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化工进展 2016年第B11期杂志 文档列表

化工进展杂志化工过程与装备

高温燃烧过程中Cr的氧化机理及控制方法1-10

摘要：Cr作为一种有害元素广泛地存在于化石燃料、生活垃圾和工业固体废物中。其中,化石燃料、相当大部分的生活垃圾以及一部分的工业固体废物都通过燃烧过程来回收能量或者进行减容和无害化处理。因此,通过燃烧过程人类向自然界中排放了大量的Cr。最重要的是,热处置过程中的高温氧化环境容易使低迁移性和毒性的Cr（Ⅲ）氧化为高迁移性和毒性的Cr（Ⅵ）。所以,热处置过程中Cr的反应、行为以及产物中Cr的存在形态得到了越来越多的研究。本文综述了燃料中Cr的存在形态、燃烧过程中Cr的氧化机理、燃烧过程中Cr氧化的控制方法以及燃烧产物中Cr的固化方法四方面内容,为减少燃烧过程中的Cr对环境的危害提供理论基础。

Prins反应的研究和应用现状11-19

摘要：结合Prins反应的发展历史,概述了近年来Prins反应的最新研究及应用现状。目前Prins反应有直接热缩合反应和催化合成反应两大类,本文分析了这两大类反应的优势和不足,指出了未来催化合成反应是Prins反应研究的重点。Prins反应的催化剂包括液体酸催化剂、固体酸催化剂和固体碱催化剂等,而离子液体催化剂、杂多酸催化剂、竹炭磺酸催化剂等高效且环境友好型催化剂是今后研究发展的重点。同时概述了Prins反应在化工、农药、香料、医药、天然大分子合成等方面的应用,最后提出了Prins反应未来在新型催化剂、相关合成方法学、石油化工和天然产物全合成等相关领域发展方向的展望。

气体置换技术研究进展20-23

摘要：在工业生产或科学实验过程中,出于安全因素或是保护产品的目的,需用惰性气体或其他气体对相关管道、容器或密闭空间内的初始气体进行置换。本文介绍了近年来气体置换技术在化工、航天及低温等领域的研究及应用进展情况,重点是在天然气管道投产置换、火箭液氢加注系统加注前置换、LNG低温储罐投用置换、常压热环境试验湿空气置换等领域的研究及应用情况,同时也介绍了在煤矿瓦斯置换、低温液体管路置换等方面的研究及应用情况,提出了气体置换技术在很多应用领域的基础理论研究和计算分析方面还有所缺乏的问题,特别是在由纯净氮气置换湿空气来实现低露点的航天常压热环境试验中,为了掌握气体混合机理及置换效果影响因素等,急需进一步的理论分析和实验验证。

双重乳液的微流控制备进展24-31

摘要：双重乳液是一种离散相液滴中还包裹着更小的液滴的高度结构化流体,单分散的在食品、化工、医疗等领域有着广泛的应用。微流控技术作为一门研究微尺度流体的新兴技术,已经成为制备优质双重乳液的首选。本文对被动式微流控技术进行了系统地综述,介绍了协流式、交叉流式、流动聚焦式微通道的结构及其乳化机理,展望了该项技术在微液滴制备方面的发展前景。在学科交叉应用的背景下,通过对微流控装置的改进与升级,可以克服常见微流控方法出现的双乳液生产效率低,不具备超薄壁结构等问题。此外,本文还讨论了微流控技术背景下双重乳液流型演化研究的进展,提出可以通过单乳液的研究基础,联系和发展双重乳液流型演化的完备理论体系。

微通道内液-液多相流数值模拟研究进展32-40

摘要：液滴微流控技术在化学化工、生物医学等领域具有良好的应用前景,而微通道内的液-液多相流动则是液滴微流控技术中最常见的流动现象,深入研究其机理及其内在规律对相关装置与过程的优化设计具有重要的指导意义。本文系统地综述了研究微通道液-液多相流常用数值研究方法,回顾了连续力学方法与介观动理学方法的研究进展,详细介绍了界面追踪方法与界面捕捉方法的特点以及常用模型,讨论了多种模型的应用情况,论述并对比了不同模型的优势与限制。为进一步开展微通道液-液多相流行为规律及其内在机理的研究提供有益借鉴。微通道内多相流动涉及多种流体与界面的相互耦合,应进一步深入研究在模型简化的基础上实现更精确的界面与流体动力学行为描述。

旋流器磨损研究进展41-45

摘要：介绍了旋流器磨损方面的研究进展,包括利用数值模拟、现场及实验室试验对水力旋流器壁面磨损位置、影响磨损的关键部位的结构参数和操作参数,以及为提高旋流器使用寿命对内衬材料和自身结构进行的改进,并对减缓旋流器壁面磨损的发展趋势作了简要分析。研究表明：旋流器不同位置的磨损率不同,可根据该情况设置耐磨层,在旋流器易磨损部位采用耐冲击磨损较佳的内衬材料,通过材料的差异化提高旋流器耐磨性能或者在旋流器靠近壁面位置引入其它结构而改变该区域流体流动情况,减缓旋流器壁面磨损。随着人们对旋流器壁面磨损的不断开发,其在石油、化工等行业得到了越来越广泛的应用,减缓旋流器壁面磨损,提高其耐磨性能,对工程应用具有实用意义。

卧式螺旋卸料离心机研究的回顾与展望46-50

摘要：卧式螺旋卸料离心机一种高效的离心分离设备,广泛应用于石油化工等多个行业,具有单机处理能力强、分离质量高、操作连续方便、占地面积小以及维护费用低等优点,在离心机领域一直占有特殊的地位。随着工业的发展,卧式螺旋卸料离心机日臻高参数、大型化,同时低能耗、小污染、高利用的提出使卧式螺旋卸料离心机的稳定性和可靠性面临新的挑战。本文简述了卧式螺旋卸料离心机的主要结构及工作原理,回顾了卧式螺旋卸料离心机发展历史。在此基础上总结了卧式螺旋卸料离心机在结构强度、动力学特性、减振技术、动平衡技术、流体动力学等方面的研究进展,综述了应用有限元法研究卧式螺旋卸料离心机的最新成果,最后讨论了该类离心机的研究方向和发展前景。

物联平台软件构建企业智能互联中枢51-55

摘要：简述了IT技术发展与物联网及智能产品的关系,介绍了物联网的定义、架构并阐明了物联平台软件在企业智能互联进程中的定位和重要作用,进而分析了物联平台软件应具备的五大功能并详细描述了各个功能组件的具体要求,并基于这些功能要求分析了目前主流物联平台软件的类型、特征、功能优缺点和应用案例,指出了物联平台软件的融合发展方向,为物联网建设和应用、企业智能化发展提供了借鉴和参考。

分子筛膜-精馏耦合用于费托合成水相副产物混合醇回收的工艺流程模拟56-60

摘要：费托合成油水相副产物混合醇的回收多采用萃取精馏的分离方法,此方法需要配置7个精馏塔和5路循环回路。通过分析发现,流程冗长的关键因素在于混合醇中除甲醇外各个组分均与水产生共沸,而分子筛膜渗透汽化技术不受汽液平衡的限制,因此可以利用分子筛膜渗透汽化技术将混合醇中的水分先脱除,然后再利用精馏技术对混合醇各组分进行分离。本文完成了精馏-膜分离耦合工艺分离混合醇的全流程模拟,并与传统的萃取精馏工艺流程进行对比。精馏-膜分离耦合工艺大幅简化了原有萃取精馏工艺流程,整体能耗降低30%。并根据此流程在陕西延长石油（集团）有限公司建成了国内第一套膜分离-精馏耦合工艺的1000t/a低碳混合醇回收和分离的工业示范装置。

高密度差体系中单液滴运动的数值模拟61-67

摘要：采用VOSET方法捕捉液液两相运动界面,对高密度差体系中单液滴的运动进行数值模拟,分析不同时刻的表面图和流线图及瞬态速度变化图,研究了单液滴运动过程的速度变化及形变。研究结果表明：液滴形变随密度差和液滴粒径以及界面张力减小而变得剧烈;液滴上升速度随密度差和界面张力的增大而增大;液滴速度振荡幅度随粒径减小而减小;液滴形变的频率随界面张力增大或粒径减小而变小。

纯水和氯化钠溶液凝固过程的实验研究68-74

摘要：近几年国内外学者对冰浆的各种特性进行了大量研究,但大多都集中在冰浆生成器的装置设计、冰浆在管道中的流动及传热特性,很少有从冰晶颗粒在壁面生成及结晶过程的机理进行研究讨论。本文对纯水和不同浓度氯化钠溶液在不同材料表面的凝固特性进行了实验研究,搭建了多组分溶液表面凝固性能研究装置,并对装置布置测点同时可更换测试表面。实验采取不同浓度的氯化钠溶液,分别记录在粗糙度不同的铜板、铝板以及塑料板表面凝固时的温度、时间,分析不同表面粗糙度、不同材质以及氯化钠浓度对溶液成核能的影响。通过对实验数据的分析和处理分别得出开始凝固温度与粗糙度的变化关系以及凝固时间与过冷度的变化关系。实验结果表明：溶液在平板表面凝固的初始温度会随着粗糙度的增大而逐渐升高。溶液在平板表面凝固的凝固时间会随着过冷度的增大而逐渐降低。

压气储能系统中储气装置的性能分析与改进75-79

摘要：压缩空气储能系统是一种大规模的能量存储技术,在可再生能源利用以及调峰领域发挥重要作用。储气室作为系统中主要的储能设备,其特性对系统运行有重要影响。为了研究储气室热力特性对AA-CAES系统性能的影响,设计能够提高系统性能的新型储气装置,建立实际、绝热、恒温3种储气室模型,并结合其他部件模型,对系统进行联合求解。分析求解结果发现,储气室绝热模型具有最高的储能效率,可以达到68.97%,恒温模型的储能密度最高,为2.4706kW·h/m3,实际模型的储能效率和储能密度都较低;恒温模型下系统的性能受到环境温度的影响,提高环境温度可以使储能效率上升,但会导致储能密度下降;改进的储气装置能够结合绝热模型与恒温模型的优点,使系统性能获得改善。

压载水旋流器结构因素对分离性能影响分析80-86

摘要：随着全球贸易和船舶运输的发展,压载水对环境的影响越来越大。水力旋流分离设备是压载水净化的重要固液分离设备。本文使用计算流体力学,建立数学模型模拟压载水旋流分离过程,模型包括多相湍流雷诺应力模型RSM、处理气液界面的自由表面多相流动模型VOF、处理固体颗粒运动规律的离散相模型DPM。通过数值模拟计算柱段长度、底流口直径和溢流口直径这几个关键因素对旋流器内部流场和分离效率的影响,获得了各个因素对分离效率的影响规律：柱段长度变化对旋流器分离效率的影响不大;底流口直径对旋流器压力降的影响不明显,但对分流比的作用比较大;溢流管直径的增大有助于降低能耗和增大溢流口流量,但随着溢流管直径的增大,分级粒度变大。这些规律为高效旋流分离净化压载水奠定了基础。

MVR系统中管柱式气液旋流分离器性能研究87-91

摘要：机械式蒸汽再压缩技术中,蒸发器产生的蒸汽进入压缩机前需要进行气液分离,考虑到结构紧凑性与分离稳定性,本文提出采用管柱式气液旋流分离器进行此操作,对其进行了结构参数设计和Fluent数值计算。经过研究：发现溢流管和底流管尺寸对分离器性能影响较大,改变二者数值大小,当溢流管直径为50mm、底流管直径为40mm时,溢流管和底流管的气、液相体积分数可分别达到1,且满足文献中对于出口流速的要求;证明了分离器流场内外旋流与内旋流的运动规律,两者旋向相同,运动方向相反;相比较单入口,采用双入口的管柱式气液旋流分离器,内部流场参数分布高度对称,分离过程更加稳定;适当增加旋流器直径,可降低流体通过压降,缩短纯液相区与纯气相区间过渡区域,改善分离器性能。

铝在高压直流输电系统中高电压高温下的腐蚀行为研究92-98

摘要：高压直流输电换流阀的内冷水系统中,铝散热器在高压高温下会腐蚀进而引起均压电极发生氢氧化铝结垢,导致生产异常。此状态下的铝的腐蚀行为少有报道。本文研究了与散热器相同材质的铝电极在高电压、高温下于蒸馏水和弱碱性溶液中的腐蚀行为及其电化学反应规律。理清了铝的电化学腐蚀行为,建立铝在中性溶液中失去电子的反应的模型。建立了铝电极的腐蚀反应的等效电路,计算了各历程的阻抗,发现腐蚀的控制步骤为OH-穿过沉淀层。研究表明,在3.35mmol/L氨水溶液中具有最低的腐蚀趋势,其腐蚀电位为-0.731V,腐蚀电流密度为7.667×10-7 A/cm2,塔菲尔斜率为5.328。此时电化学反应的阻抗最大,其腐蚀速度最低。铝电极表面会覆盖氢氧化铝等腐蚀产物,其限制离子的扩散,减缓腐蚀趋势。由此建议在保证低电导率的前提下调整内冷水的pH,来改善换流阀内冷水系统的防腐能力。

直接空冷凝汽器翅片管污垢层清洗的数值研究99-102

摘要：直接空冷凝汽器翅片管作为空冷单元的重要换热组件,翅片管的清洁程度直接影响空冷单元的高效换热能力。目前对如何提高直接空冷凝汽器翅片管换热能力的研究较多,但是对于直接空冷凝汽器翅片管粘有污垢层后的清洗状况鲜见报道。对此,本文对直接空冷凝汽器蛇形翅片管污垢层清洗进行了数值模拟,分析了翅片管表面具有不同厚度的垢层时,在清洗过程中所受到的压力和剪切应力随时间的变化规律。结果表明：清洗带有不同厚度垢层的翅片管,翅片管表面垢层越薄,就越容易清洗,所需清洗时间越短;翅片管表面垢层受到的压力和剪切应力随垢层厚度的减小而减小,随清洗时间的增加而减小;经计算得出,清洗喷嘴的移动速度为1.1-1.5m/min时可更好的清洗翅片管表面的污垢。

基于风险分析的性能化安全设计方法研究103-109

摘要：通过借鉴广泛应用于消防领域的性能化设计思想和方法,针对企业建构筑防火间距不足的问题,本文提出了基于风险分析的性能化安全设计的思想、方法和设计流程等内容,后以某石油储备库为例应用该理论进行性能化安全设计。设计过程包括：确定设计范围为不满足规范要求罐组区内的设备、储存物质和相关人员等;辨识出主要危险因素为火灾、爆炸;根据主要危险因素的结构重要度的分析结果确定了性能化设计的功能指标;根据功能指标增加了高自动化措施、水幕喷淋设施等额外的性能化安全设计措施;最后使用定量方法计算性能化安全设计之后的系统风险值,评估得到性能化安全设计后的系统风险值小于规范防火间距要求下系统的风险值,性能化安全设计满足预期目标。

基于贝叶斯网络的粉尘爆炸多米诺效应分析110-115

摘要：粉尘爆炸机理的复杂性及引起粉尘爆炸因素的多样性使得粉尘爆炸成为学者们研究的热点课题,目前研究成果集中在不同种类粉尘的爆炸特性、粉尘爆炸机理、预防和减轻粉尘爆炸的安全措施及粉尘爆炸定量风险分析等方面,但在建立粉尘爆炸相关模型及风险评价方面的研究较少。本文在剖析粉尘爆炸机理的基础上结合多米诺效应原理建立了粉尘爆炸多米诺效应计算模型,该模型在计算出初始粉尘爆炸事故的条件概率后,利用贝叶斯网络灵活的特性和自动推理引擎,可以计算出潜在多米诺效应传播的途径。通过实例应用该模型的计算结果,可以得出发生粉尘爆炸多米诺效应的概率变化情况及粉尘爆炸事故最可能发生的传播途径,为粉尘爆炸事故的预防控制及风险评价提供了方向。