化工进展杂志

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化工进展杂志 北大期刊 CSCD期刊 统计源期刊

Chemical Industry and Engineering Progress

  • 11-1954/TQ 国内刊号
  • 1000-6613 国际刊号
  • 1.06 影响因子
  • 1-3个月下单 审稿周期
化工进展是中国化工学会;化学工业出版社主办的一本学术期刊,主要刊载该领域内的原创性研究论文、综述和评论等。杂志于1981年创刊,目前已被国家图书馆馆藏、维普收录(中)等知名数据库收录,是中国科学技术协会主管的国家重点学术期刊之一。化工进展在学术界享有很高的声誉和影响力,该期刊发表的文章具有较高的学术水平和实践价值,为读者提供更多的实践案例和行业信息,得到了广大读者的广泛关注和引用。
栏目设置:进展与述评、研究开发、应用技术、行业动态、节能技术、化工过程与装备、能源加工与技术、工业催化、材料科学与技术、高分子及纳米材料、生物化工、精细化工、资源与环境工程、产品与市场

化工进展 2017年第08期杂志 文档列表

化工进展杂志特约评述
分子模拟方法计算相平衡热力学性质的研究进展2731-2741

摘要:化工单元操作与相平衡有着密不可分的联系,相平衡现象一直是化工工程师以及广大科研工作者们研究的热门课题。近年来随着计算机技术和统计力学的快速发展,应用分子模拟方法研究相平衡已成为热点。本文综述了近二十年来该领域的研究进展,归纳总结了分子模拟计算相平衡的多种方法以及4种常用的模拟力场。系统介绍并分析了相平衡分子模拟在宏观热力学数据计算、萃取剂筛选以及热力学机理分析等方面的应用情况,表明分子模拟方法在宏观热力学数据计算方面趋于成熟,能够准确模拟较多物系的相平衡数据,阐明了分子模拟方法在萃取剂筛选方面的优势,同时指出了分子模拟在热力学性质微观机理分析方面的不足和局限性,最后对分子模拟方法在相平衡领域的发展进行了展望。

化工进展杂志化工过程与装备
高黏油水两相流研究进展2742-2747

摘要:在多相流研究领域,高黏油水两相流已成为研究重点,但该领域的研究仍处于起步阶段。本文从转相、流型转换和压降规律三个方面对国内外高黏油水两相流的研究进展进行了介绍和分析。在转相方面,通过国内外学者的研究阐述了高黏油水两相流转相发生的机理及影响因素;在流型转换方面,介绍了影响分层流和分散流等流型转换的因素;在压降规律方面,分析了影响分层流、分散流和环状流压降规律的因素,并对现有的压降计算模型及压降预测的准确性问题进行了探讨。此外,还重点阐述了高黏油水两相流研究存在的不足与今后研究的两个重要发展方向:一是将实验得到的结论与成果应用于实际管道时应进行相关参数的修正;二是弯管对高黏油水两相流流型转换及转相的影响需要进一步研究,它们对于管道的安全和经济运行具有重要意义。

甲基苯基碳酸酯歧化反应研究进展2748-2755

摘要:碳酸二甲酯(DMC)与苯酚通过酯交换法合成碳酸二苯酯(DPC)是一条清洁生产路线,该法一般分两步进行,研究发现,其中第二步甲基苯基碳酸酯(MPC)的歧化反应大都不能彻底进行,极大地制约了目标产物DPC的生成,因此,MPC歧化反应作为DMC与苯酚发生酯交换反应生成DPC的关键步骤,对其进行深入的研究有着重要意义。本文综述了MPC歧化反应热力学、动力学、催化剂以及合成工艺方面的研究进展,尤其对MPC歧化反应的动力学问题和平衡限制问题进行了详细讨论,指出打破平衡限制的合理途径是采用减压歧化工艺,而高选择性地生成DPC取决于催化剂的性能,多相催化剂的研究开发应作为今后主要的研究方向。最后对国内研究现状进行了评价和展望,旨在加快我国聚碳酸酯行业的工业化进程。

微混合与微反应技术在提升化工安全中的应用2756-2763

摘要:现代化工的发展对工艺过程的安全性提出了更高的要求,也为在反应安全性上具有独特优势的微化工技术提供了机遇。本文从微通道内流体流动特点出发,解释了特征尺度微型化导致的通道内传递效率、流动行为的变化,同时选取有代表性的文献结果和应用实例,分析了微化工技术在提升工工艺本质安全性方面的作用,并将其归纳为3个方面:传热传质的强化能够迅速移除反应放热并保证物料浓度的均匀分布;对危险物料的约束作用能够减少有毒、不稳定物质的暴露风险和易燃物质的燃爆风险;对苛刻条件的耐受性能够保证反应在高温高压条件下安全进行。最后,本文从微化工技术面临的制造成本高、平行分配难和催化剂担载方式的创新3个挑战出发,对其应用前景作出了展望。

闭式热虹吸管强化传热研究进展2764-2775

摘要:介绍了闭式热虹吸管的工作原理和性能表征方式,从固有参数和操作条件两个方面对闭式热虹吸管强化传热研究进行了综述,阐述通过改变工质种类、充液率、结构参数、表面处理、加热功率、运行温度、倾角和冷却介质流量等因素对闭式热虹吸管性能影响的主要机理。归纳总结了上述因素对闭式热虹吸管传热性能影响的研究现状和变化规律,并指出目前闭式热虹吸管强化传热研究中的不足和局限性。建议研究中应确定各性能影响因素之间的协同关系,消除其他因素的影响,扩大所研究变量变化范围。此外建议将闭式热虹吸管强化传热研究与封闭空间内沸腾和冷凝等传热传质过程强化机理研究相结合,完善传热传质理论及计算公式。

隔壁反应精馏技术进展2776-2786

摘要:隔壁反应精馏技术是近年来受到广泛关注的化工过程强化技术之一,兼具隔壁塔技术能耗低、占地少、投资省与传统反应精馏技术转化率高、选择性好等优点,可实现反应与分离过程的有机耦合。本文在回顾反应精馏及隔壁塔工艺技术发展的基础上,介绍了隔壁反应精馏技术的发展概况,综述了隔壁反应精馏工艺在实验与模拟、塔内件结构和控制设计3个方面近年来的研究新进展,简要分析了该技术在工业化进程中存在的阻碍以及目前仍存在的问题,总结了隔壁反应精馏技术今后主要的研究方向是对多组分反应体系的应用扩展以及对隔壁反应精馏塔的控制结构的进一步优化,同时还展望了该技术在生物柴油、醚类等可再生能源的制备以及石油炼制和液化气深加工领域内拥有广阔的发展前景。

1,4-丁炔二醇加氢过程研究进展2787-2797

摘要:1,4-丁炔二醇(BYD)加氢产物1,4-丁二醇(BDO)是重要的有机化工原料,工业上该加氢过程存在反应压力高、设备投资大、催化剂易失活等问题。本文综述了1,4-丁炔二醇加氢反应过程的特点,对比了不同BYD加氢工艺并分析了各工艺特点和面临的问题,回顾了Ni基、Pt基、Pd基加氢催化剂的开发进展,简述了新型加氢反应器的特点与研究进展。基于催化剂表面氢浓度对BYD加氢反应过程影响显著的特点,提出通过强化反应过程气液、液固传质效率对BYD加氢过程进行改进,以期降低反应压力。通过加入金属助剂和改变载体性质开发加氢催化剂,提高催化剂活性和稳定性。最后总结展望了开发BYD低压加氢剂催化剂和低压加氢反应器的发展趋势,结合BYD加氢Ni基催化剂具有磁性的特点,提出磁场辅助流化床对BYD加氢过程的潜在应用前景。

多孔结构及表面浸润性对池沸腾传热影响的研究进展2798-2808

摘要:沸腾传热是一种高效换热方式,在多种领域具有广泛应用前景。其中多孔金属表面由于其比表面积大、导热性能好以及汽化核心密度高等突出优点,受到广泛关注;而多孔表面、耦合表面、亲疏水改性能极大地提高临界热流密度,调控沸腾传热,变无序为可控,正迅速成为强化沸腾相变传热领域的新热点。本文追踪了多孔表面和表面改性强化沸腾传热的最新进展,重点介绍多孔尺度、形状、核化点布局及整体/局部亲疏水性强化沸腾性能及机理;简要分析了以Zuber临界热流密度公式为基础的Kandlikar系列公式;整理近年来不断完善和改进的沸腾传热机理模型,认为微液层蒸发和瞬态热传导是微纳多孔表面强化沸腾的主导机制;进一步指出微纳多孔表面耦合、局部亲疏水性处理是强化沸腾传热新的发展方向。

考虑多因素的危险气体探测器选址优化方法2809-2815

摘要:危险气体探测器是炼化装置安全的重要保护层,合理的选址可大幅提高检测效率,降低泄漏事故损失。本文从削减气体泄漏风险的角度提出了一种危险气体探测器选址的定量优化方法。基于多种影响危险气体泄漏扩散的外界因素,确定了危险气体泄漏场景发生概率、泄漏后果以及泄漏风险的定量表征方法。以累积泄漏风险最小化为优化目标,针对气体探测器的工作失效模式和冗余结构等内部因素,建立了考虑气体探测器不可用性、表决逻辑和条件风险值约束的选址优化模型,并提出求解优化方案的粒子群算法。以某柴油加氢装置为例进行算例研究,结果表明优化方案可有效削减气体泄漏风险,且效果明显优于原布设方案。后继还将开展优化模型的验证试验及多目标优化研究,以进一步提高优化模型的实用性。

工质表面张力和黏度对脉动热管启动及传热热阻的影响2816-2821

摘要:以表面活性剂全氟辛酸钾(potassiumperfluorooctanoate,PFOK)为溶质,以纯水为基液,配制了质量分数为0.02%、0.05%、0.1%、0.2%、0.5%共5种溶液并进行了物性测试,发现PFOK对水的表面张力改变较大,黏度其次,比热容、密度、热导率等参数影响较小;实验研究了不同表面张力及黏度工质对内径为2.5mm的脉动热管在不同加热功率下的启动时间和传热热阻的变化规律。结果表明:加热功率对启动时间的促进作用在≤60W时较为明显;由于黏度增加的影响,表面张力对启动时间及传热热阻的变化规律都呈现W形图像;并且随着加热功率的增加,表面张力和黏度对传热热阻的影响作用下降。

大倾角上倾管气液两相流动特性2822-2829

摘要:针对地形起伏区域常见的大倾角上倾管气液两相流动问题,利用室内实验装置进行气液混输实验,对气液两相流的流型、压力波动特性进行了研究。实验中观测到6种流型,得到了不同气液流量和倾角下压力波动的时域值、概率密度函数(PDF)、累积分布函数(CDF)和功率谱密度(PSD)特征。实验结果分析表明:由于气体的膨胀和段塞运动的惯性,严重段塞流气液喷发阶段时,上倾管上部会出现下部压力小于上部压力的现象;得到了不同折算气速、折算液速和倾角的压力信号并进行统计学分析;PDF呈单峰或双峰分布;不同流型的CDF的斜率、拐点和曲线位置不同;PSD图会出现一阶、二阶、三阶和多阶波峰,甚至无波峰分布;在同等气液流量下,随着倾角的增加,严重段塞流的周期和压力波动值增大;结合压力波动特性及对应分析结果可以进行流型识别并对设备的选型以及管道的安全运行提供参考。

基于面积再分配和遗传算法的换热网络改造2830-2837

摘要:在过程工业中,现存的许多换热网络由于结构和工艺的不合理,存在较大的能量回收潜力,使得许多换热网络有改造的需要。本文结合了分级超结构模型和换热器再分配策略,并对现有换热器再分配策略做了进一步改进,充分利用现有换热器,而当再利用现有换热器时,对比新增面积费用和新增换热器费用的大小,选择较小的方案,使相同的改造效果下的投资费用最小化。基于分级超结构模型,建立了换热网络优化改造的MINLP数学模型,充分考虑改造后节省的公用工程、原有换热器增加面积的投资费用、新增换热器的投资费用;基于遗传算法求解得到优化改造的换热网络。案例研究表明,改造所得到的换热网络与原换热网络相比,公用工程费用的降幅超过60%,改造收益为1.49×107$/a;年度总费用为1.290×107$/a,比相关文献低31.2%和9.2%,公用工程费用也比文献节省了42.4%和17.0%,实现了更优的改造效果。

柴油+水+天然气体系中水合物堵管实验研究2838-2846

摘要:采用新建的高压环道装置,以柴油、水、天然气为实验介质,在不同含水率(30%~100%)、液相初始流量(1600~2400kg/h)等条件下进行管道内水合物堵塞实验,研究水合物在管道中的堵塞过程和堵塞机理。根据实验过程中流动参数的变化规律和水合物形态的演化情况,分析了管道内水合物的形成和分布特点并得到了管道内水合物堵塞的两类过程及其对应的主导堵塞机理。对于第一类堵塞,其堵塞过程可分为4个阶段,水合物沉积层在管道内的形成和生长是其主导堵塞机理。对于第二类堵塞,其堵塞过程也可分为4个阶段,液相分层和流体黏度的急剧增加是其主导的堵塞机理。另外,在第一类堵塞实验中观察到了细泥沙状水合物和絮状水合物沉积层,而在第二类堵塞过程中水合物则呈浆状并且没有观察到明显的水合物沉积层。

正弦波形管综合性能模拟及实验2847-2853

摘要:为了提高换热管的综合性能,针对新型结构的正弦波形管,以水为换热介质,采用数值模拟的方法对其传热和阻力特性进行了研究,模拟云图表明,正弦波形管的周期性结构能够引发二次流,加强了管内流体的相互掺混,减薄了热边界层,使传热热阻减小,达到强化换热的目的。将测得的实验数据和模拟结果进行对比,结果表明:在5000≤Re≤28000的范围内,正弦波形管的总传热系数随着Re数的增大而增大,比直管提高了24.7%~58.4%;在相同的工况下正弦波形管中的压降略大于直管,二者的压降相差22%~38%;同时,二者的阻力系数随着Re数的增加而减小,且正弦波形管的阻力系数下降更迅速。当Re数>13000时,相同条件下波形管的阻力系数相比于直管增加幅度在20%以内。综合考虑总传热系数和压降,正弦波形管具有更好的综合性能。

电石渣和氯化镁制备氢氧化镁过程中的动力学2854-2858

摘要:常温下利用电石渣与氯化镁为原料沉淀氢氧化镁,对其反应过程进行了研究。结果表明:电石渣中杂质的存在对二次成核有一定的抑制作用,氢氧化镁得以生长从而粒度更大;成核过程为非均相成核,所需自由能低,成核过程极易发生;模拟了生长动力学,当体系中Mg2+浓度大于Ca2+浓度时,生长速率与反应物浓度无关,当Mg2+浓度小于Ca2+浓度时,随着Ca2+浓度的逐渐增加,生长速率逐渐增大,表明氯化钙浓度的增加对氢氧化镁的生长起到促进作用。

汽轮机高压级叶顶间隙泄漏流的掺混作用分析2859-2865

摘要:对某带有高低齿汽封的汽轮机高压1.5级模型进行数值计算,分析了不同叶顶间隙下汽封出口腔内泄漏流的涡系变化以及泄漏流与主流掺混对下游静叶气动性能的影响,并定量计算了泄漏流引起的相关损失。结果表明:泄漏流与主流在周向速度和径向速度上存在较大差异,二者掺混将导致动叶出口处汽流方向发生偏转,对下游静叶产生负攻角,引起级效率的下降。在泄漏流引起的相关损失中,掺混损失占主要部分。叶顶间隙的大小直接影响汽封腔内回流涡的尺寸,回流涡与汽封腔内泄漏流动能的耗散程度密切相关。因此,在叶顶汽封设计中,应尽量减小叶顶间隙,增强密封腔内汽流扰动,减小泄漏流与主流的速度差异,以便提高汽轮机经济性。

新型低全球变暖潜能值混合制冷剂替代R22的试验研究2866-2873

摘要:目前常用的R22的替代制冷剂主要是R410A、R417B等。虽然它们的消耗臭氧潜能值(ODP)值为0,但是其全球变暖潜能值(GWP)值较高,属于过渡替代物。本文提出了一种新型低GWP三元混合制冷剂,该制冷剂(简称NC01)由R1234ze(E)/R134a/R32组成,通过软件REFPROP9.0分析确定质量混合比为17%/33%/50%,对NC01的环境性、热物性、循环性进行了分析。NC01的ODP为0,GWP为755,环境性能良好,GWP比R22降低了57%。临界温度、临界压力、饱和压力、性能系数(COP)等性能参数与R22比较接近,容积制热量比R22高。在水源热泵机组进行了灌注式试验,与被替代制冷剂R22进行了对比。结果显示:当冷水进水在12~23℃时,新型混合工质在排气温度比R22高2~3.6℃,相应的压比比R22高8.6%~14.8%,加热量提高5%~11%,COP比R22平均低约4.5%,加热速率比R22约提高9%,当冷水进水高于23℃时,COP值超过R22。最后对试验结果与理论计算值进行了比较,两者吻合较好。研究可为类似混合工质替代R22研究提供参考。

化工进展杂志能源加工与技术
电动汽车电池的发展现状与趋势2874-2881

摘要:化石能源短缺和二氧化碳排放是21世纪的巨大挑战,这使得寻找一种替代化石能源作为汽车动力的方式日益重要。动力电池作为电动车行驶里程和安全性能的限制因素,在未来电动汽车的普及方面具有重要作用。本文概述了电动汽车电池的发展历史,重点介绍了下一代锂离子电池体系最有前景的正负极材料和电解质,以及锂离子电池之外全新的电池体系的现状,并指出未来动力电池的发展趋势:近期内,增强高镍正极材料的稳定性和固体电解质的锂离子传导效率,减少硅负极材料的体积效应,可以提高电动汽车的稳定性和安全性;中期内,镁离子电池还存在不确定的副反应,而双锂离子电池在低倍率下已经有超越高镍三元材料能量密度,非常值得关注;长期内,金属-空气电池还属于起步阶段,而锂硫电池减少多晶硫造成的穿梭效应后会有好的应用前景。