题,本文系统阐述了分离过程能效比的概念,将气体分离过程中压力和温度变化导致系统与外界交换的能量统一用电功表示,得到了分离过程能耗与产品回收量间关系的定量表示方法;以某厂炼厂气回收过程为例,比较了不同分离技术和不同分离过程的能效比。当产品氢纯度要求不高（≥97%）时,采用变压吸附（PSA）工艺的能效比较高（0.86）,与膜分离工艺相比,提高了28%;当产品氢纯度要求较高（≥99.9%）时,采用膜分离-PSA工艺可以获得更高的能效比（0.54）,与PSA-膜分离工艺相比,能效比提高了40%。研究结果表明：分离过程的能效比可以用于评价不同分离技术或不同分离过程的能量效率,可用于指导不同分离技术的适用范围和多技术耦合工艺过程的设计,能够为炼厂气回收工艺设计提供一定的理论指导。

DBU/甘油/CO2反应过程及动力学3078-3085

摘要：1,8-二氮朵双环[5.4.0]十一碳-7-烯（DBU）-甘油溶液作为一种新型溶剂,具有低热容、高沸点等优点,目前被广泛研究应用于化学合成和产物分离等。本文考察了不同摩尔比的DBU-甘油溶液吸收CO2效果,测定了不同摩尔比的DBU-甘油溶液吸收CO2反应过程中体系的黏度变化,研究了DBU-甘油溶液吸收CO2反应的动力学。结果表明,在反应温度25℃、CO2气体流速为238m L/min的条件下,DBU与甘油摩尔比为0.49-1的溶液对CO2的吸收量可在120min的反应时间内达到10.88g/100g溶液;DBU与甘油摩尔比为0.49∶1和1.12∶1的溶液在吸收CO2后体系的黏度显著增大,而DBU与甘油摩尔比为0.11∶1和3.43∶1的溶液在吸收CO2后体系的黏度变化较小。25℃、常压下,在消除扩散影响,甘油大大过量时,DBU/甘油/CO2反应的速率方程为r=0.22CDBU20.5COP,反应的活化能为40.44k J/mol。

团聚液雾化气泡粒径分布特性的可视化研究3086-3091

摘要：泡沫团聚法是有效脱除细颗粒物PM2.5的方法。本文对团聚液的雾化粒径进行了研究,筛选出适于团聚PM2.5的气泡粒径的溶液及喷雾条件。文中首先对气泡粒径与团聚颗粒物的能力进行估算,进而通过CCD拍摄精细雾化喷嘴喷出的团聚液泡沫的流动过程,利用MATLAB处理图片,得出雾化气泡粒径和密度大小。实验结果表明,发泡剂会使团聚液的雾化液滴形成气泡,增大雾化颗粒直径;PAM团聚液形成的气泡粒径偏小,且雾化颗粒密度大,粒径主要分布在小于200μm范围;XTG团聚液气泡粒径偏大,CMC团聚液气泡粒径介于两者之间;0.2%CMC团聚液气泡粒径均匀,颗粒数量大;在距喷口轴向20cm处,气泡破碎和聚合趋于稳定;喷口直径0.5mm时,气泡雾化粒径大多分布在100-300μm粒径范围内,符合团聚脱除PM2.5的气泡条件;随着温度的升高,直径在0-300μm内的气泡颗粒数量增大明显。

一种新型Powell粒子群算法同步综合换热网络3092-3100

摘要：针对换热网络同步综合方法的不足,本文提出了一种新型Powell粒子群算法,具有传统确定性方法的高精度以及启发式方法的高效率。同时针对群体智能算法优化换热网络问题时存在的不足,提出了云记忆体和个体对立策略,有效地避免算法发生早熟现象,扩大搜索范围。为处理整型变量而提出的两条整型变量优化策略与Powell粒子群算法结合,实现了连续变量与整型变量的同步优化。最后,选取两个经典算例验证算法的性能,均获得了优于文献的结果,表明算法能够找到更优的换热网络结构,是一种处理混合整数非线性问题的有效方法。

应用于有机朗肯循环的喷射器理论与实验研究3101-3109

摘要：将喷射器应用于有机朗肯循环（ORC）,构成喷射式有机朗肯循环（EORC）。EORC中喷射器引射膨胀机的出口排气,以降低膨胀机排气压力,增大膨胀机的工作压差,来提高循环的做功能力。为分析喷射器性能对EORC循环性能的影响,以经典喷射器理论为基础,选用R600为工质,在MATLAB平台,编制喷射器引射系数与引射压力的优化程序,对喷射器的最大引射系数与最小引射压力进行优化研究。结果表明,混合压力和引射系数一定时,工作流体的引射能力随工作压力的增大不断提高,能够引射更低压力的引射流体;最大引射系数和喷射效率随工作压力增大逐渐增大。并据此设计喷射器和构建EORC实验系统,初步实验表明：相比于ORC,EORC的做功能力明显提高,但系统热效率有所降低。

CFD优化管线式高剪切混合器停留时间分布3110-3117

摘要：基于计算流体力学（CFD）的方法,采用Fluent软件,结合大涡模拟（LES）湍动模型和组分物料运输模型（SPE）对中试规格的管线式叶片-网孔型高剪切混合器的停留时间分布（RTD）进行预测,与实验结果相比,其误差在14%以内,说明此方法具有较高的可靠度。基于此方法,研究了定子开孔形式、腔室结构及定转子安装方式对停留时间分布的影响,使其适用于快速反应过程。结果表明：圆形、菱形、＂S＂形以及齿形4种不同开孔形式的定子,圆孔开孔定子效果最优;轴向长度缩短至与出口管径相同,蜗壳形状的腔室外壳,出口管与腔室相切时效果最优;定转子偏心安装能够改善其效果,但功耗增加。经过优化后的反应器具有广泛的应用,特别的是将其用于许多快速化学反应过程时,由于停留时间短、混合效果好,其混合性能明显优于许多传统的反应器。

化工进展杂志能源加工与技术

天然气水合物的生成对浆液流动稳定性影响综述3118-3128

摘要：目前在海底混输管道的水合物风险控制策略中,允许水合物在管道内的生成,以液固浆液流动的形式对海底油气产物进行输送。其中主要通过控制浆液中水合物的生成量和聚集程度,来实现对海底集输管线的流动安全保障。液固浆液流动具有相当复杂的流动特性,固相颗粒的引入对于流体的流动特性影响很大。本文分别综述了拟单相流动体系和气液多相流动体系中水合物颗粒对于管输体系流动稳定性的影响以及水合物对混输管道堵管特性的影响。着重讨论了水合物在管道壁面的生长和沉积特性、水合物与气液流型的耦合关系以及不同体系中水合物的堵管机理。此外,对软件模拟在水合物生成及浆液流动特性研究中的应用做了简单介绍。最后,根据对相关研究结果的总结,指出水合物在壁面生长沉积的微观特性和定量表述、颗粒不同分散形式的临界流速、不同气液流型条件下的水合物生成特性和颗粒行为等是今后水合物相关研究中需要进一步深入探究和明确的问题。