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化工进展 2017年第04期杂志 文档列表

化工进展杂志特约评述

“第六产业”发展及其化工技术支撑1155-1164

摘要：当前传统的小农经济已经无法担负起保证农业增产、农民增收的重任,也不利于食品安全和环境保护,发展集约化经营的现代农业是大势所趋。“第六产业”正是发展现代农业的一剂对症良方。其中,在我国农业的发展过程中,以化肥、农药、农膜等为代表的化工产品对于提高粮食单产、保障粮食自给自足方面作出了重要的贡献。然而,资源的紧缺、环境的变化以及农业现代化的发展,对支农化工产品及农化服务提出了新的要求。本文简要回顾了我国农业革命的发展历程,剖析“第六产业”的内涵,阐述在“第六产业”视角下,化学工程及农化产业对农业革命发展的重要支撑作用。特别地,农化产业转型的重点在于开发节能、环保、高效、绿色的新型支农化工产品,包括新型化肥、新型低毒农药、高性能可降解农膜等。与此同时,需要改革传统的化肥施用形式,推广配套的水肥药一体化灌溉技术。此外,“治标治本”的新型土壤修复技术、良种培育技术、作物抗逆性能改良技术、农产品高值化技术、农业废弃物资源化利用技术等其他涉农领域的技术创新也应大力推进,农业组织形式改造与农化服务升级也是必不可少的。在“第六产业”发展的背景下,农化产业将迎来新的发展机会,随着新型化工产品及先进技术的应用,可望取得重大的社会经济效益。

化工进展杂志化工过程与装备

氢夹点技术方法研究进展和评价1165-1172

摘要：氢夹点技术作为氢气网络优化的重要方法,以其简单直观、高效易懂等优点,自20世纪90年代末被提出至今,在解决氢网络用氢瓶颈上,已经有了成熟稳健的发展。本文介绍了氢夹点技术的基本原理,综述并分析了剩余氢量图解法、严格氢夹点图解法、氢负荷-流量图法、源组合曲线法、多杂质赤字率图解法等多种氢夹点技术方法的提出及研究进展,并对这些方法进行比较和评价,得到各种方法的优缺点和应用范围。最后指出多约束条件下的氢夹点技术方法研究、建立动力学建模以及炼厂氢网络柔性优化设计等将成为未来几年氢夹点技术的研究热点。

考虑再生操作的间歇过程用水网络优化1173-1179

摘要：当前,水资源短缺与污染问题日益严重,废水再生后回用对节约水源和保护环境具有重要的意义。针对间歇过程,为了合理利用不同品质的过程水源,实现用水系统的最大水回用,本文建立了一个包含水源-水阱、水源-中间储罐-水阱、水源-连续再生体系-水阱与水源-废水处理系统的用水网络超结构,基于连续时间模型建立数学模型,并采用多目标分步法依次优化新鲜水用量、再生单元的再生速率以及中间储罐数目,最终得到新鲜水消耗量以及废水排放量最小的最优用水网络结构。同时,为贴近实际生产中的多操作周期过程,本文针对用水系统从启动周期到稳定周期的全过程,进行了用水网络的设计、分析与优化。最后通过算例计算,验证了本文所提方法的合理有效性。

考虑生产排序的间歇过程换热网络综合与优化1180-1186

摘要：间歇过程换热网络综合是化工系统工程研究的重要部分,设计时需要考虑时间、设备、生产排序等多方面因素,具有一定的复杂性。本文围绕多批次间歇过程的直接换热问题,考虑生产排序的影响,采用覆盖操作和非覆盖操作,通过调整批间隔增加流股直接换热的可能性,减少设备闲置,得到3种不同的生产方案;针对每一个生产方案,采用启发式方法综合得到初始换热网络,并对该网络进行结构调优,提出渐进调优规则,在公用工程费用和设备费用间作权衡,减少换热器个数和流股分流,得到年度总费用最低且换热设备个数较少的换热网络,使其更符合实际应用;将3种生产方案对比,可以发现生产排序对换热网络的影响。最后将所提方法应用于实际算例,验证所提方法的可行性。

回转式烘干机物料空间运动建模和数值分析1187-1191

摘要：目前,回转式烘干机筒体内物料运动方式的研究方法主要是建立扬料板持料、撒料模型及物料在筒体内滞留时间模型,但大多数计算公式过于依靠经验常数,且物理意义不明确。本文以物料空间抛落运行机理为基础,采用数值分析法建立了回转式烘干机内的物料运动模型。首先研究了回转式烘干机内物料的空间运动规律,以位于任意回转位置扬料板翼端点处的物料颗粒为研究对象,建立了物料运动模型,并用Matlab绘图工具箱绘制了物料在筒体内运动状态的三维空间图像。然后,推导了物料在筒体轴向运动距离解析式和以扬料板持物量为权重的滞留时间数值分析模型,这些模型综合考虑了干燥介质推力、筒体倾斜度、转速及填充系数等因素的影响,物理意义明确,与生产实例和文献公式计算结果基本一致。

海上天然气脱酸塔内排管式液体分布器各喷淋密度下的孔径研究1192-1201

摘要：近年来,海上浮式液化天然气设备成为研究热点,液体分布器作为脱酸塔器中关键的塔内件之一,目前对其在海上晃动工况下的结构设计研究较少。本文选取出口数为52个的1.2m排管式液体分布器作为研究对象,利用晃动平台和水循环系统组成的实验装置,对液体分布器开展静止、横摇5°和纵摇5°的水力学实验,通过改变喷淋密度,分析在晃动工况中,具有不同出口直径的排管式液体分布器各支管孔口流量分布和整体孔口流量分布的变化情况,结合孔口流速的合理范围以及孔口流量不均匀度较静止工况下的增大程度,确定出晃动时在各种喷淋密度条件下最优的孔口直径。结果表明：排管式液体分布器在小尺寸孔径下受晃动的影响程度更小,但是出口流速较大;晃动5°以内的条件下,喷淋密度分别为4.4m^3/（m^2·h）、8.8m^3/（m^2·h）和13.2m^3/（m^2·h）左右时,孔径分别设计为4mm、6mm和8mm可以使排管式液体分布器的孔口流速落在合理范围内并且维持较高的孔口流量均布性能。

操作参数对水力喷射空气旋流器脱除细颗粒物的影响1202-1208

摘要：工业生产过程中排放大量有毒有害细颗粒物,对环境和人体健康威胁严重,急需治理。针对传统湿法除尘设备效率较低的问题,本文采用液相射流和空气旋流耦合作用的静态超重力设备——水力喷射空气旋流器（WSA）,以平均粒径为1.56μm的滑石粉模拟细颗粒物,研究考察了粉尘初始浓度、液相射流流速、进口气速等操作参数对WSA的总除尘率η的影响;并对实验数据进行归纳分析,总结了操作参数与除尘率之间的数学关系模型。结果表明,WSA对PM2.5含量为74.15%的粉尘样品的除尘率最高达93%以上,尤其是粒径为1.8μm以上的细颗粒物,去除率可达100%;WSA的除尘率随着进气速度、射流速度及粉尘浓度的增大而增大,两者之间关系式为：h=133.61×Reg^0.026×Rel^0.027×（cs/ρs）^0.065。本工作为工业细颗粒的脱除提供了一种新的方法。

离子交换树脂法回收水中离子液体1209-1216

摘要：目前离子液体辅助油砂萃取工艺中直接蒸馏回收离子液体的能耗较大。为了降低能耗、节约操作成本,本文提出了先用离子交换树脂对离子液体溶液进行离子交换预处理以降低水含量,然后进行蒸馏的方法。采用离子交换树脂AMBERJET 1200Na对模拟水洗所得的离子液体溶液进行处理,以回收其中的离子液体[EMim]BF4,通过调整吸、脱附工艺参数得到了最佳工艺条件,并深入分析了吸附机理。采用上述最佳条件,对真实油砂矿水洗得离子液体溶液进行了回收,进一步验证并完善了工艺条件。得出当水洗的离子液体溶液体积为150m L、浓度为10 g/L、树脂用量为5g、吸附温度为293K、吸附时间为15min时吸附率达97%以上;当脱附温度为333K、盐酸脱附剂质量分数为15%时脱附率达93%以上;经蒸馏,[EMim]^＋回收率达91%以上。研究结果还表明：本工艺具有较好的节能效果,与直接蒸馏相比,能耗降低45%以上。

微型锥形双螺杆挤出机的循环混合特性1217-1223

摘要：利用基于三维有限元的计算流体力学（CFD）方法数值模拟了微型锥形双螺杆挤出机（MCTSE）中聚丙烯熔体的循环挤出混合过程,得到流场中物料的剪切应力和速度等分布场量。通过计算放置流场中的示踪粒子的运动轨迹,对粒子运动路径上的剪切应力、混合指数、拉伸长度、分离尺度以及混合效率等进行统计分析,定量表征了MCTSE循环挤出过程的分散和分布混合特性,并进一步考察了加工条件和螺杆构型对混合性能的影响规律。结果表明,聚丙烯熔体循环挤出混合由拉伸流和剪切流共同作用,MCTSE具有较好的混合效果;增大螺杆转速或减小螺距均有利于提高MCTSE的分散混合和分布混合性能,但不利于提高MCTSE的混合效率;分析表征混合性能的不同参数可知,相对于改变MCTSE的螺杆构型,选取合适的加工条件更为重要。

气泡修正多尺度曳力模型的鼓泡流化床生物质气化分析1224-1230

摘要：以双流体模型为框架,气泡修正多尺度曳力模型描述介观尺度作用影响,结合化学反应动力学方法建立生物质气化模型,模拟了鼓泡流化床内生物质气化过程。采用气泡修正多尺度曳力模型考虑了介观尺度影响,使气固异相反应增强,模拟结果更接近实验值。模拟结果给出了颗粒浓度、速度矢量瞬时分布、气体组分摩尔分数瞬时分布及碳和灰分的质量分数瞬时分布特性。分析了氧当量比对鼓泡流化床生物质气化过程的影响。总体上,气体产量随着氧当量比的增加而减小。经分析得出,H2和CH4的产量与氧当量比有着较高的相关性,拟合优度都在0.99以上;对于CO和CO2,则用三次多项式拟合时能有较好拟合优度。并且,CO随着氧当量比的增加先下降较快,然后平缓,最后再次较快下降。而CO2的下降趋势则与CO正好相反,先平缓,后下降快,最后再次平缓。

夹点技术优化改造蜡油加氢裂化装置换热网络及有效能分析1231-1239

摘要：针对某炼厂150万吨蜡油加氢裂化装置,采用单段串联＋冷高分＋常压塔＋减压塔＋轻烃吸收塔工艺流程,基于生产数据利用Aspen Plus软件对装置中反应部分和分离部分的各个单元模块进行模拟,通过参数的调整,使得模拟结果与标定数据达到很好的吻合,进而获得各个流股的热力学参数。结合夹点技术对其换热网络进行能效分析,进而找到该工艺流程中的用能“瓶颈”,在不改变装置主要设备的前提下,对现有换热网络调优并模拟计算得到节能方案,同时利用有效能分析方法对改造前后换热网络进行用能评价。调优后,热公用工程用量为25709k W,相比原工艺流程节约了42.20%,冷公用工程用量为29863k W,相比原工艺流程节约了38.50%;总体来看改造方案相比原工艺流程节约了17.19kg EO/t的能耗。换热网络的总？损失也由原来的13530k W降低到8477k W,总？损失降低了37.35%。

磷石膏中杂质深度脱除技术1240-1246

摘要：以深度脱除磷石膏中的杂质,提高其品质为目的,采用XRF、XRD、SEM以及白度分析仪等多种分析表征手段,对水洗、硫酸酸洗以及硫酸酸洗耦合溶剂萃取等3种磷石膏净化除杂方法进行了比较分析研究。结果表明,磷石膏表面粘附的少量可溶性磷、镁化合物以及部分可溶性含硅及氟化合物可采用水洗除去,而磷石膏中几乎全部含有可溶性硅、铝、铁、氟、钾等杂质元素的化合物可采用硫酸酸洗除去。在水洗和酸洗过程中,磷石膏中的二水硫酸钙均经历了溶解再结晶成无水硫酸钙的晶型转变过程,并且在硫酸体系中可有效促进其晶型转变速率。此外,在硫酸酸洗过程中添加磷酸三丁酯,不仅可有效脱除磷石膏中的石英、硫化亚铁、无机炭黑等酸不可溶性杂质,还可有效脱除溶解度较小的氟硅酸钾和带结晶水的氟化铝等杂质,由此可以获得纯度大于99%、白度大于92%,并且分散性较好的棒状细小无水硫酸钙颗粒。采用硫酸酸洗耦合有机溶剂磷酸三丁酯萃取深度净化磷石膏,将为磷石膏资源实现高效利用提供了新途径。

化工进展杂志能源加工与技术

生物质成型燃料制备及燃烧过程添加剂应用及研究进展1247-1257

摘要：生物质成型燃料（densified biomass briquetting fuel,DBBF）添加剂的筛选和应用对于DBBF的规模化制备和高效燃烧均具有重要意义。目前相关文献综述较多集中在DBBF和其制备、燃烧设备方面。本文基于尾气排放管理和高效燃烧,围绕DBBF的提质改性,针对其在制备和燃烧环节使用的添加剂,从功能分类和作用机理的角度出发,综述了黏结剂、防腐降沉添加剂、助燃剂三大类DBBF添加剂的研究进展。相比较,DBBF黏结剂种类可选择性高、廉价易得,但其对于燃料的机械强度的改善有待提高;DBBF防腐降沉添加剂来源广泛,但工作效率低,工业运用效果有待提升;DBBF助燃剂虽然种类较少、机理尚不明确、无统一的研究开发标准,但是助燃剂能够有效改善DBBF的燃烧性能,提高燃烧效率。最后,明确给出了常见DBBF添加剂的筛选原则,并展望了未来DBBF添加剂的研究方向,即在研究开发新型DBBF添加剂的同时,提升黏结剂和防腐降沉添加剂的工作效果,大力研发和完善DBBF助燃剂等具有复合功能效果的新型添加剂。

桦甸式油页岩气体热载体综合利用系统改造建模及分析1258-1264

摘要：桦甸式油页岩气体热载体综合利用工艺是一种重要的油页岩利用方式,本文在原有综合利用系统的基础上做了部分改造,将小颗粒油页岩和半焦混合气化后再与干馏气一起送入燃气-蒸汽联合循环系统发电,同时利用燃机尾气加热循环热载体。利用Aspen Plus软件对原有及改造后的油页岩综合利用系统进行建模,并根据模拟数据对综合利用系统作进一步的能量分析和[火用]分析。结果表明：改造后的综合利用系统总的一次能量利用效率和[火用]效率分别达到了58.23%和60.18%,远高于原有系统,其中各主要单元的能量利用效率和[火用]效率均高于60%;另外,提高油页岩干馏比例可以明显增加系统页岩油产量,虽然电能输出会有所降低,但总[火用]效率会随之增长。

有机相变材料促进HCFC-141b水合物生成实验1265-1269

摘要：为解决静态系统中水合物形成时间长、生长速度慢的问题,在水合物形成体系中添加由正癸酸（CA）和十二醇（DE）复合而成的有机相变材料作为水合物形成促进剂,研究相变材料的添加对HCFC-141b水合物形成的影响。采用高速搅拌的方法制备了CA-DE＋HCFC-141b＋水乳液体系,乳化液增加了HCFC-141b与水的接触面积,促进了水合物在静态系统中的生成。在实验条件范围内,添加1%的CA-DE相变材料,水合物形成诱导时间最短,水合物形成过程中温度的升高幅度最大,水合物的生长速度最大,对水合物形成促进效果最好。水合物形成诱导时间实验结果表明,水合物的形成具有一定的随机性。在0.2℃和1℃的实验条件下,HCFC-141b水合物可在1h内形成。温度影响水合物的形成,温度越低水合物形成引导时间越短,生长速度越快、水合物生成的随机性越小。

化工进展杂志工业催化

催化燃烧技术用于油烟废气净化的研究进展1270-1277

摘要：油烟污染会对环境以及人体造成很大的危害。本文回顾和总结了近几年来国内油烟净化的主要方式及各种方式的特点。对比各种油烟净化方式之后发现,催化燃烧技术可以绿色、高效地净化多种有机废气,是油烟废气处理技术研究的一个重要方向。本文总结了催化燃烧技术用于油烟废气净化领域的研究现状,综述了近年来催化燃烧技术所用的贵金属、非贵金属氧化物催化剂的研究进展,同时阐述了催化剂的失活原因和再生方法。最后针对现有的问题对催化燃烧技术在油烟废气净化领域的研究作了展望,并指出新型催化剂的研制是该技术的研究重点。

C9^＋重芳烃增产BTX技术进展1278-1287

摘要：随着我国芳烃联合装置及大规模乙烯装置的兴建及扩能改造,副产的C9^＋重芳烃会越来越多,通过芳烃增产技术将低附加值C9^＋重芳烃转化为苯、甲苯、二甲苯（BTX）轻质芳烃对于促进企业挖潜增效、拓展芳烃原料来源具有重要意义。本文以重整C9^＋重芳烃和裂解C9^＋重芳烃增产BTX为出发点,从反应原理、工艺、催化剂及优缺点等方面对热加氢脱烷基、催化加氢脱烷基、非临氢脱烷基、两段临氢裂解技术进行概述,并对技术的发展趋势进行了展望。指出目前无论是重整C9^＋重芳烃增产BTX技术,还是裂解C9^＋重芳烃增产BTX技术均存在许多问题,需要通过从工艺方面或催化剂方面进行创新改进,以提升技术的经济性。催化材料是技术创新发展的关键,未来研发方向应综合反应机理、催化剂失活机理、工艺工程等问题开发高效的新型催化材料,促进C9^＋重芳烃增产BTX技术的创新发展。

载体制备方法对MoO3/ZrO2耐硫甲烷化催化剂的影响1288-1293

摘要：采用沉淀法制备了ZrO2载体并进一步制备用于耐硫甲烷化反应的MoO3/ZrO2催化剂,考察了沉淀过程中增加醇洗以及醇溶液中高温老化处理对ZrO2织构性质、晶相结构和形貌的影响。利用N2物理吸附、X射线衍射、透射电子显微镜和X射线光电子能谱等手段对载体的结构与表面性质和催化剂活性相的形态与分布进行了表征。结果表明,醇洗和高温老化过程可以显著改善ZrO2的结构特征,获得比表面积较大且晶粒尺寸更小更均匀的ZrO2载体;进而有利于促进相应Mo基催化剂中MoS2活性相的分散,使催化剂表现出优异的甲烷化活性。