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化工进展 2017年第09期杂志 文档列表

化工进展杂志特约评述

聚烯烃类弹性体——现状与进展3135-3144

摘要：综述了聚烯烃类弹性体的国内外发展现状与研究进展，介绍了二元乙丙胶（EPM）、三元乙丙胶（EPDM）、茂金属三元乙丙胶（mEPDM）等乙丙弹性体，及乙烯/α-烯烃无规共聚物弹性体（POE）和嵌段共聚物弹性体（OBC）等的主要生产商、产品商标、牌号及性能特点，以及合成工艺与催化剂体系的发展。指出POE、OBC类热塑性弹性体不仅具有聚烯烃类弹性体卓越的力学性能，而且成型加工简便、可回收使用，发展迅速。茂金属催化剂具有活性高、对α-烯烃共聚能力强和单一活性中心的优点。我国目前尚不能进行mEPDM、POE、OBC等性能更为优异、利润更为丰厚的聚烯烃弹性体和热塑性弹性体的生产。要进行这些产品的自主开发，必须加强对耐高温茂金属催化剂和烯烃高温溶液共聚工艺的研究。

我国化石能源清洁利用前景展望3145-3151

摘要：介绍了我国煤、石油、天然气3种主要化石能源的利用现状，分析了化石能源利用新技术和发展趋势，结合我国经济、社会和环境保护发展需求，分别就煤、石油、天然气的优化利用提出了发展建议，指出煤转化为电能是最安全、经济、清洁的利用方式，同时需要稳妥推进、创新发展现代煤化工；石油加工需持续降低柴汽比，增产航空煤油，以及加速燃料型炼厂向化工型炼厂转型。天然气仍然是主要用作燃料，需要降低工业用气成本，有序发展天然气发电。

化工进展杂志化工过程与装备

颗粒床过滤除尘技术研究进展3152-3163

摘要：高温气体高效除尘技术的开发与应用对于提高工业过程能量利用效率、实现清洁生产具有重要意义，其中颗粒床过滤技术因兼顾效率与压降、经济性好、苛刻环境适应性强等特点，为解决固体燃料高效综合利用、清洁发电、余热利用等领域涉及的高温气体净化难题提供了一条有效的途径。本文首先对颗粒床的除尘机理和分类进行了介绍，重点综述了颗粒床的结构形式和改进研究进展，从固定床、移动床到其他形式颗粒床，然后概述了颗粒床性能影响因素和工程应用研究现状，最后对颗粒床的发展趋势进行了展望。相较于固定床，移动床尽管效率尚待提升，运行控制因素也较多，但移动床过滤时效率和压降基本保持稳定，可以连续操作，更加适合工业化应用。本文总结出移动床是目前研究的热点，增强颗粒层整体均匀流动性和利用效率、优化进气方式以及集成性针对性设计是未来移动床的发展方向。

油气输送管线水合物沉积研究进展3164-3176

摘要：水合物在油气输送管线内的沉积是导致管线堵塞的重要原因。本文调研了国内外水合物沉积研究常用的实验装置，主要包括微机械力测量装置、摇晃式反应釜和不同规模的实验环路。利用上述装置的实验研究及相关计算流体力学模拟研究共同表明，水合物颗粒的管线着床、水合物的管壁膜生长和水合物颗粒的管壁黏附是油气输送管线内水合物沉积的3种主要机理。水合物浓度过高、水合物颗粒粒径过大及管内流速过低是水合物颗粒着床沉积的主要原因。管壁和流体间存在温度梯度且管壁处过冷度较大时，水分子或气体分子由流体内部向管壁处的扩散是引发水合物膜生长沉积的根本原因。水合物颗粒与管壁间的毛细液桥力和范德华力是粘附沉积产生的主要原因。针对3类沉积机理，分别介绍了其沉积特性及相关沉积模型。过冷度与水合物的沉积机理密切相关，因此可根据流体过冷度的大小对管线不同位置处的水合物沉积机理进行区分。沉积模型的完善及水合物沉积特性与流体流动特性间的耦合对油气流动安全保障具有非常重大的意义，是未来研究的重点。

新型循环流化床反应器研究进展3177-3188

摘要：开发新型循环流化床反应器始终是流态化领域研究的热点。本文首先简介了循环流态化的基本原理以及床层内部流体动力学特性，然后从装置构型、操作工况、流动特性以及应用前景等方面综述了近年来新型循环流化床反应器技术的研究进展，并对其进行了系统分类：高密度循环流化床和循环湍动流化床在实现提升管增浓的基础上，极大地改善了流化床体系中明显的不均匀时空流动结构，但是各有弊端，例如高密度循环流化床（HDCFB）中颗粒沿径向混合有很大的梯度，循环湍动流化床（CTFB）中存在强烈的轴向返混以及颗粒停留时间较长，且两者整体偏低的颗粒浓度进一步限制了其在两段提升管催化裂解多产丙烯（TMP）等生产低碳烯烃工艺的应用；变径提升管反应器、内循环型提升管反应器以及多流型提升管反应器等新型反应器将提升管高效的气力输送特性与密相床内较高的颗粒浓度、高效的热质传递等优点相互耦合，在提升管内既能实现高密度输送又能形成均匀的流动结构，消除反应环境对产品分布的影响。最后指出，新型循环流化床的研究应从改善流动结构、发展优化组合技术以及建立统一流动模型3个方面着手。

FeCl2·4H2O晶体流态化煅烧过程实验研究3189-3194

摘要：在φ44mm的流化床反应器中用空气对FeCl2·4H2O晶体进行流态化煅烧，采用氯离子选择电极测定尾气吸收液中氯离子浓度，得到FeCl2·4H2O煅烧反应转化率随反应时间的变化关系，考察表观气速、晶体平均粒径和床层温度对流态化煅烧过程的影响。研究结果表明，FeCl2·4H2O晶体煅烧生成的Fe2O3质地疏松，在流化状态下自颗粒表面剥落随气流带出煅烧炉，类似缩粒反应过程。FeCl2·4H2O晶体流态化煅烧，表观气速增大，反应速率加快，煅烧时间缩短，表观气速达0.64m/s外扩散影响基本消除，再增大表观气速对煅烧反应影响不明显，过程为表面反应控制。FeCl2·4H2O晶体初始平均粒径越小，反应速率随时间的变化越明显，完成煅烧反应的时间越短。床层温度对煅烧反应影响显著，煅烧反应与颗粒表面积成正比。

基于图像分析的底吹搅拌反应器混合特性3195-3202

摘要：以富氧底吹熔池熔炼过程为研究对象，基于气泡扰动形成流场图像测算灰度级强度，测算与比较底吹搅拌反应器内的局部混合特性。参照某企业底吹炼铜炉实际尺寸，搭建气体喷吹水模型试验平台；利用高速摄像机拍摄不同设计参数下的试验过程，捕获并存储水模型中喷口上方流场的彩色图像；截取未受装置干扰的研究区域，测算其绿色成分的灰度级强度均值与标准差。研究发现：气泡扰动流场RGB图像的绿色成分在本试验条件下对于真实图像气泡轮廓特征提取更为准确；绿色成分图像的水平剖线针对单排喷口与双排喷口分别呈现单峰与双峰，验证了以灰度级强度表征混合特性的准确性；测算研究区域的灰度级强度均值时间序列和标准差时间序列，最终发现：在熔池动态平衡阶段，大部分时间序列在统计学意义上服从正态分布。本研究为推进图像分析技术在底吹搅拌反应器流动与混合特性研究方面提供了参考依据。

管道表面润湿性对层流流动阻力的影响3203-3209

摘要：基于建立的小型循环管路实验平台，实验研究了自来水、乙二醇和26#白油分别在304不锈钢管、有机玻璃管、聚丙烯管（PP管）和聚四氟乙烯管（PTFE管）内层流流动的阻力特性。通过测量不同流量下的压降，计算得到了摩阻系数和泊肃叶数随雷诺数的变化关系以及相同雷诺数下摩阻系数随接触角的变化关系，同时采用接触角测定仪分别测量了3种液体在4种管道表面的接触角，讨论了管道表面润湿性对流动阻力的影响规律。实验结果均表明，管道表面润湿性对流动阻力产生了一定的影响：在相同雷诺数下，随着液体在管道表面接触角的增大，液体的泊肃叶数和摩阻系数均呈现减小的趋势；疏液管道表面润湿性对摩阻系数的影响大于亲液管道，并且在雷诺数较小时这种现象表现得更加明显。

不同有机物对氯化钠溶解度和介稳区的影响3210-3216

摘要：在实施废水零排放工程中，有机物的存在给无机盐结晶过程带来不利影响，因而有必要考察有机物添加剂对盐结晶的影响规律。本文测定了氯化钠在水以及添加蛋白胨、苯酚和庚二酸的水溶液中的溶解度和超溶解度，考察了介稳区的变化规律。结果表明，3种有机物均使氯化钠溶解度降低，且溶解度随有机物含量的增大而减小，其中庚二酸的影响最大。3种有机物的存在也同时降低了介稳区的宽度，且随有机物含量增大而减小，影响大小顺序为苯酚＞庚二酸＞蛋白胨。在饱和温度为343.15K、COD为20000mg/L的苯酚溶液中，氯化钠介稳区宽度较纯水中相比可减小65.3%，影响效果明显。介稳区随搅拌速率的增大、降温速率的减小而变窄。搅拌速率在不同有机物存在下对介稳区影响大小顺序为庚二酸＞蛋白胨＞苯酚，降温速率在不同有机物存在下对介稳区影响大小顺序为蛋白胨＞苯酚＞庚二酸。

水冷螺旋输送机内颗粒的流动特性3217-3222

摘要：水冷螺旋输送机内颗粒的运动对其换热效率起决定性作用。为揭示应用于兰炭行业的水冷螺旋输送机内颗粒的流动特性，本文基于离散单元法（DEM）建立了水冷螺旋输送机的计算模型，从颗粒群力链的角度分析了螺旋转速、填充系数、螺距以及螺旋轴直径对其内部颗粒流动的影响。结果表明：壳体附近颗粒的运动速度因边界抑制作用有所降低。填充系数小于80%时，颗粒的运动以滑移为主；填充系数大于80%时，颗粒的运动以旋转为主。满填充状态下，螺距与螺旋直径之比小于2/3时，颗粒的运动以旋转为主；螺距与螺旋直径之比大于2/3时，颗粒的轴向运动逐渐占据主导地位。质量流率随螺旋转速和螺距的增加而增加，随螺旋轴直径的增加而降低。质量流率对高于80%填充系数的敏感程度高于低填充系数的敏感程度。

有机朗肯循环中的工质热源转折温度及其特征3223-3230

摘要：有机朗肯循环中存在有极值功循环与无极值功循环，即存在一种净功的转折线与所对应的工质热源转折温度，它对工质的选择与循环性能评价具有指标性的作用。基于梯形循环及其理论模型，本文建立工质饱和线形状（饱和液线斜率、饱和气线斜率及其斜率比与临界温度）及物性为自变量的数学关系，并提出和定义线性饱和线工质模型，建立循环性能与工质物性之间的数学关系。分别推导出有机朗肯循环中工质热源转折温度的经验公式，以及梯形循环下线性饱和线工质的热源转折温度理论公式及其修正。研究热源转折温度及其对应的优化工况的特征与一般性规律，得到21种工质热源转折温度的有机朗肯循环数值计算与经验公式之间的偏差小于1.97%。线性饱和线工质模型下，工质的热源转折温度为临界温度和蒸发器窄点温差之和；热源转折温度所对应的最高优化工况（最高优化蒸发温度与最大净功极值）随斜率比单调增加，至干工质时，最高优化工况接近工质的临界点。

火灾环境液化石油气卧罐动态可靠性分析3231-3236

摘要：沸腾液体扩展蒸汽云爆炸（BLEVE）是液化烃介质压力容器处于火灾环境而极易发生的一类多米诺效应灾难事故。在火灾环境液化石油气（LPG）卧罐两节点集中温度参数模型基础上，基于随机扩散过程和首次穿越失效理论，对其动态可靠性进行建模与分析。集中温度参数模型通过转化为一个二维伊藤随机微分方程，得到漂移与扩散系数表达式；根据首次穿越失效理论，定义条件动态可靠性函数，导出函数满足的后向柯尔莫哥洛夫方程（KBE）；应用有限差分法并结合适当边界条件求解KBE，得到动态可靠性结果。与静态可靠性不同，动态可靠性方法可描述整个时间轴的破坏失效可能性，为多米诺效应定量风险评价提供更可靠、更精确的概率结果。

异距贴壁风喷口布置方案的数值模拟3237-3242

摘要：为了消除某600MW前后墙旋流对冲锅炉侧墙水冷壁出现的高温腐蚀现象，在前后墙开3层对冲贴壁风喷口，借助Fluent软件模拟计算了原始运行工况以及不同贴壁风工况下的炉内燃烧，并着重分析了侧墙近壁区内还原性气体（CO）浓度的分布情况；结果表明，数值模拟的结果比较符合炉膛实际的运行情况，不同贴壁风喷口类型的防腐效果并没有显示出太大差异；受上升烟气的携带作用，贴壁风喷口的布置方式对贴壁风的防腐效果影响很大；采用异距式贴壁风喷口的布置方式并结合贴壁风射流补氧特性，在贴壁风率消耗不到4%的前提下，就使侧墙近壁区的还原性气氛浓度达到较低水平，说明在合适的喷口布置以及速差组合的基础上，前后墙贴壁风布置方式可以有效地抑制侧墙水冷壁高温腐蚀。

共沸精馏分离2-甲基吡啶和水3243-3249

摘要：采用共沸精馏的方法分离2-甲基吡啶和水二元均相共沸物系。选取环己烷作为共沸剂，利用流程模拟软件AspenPlus对共沸精馏塔进行模拟计算，分析了不同共沸剂用量、塔底采出量以及进料位置等操作参数对产品纯度、共沸剂的损失量以及精馏塔热负荷的影响，模拟结果表明当精馏塔的塔板数为21，共沸剂的用量为3600kg/h，塔底采出量为888kg/h，原料进料位置在第15块板时，共沸精馏塔塔底可得到质量分数为99.54%的2-甲基吡啶，塔顶分相罐下层可采出质量分数为99.97%的水。最后，通过间歇共沸精馏实验对以环己烷为共沸剂分离2-甲基吡啶-水物系的效果进行检验，结果表明共沸精馏塔塔底2-甲基吡啶的质量分数达99.85%，塔顶水相可采出质量分数达99.96%的水，证明了该工艺路线具有良好的可行性。

化工进展杂志能源加工与技术

生物炼制经济的发展思路和展望3250-3256

摘要：介绍了国内外生物炼制厂发展现状、研究框架及发展趋势。列举了生物炼制产业未来的重点研究领域，重点阐述了琥珀酸和甘油作为生物炼制厂“平台分子”的应用状况。琥珀酸作为平台分子被认为具有更好的灵活性，在丁二醇及其衍生物合成方面具有广泛的应用前景；甘油在丙二醇、环氧氯丙烷、乳酸等化工产品合成方面具有重要价值。文中回顾了木质纤维素转化的相关研究，介绍了木质纤维素在催化分解和发酵方面的较新进展。较为全面地分析了近年来国外生物炼制厂在生产效率、原料来源、产品分离、地域限制等方面的局限性，展望了未来生物炼制厂在拓展原料来源和开发生物基特色产品等方面的发展趋势，为国内生物炼制厂的发展提供了参考。

质子交换膜燃料电池冷启动研究进展3257-3265

摘要：质子交换膜燃料电池（PEMFC）具有工作温度低、启动停机快、能量密度高等优点、在移动电源、车辆等设备方面具有很好的应用前景。但是，目前仍存在很多亟待解决的问题，如制造成本、电池寿命、冷启动能力等，制约着PEMFC的商业化进程。其中，燃料电池的冷启动能力是其实际应用中必须面临的重要课题，因此本文从多个方面对PEMFC冷启动的研究进展进行概述，包括PEMFC的冰冻机理、冷启动过程中水热传输特性及可视化研究。分析表明，电池的具体结冰位置还没有统一的定论；冷启动过程中冰的形成确实破坏了膜电极组件，缩短了电池寿命；可视化的研究方法在水管理方面得到了广泛应用，为改善电池内部的水分布提供了更直观的依据；基于电极材料和电池结构的水热管理或许是未来的研究热点。

添加剂改性对催化裂化油浆静电分离的影响3266-3272

摘要：为提高催化裂化油浆的静电分离效果，对一级静电后的油浆经过改性之后再进行二级静电脱固。通过比较4种添加剂加入后的静电脱固效果，发现介电常数较高、导电率较低的添加剂A最优。经过对加入添加剂后静电分离实验条件的优化，确定了添加剂改性时静电分离的最优实验条件。与不进行改性相比，改性后的脱固效率提高了21%，净化油浆催化剂颗粒含量低于10μg/g。对固体颗粒的介电常数进行测定，利用光学显微观察、能谱分析及红外光谱仪对静电前后油浆中剩余固体颗粒的物理状态及物质组成进行了观察，分析发现向油浆中加入添加剂A之后再进行静电分离，可以使净化油浆中的固体颗粒含量减小，介电常数增加，并且添加剂对油浆中的催化剂颗粒作用比较明显。

神华煤直接液化残渣萃取组分改性石油沥青3273-3279

摘要：以神华煤直接液化残渣索氏溶剂梯级萃取分别得到的重油（HS）、沥青烯（AS）和前沥青烯（PA）作为改性剂，对石油沥青进行改性，探究改性剂的掺混量对石油沥青性能的影响及其改性机制。研究表明：当HS作为改性剂时，最佳掺混量为1%；当AS作为改性剂时，最佳掺混量为4%；PA作为改性剂时得到的改性沥青，针入度和延度不能同时符合美国ASTMD5710—95标准40～55针入度的指标要求；HS和AS改性沥青与石油沥青相比在2924cm–1及2847cm–1处的—CH2—的伸缩振动吸收峰强度变弱，在改性过程中可能发生了烷基侧链脱氢反应；改性沥青与石油沥青的热失重相比，其最终失重温度都有所提高，当AS作为改性剂、加入量为4%时改性沥青最终失重温度提高最大为11℃；随着改性剂分子量的增大，其荧光显微镜图片中的荧光物质会越来越多，颗粒逐渐增大。