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化工进展 2017年第10期杂志 文档列表

化工进展杂志特约评述

凹凸棒石烟气脱汞吸附剂的研究进展3533-3539

摘要：吸附剂喷射法是目前脱除燃煤烟气中单质汞（Hg0）的有效方法之一，其关键问题是吸附剂。凹凸棒石不仅结构独特、性能优越、价廉易得、不污染环境，而且经过适当的改性处理后表现出良好的脱汞性能，具有工业应用前景。本文介绍了凹凸棒石的吸附特性及其在燃煤烟气汞脱除中的应用进展。总结了天然凹凸棒石和改性凹凸棒石吸附剂的汞脱除效果以及采用的改性剂和改性方法，分析了此类吸附剂的脱汞机理，同时还讨论了烟气组分、吸附反应温度和吸附剂用量对吸附剂脱汞性能的影响，最后指出在下一步研究中应进一步开发性能更优、更具稳定性的有机无机复合改性吸附剂，同时更加深入地分析其脱汞机理，争取早日实现工业应用。

化工进展杂志化工过程与装备

撞击流反应器内流场特性研究进展3540-3548

摘要：综述了国内外撞击流反应器内流场速度和脉动振荡特性的研究进展。目前，对非限制撞击流反应器内撞击流体的径向速度发展及轴向速度与撞击驻点的脉动特性都有了系统研究，对撞击驻点的振荡模式进行了划分，并得出大量适用于不同喷嘴间距的速度关联式，但对驻点振荡模式的产生机理还没有明确解释。层流状态下随着雷诺数增大，众多学者对受限撞击流反应器内流型的流动模式进行了划分，提出了出现吞噬流模式的临界参数关联式，由于结构等参数的变化当前还没有普遍适用控制流型模式变化的关联式。在浸没撞击流反应器内用非线性分析法确定撞击区并划分了流场区域，但目前尚不能揭示湍流状态下流场能量分布与速度信号等的变化规律。最后作者对撞击流反应器内部流场结构的研究前景进行了展望。

共混用动态混合器的研究与应用进展3549-3557

摘要：动态混合器具有提高聚合物共混过程中分散相混合质量的优点。本文从混合理论出发，重点介绍了分散和分布混合理论的研究进展。对共混用动态混合器进行了分类与整理，简述了釜式搅拌器与螺杆挤出机类动态混合器，并详细介绍了销钉式、球窝式和空穴传递式动态混合器的原理与结构。从实验和数值模拟两个方面阐述了动态混合器的研究方法，实验研究主要包括计算机图像处理技术与显微分析技术、力学性能分析技术和粒子图像测速技术，数值模拟研究方法方面则从宏观和介观两种尺度进行了简要的介绍。最后介绍了共混用动态混合器在化纤、塑料、橡胶等多个工业领域的应用，指出实验与数值模拟相结合的方法有助于提高现有研究水平，解决动态混合器设计与优化过程中的难题。

超重力旋转床转子结构与性能研究进展3558-3568

摘要：超重力旋转床自问世以来受到了广泛的关注，并已应用于化学工业之中。目前，超重力旋转床转子结构的改进主要是根据其流体力学以及传质性能的要求不断地进行优化。本文根据超重力旋转床转子结构的不同，将其分为填料式、板式和复合式3种类型，并据此介绍了不同类型超重力旋转床的转子结构特点和研究现状，并对其流体力学和传质性能进行了总结、对比和分析，指出了不同类型超重力旋转床转子的优点和可能存在的问题，对化工生产过程中超重力旋转床的选型以及转子结构的研究具有指导作用。最后提出了超重力旋转床在应用方面研究的不足，并对其未来可能的发展方向进行展望，指出超重力旋转床转子结构的改进可以从填料和液体分布等方面进行研究，应用范围可以从装备集成方面进行拓展。

油气管道中水合物降压分解实验3569-3576

摘要：利用高压环道装置，以柴油、水、天然气为实验介质，在不同含水率（30%、70%、100%）等条件下进行管道内水合物的降压分解实验，研究水合物在油气管道中的降压分解过程。根据实验中水合物形态的演化情况，分析了管道内水合物降压分解的过程和特性，并据此提出了水合物在管道内降压分解的简化物理模型。该模型由4个独立部分组成：水合物在管壁上的分解，主要描述管壁水合物层的变薄、坍塌和脱落过程，气体运移通道和油包气泡结构会在上述过程中出现；水合物在纯水体系中的分解，主要描述管道内的水合物云团因水合物颗粒的不断上浮和分解而逐渐变薄直至消失的过程；水合物在水基体系中的分解，主要描述管道内的水合物云团因水合物絮体的不断上浮和分解而逐渐变薄直至消失的过程，该过程中液相分层现象会因水合物的分解而愈加明显；水合物在油基体系内的分解，主要描述絮状水合物云团因分解而整体收缩直至消失的过程，在该过程中会出现由水合物分解水向下沉降而形成的液相分层现象。

有机朗肯循环系统孤网运行的实验研究3577-3583

摘要：针对孤网环境下有机郎肯（ORC）系统的实际应用，以R245fa为工质，采用单螺杆膨胀机与同步发电机同轴联动，设计集成了一台10kW级的小型ORC机组，并以10.5kW的卤素灯阵作为孤网负载，就地消耗机组输出的电能。实验中在115℃热源条件下通过调整负载容量改变ORC系统的运行工况，对不同负载与膨胀机转速下ORC系统性能进行实验研究。实验数据表明：单螺杆膨胀机的性能较为优良，其等熵效率最大值为84.1%，随负载及膨胀机转速的增加而减小。工质泵的实际运行效率为8.31%～19.10%，其等熵效率随负载及转速增大而变大，最大值为73.97%。工质泵的机械效率较低，仅为19.22%～36.82%，与负载及膨胀机转速之间没有明显关系，较低的机械效率是工质泵实际运行效率偏低的主要原因。机组电功随负载及膨胀机转速的增加而增大，最大发电量与发电效率分别为5.86kW与7.38%。

倾斜折流栅式换热器壳程流体流动与传热特性3584-3589

摘要：针对斜向流换热器壳程流体流动的特点，提出一种倾斜折流栅式换热器。采用CFD软件Fluent对常规斜向流换热器和倾斜折流栅式换热器进行数值研究，分析了折流栅的装配方式和倾斜角度对倾斜折流栅式换热器壳侧流体流动和传热性能的影响。结果表明：与常规斜向流换热器相比，栅片同向装配时，倾斜折流栅式换热器壳程传热系数和综合性能分别增加6.18%～6.47%和3.22%～3.59%；栅片同向装配，折流栅倾斜角为70°时，换热器壳程传热系数和综合性能均达到最大，且壳程压降较小。与倾斜角为60°的倾斜折流栅式换热器相比，倾斜角为70°的倾斜折流栅式换热器壳程传热系数和综合性能分别增加2.84%～2.93%和7.07%～7.19%，且壳程压降降低11.26%～11.52%。所得结论为改进斜向流换热器折流栅的结构和强化传热提供理论与工程应用依据。

反应结晶制备工业级磷酸二氢钾过程的粒度控制3590-3595

摘要：以工业级磷酸一铵为原料与氢氧化钾复分解反应结晶制备磷酸二氢钾是一种成本低廉、极具发展前景的方法，实验确定了采用该法制备的磷酸二氢钾产品粒度主要受反应阶段控制，继而研究分析了反应时间、搅拌速度、原料浓度和加入速率对磷酸二氢钾产品粒度分布的影响，探讨了磷酸二氢钾反应结晶机理，筛选出较优的反应结晶工艺。在控制磷酸一铵和氢氧化钾质量分数为50%，氢氧化钾溶液在30min内加入完毕，反应结晶时间为3h，搅拌速率为300r/min的条件下，获得的磷酸二氢钾产品中位粒径为1070μm，分布均匀，晶体形貌为规则的四方晶。

四氟乙烷对甲烷/空气爆炸特性的影响3596-3603

摘要：通过实验来研究四氟乙烷（R134a）对甲烷/空气爆炸的影响。在自主搭建的小尺寸甲烷管道爆炸平台上，观测R134a的加入对甲烷爆炸过程及压力、火焰传播速度产生的影响，并对此进行定性、定量分析。结果表明：各次实验中，R134a的加入会延迟破膜时间，但破膜压力主要受泄爆膜自身影响，保持在8kPa左右；当甲烷浓度一定时，随着管内R134a体积分数的增大，火焰传播速度逐渐变小；甲烷浓度接近当量比时，R134a量的改变对管内火焰传播时间延迟的影响减小，但对超压的抑制作用仍很大；在加入体积分数为2.67%的R134a后，9.0%、9.5%、10.0%浓度的超压峰值分别降低了25.34%、61.78%、38.73%，火焰传播时间延长至未加的1.28倍、1.423倍、1.17倍。R134a能够有效抑制爆炸的机理主要在于分解产生的自由基F.对碳氢燃料氧化链式反应具有很强的干扰和阻断作用。

管内组合转子转动特性实验3604-3609

摘要：管内组合转子的转动特性是研究其强化传热及防垢阻垢特性的重要基础。为此，本文搭建转速测定实验台，采用光电式转速测定装置对螺旋两叶片转子、大导程螺旋两叶片转子、小外径螺旋两叶片转子及螺旋三叶片转子在管内不同流量条件下以及不同轴向位置处的转速进行了测量，分析了转子的转动特性。测量结果表明：转子转速是由转子在管内所处轴向位置、管内流量、转子的导程、转子的外径以及转子的叶片数等因素共同决定的；转子转速均随管内流量的增加而增加，而且近似地呈线性变化；转子转速均沿管轴向的深入而递减；转子导程越大，转子转速越低；转子外径越小，转子转速越低；转子叶片数的增多只能在管前端很小的范围内使转速增大。最后，获得了4种转子在管内不同流量条件下以及不同轴向位置处的转速拟合关联式。

附壁风筒径向流量比及抽尘距离对综掘工作面隔尘风幕的影响3610-3618

摘要：为明确附壁风筒径向流量所占压风总量的比例及抽风筒的抽尘距离对综掘区域隔尘风幕形成及隔尘效果的影响，以蒋庄煤矿3下610综掘工作面为研究对象，运用AnsysCFD软件对附壁风筒径向流量比例为50%～90%、抽尘距离为2～5m条件下的风流运移及粉尘逸散情况进行数值模拟分析。结果显示，径向流量比例的增加、抽尘距离的降低，有利于在综掘区域形成有效隔尘风幕。针对3下610综掘工作面及与其生产条件相似的其他煤矿综掘工作面，当径向流量比例为80%、抽尘距离为2m以及径向流量比例为90%、抽尘距离为2～3m时，能够形成有效隔尘风幕并将高浓度粉尘阻隔于距迎头7.5m以内的空间范围内。现场实测数据表明，风流运移模拟结果与风流实测结果基本一致、风流流速平均相对误差低于13%，模拟结果较为准确。最优风幕参数条件下，距迎头7m实测断面处，平均总尘浓度降至18.6mg/m3，平均呼尘浓度降至8.1mg/m3，隔尘效果较为明显。

双储罐替代恒全回流半连续精馏操作方式的研究3619-3624

摘要：提出双储罐替代的恒全回流半连续精馏操作方式（SCTR），该操作方式中塔顶和塔釜的双储罐分别交替使用，使精馏塔处于恒全回流状态，并能进行半连续地产品采出和原料补充。通过Matlab编程进行模拟，以轻重组分回收率、单位时间总产量（P.I.）等作为指标，在不同进料情况下对各参数的优化，包括储罐总体积、各储罐体积等。模拟结果表明，SCTR操作方式与恒回流比间歇精馏操作方式相比，最多可节省操作时间32%，与塔顶单储罐动态累积循环全回流间歇精馏相比，操作时间相近，与多储罐动态累积循环全回流间歇精馏操作方式相比，耗时略高。适用于轻组分浓度低的二元组分的分离。采用乙醇/正丙醇物系验证了该操作方式在进料浓度分别为0.2、0.5和0.8情况下的可行性和操作的简单灵活。

溶剂萃取-树脂吸附联合脱除盐湖老卤中的微量硼3625-3632

摘要：采用溶剂萃取-树脂吸附联合的方法对青海盐湖卤水中的硼进行了提取和脱除。研究了pH、相比和萃取级数对萃取过程的影响，讨论了萃取后卤水的pH和树脂用量等对吸附过程的影响，考察了D564树脂的吸附等温线和吸附动力学特性，并对反萃和洗脱过程进行了优化。研究结果表明：萃取过程中卤水pH为2时，萃取效果最佳，相比和萃取级数增加至3后继续增加相比和萃取级数对进一步降低卤水中硼浓度的作用并不明显；吸附过程中卤水的pH最佳值为7，吸附动力学数据符合准二级动力学模型，吸附等温线数据符合Langmuir等温吸附模型；当树脂用量为6g/(100mL卤水)时，可直接将一级萃取后卤水中的硼浓度降低至1.0mg/L以下；建议使用0.1mol/L的NaOH溶液作反萃剂，0.5mol/L的HCl溶液作洗脱剂。

料罐中粉体静电特性3633-3638

摘要：在料罐静电测量试验装置中，对无烟煤和生物质进行静电特性研究。通过改变流化时间、流化风速等操作参数，以及粉体种类、粉体粒径、含水率等物性参数，用法拉第筒测得粉体荷质比，对料罐内粉体的静电量变化规律进行了研究，并对影响静电量变化的各因素进行了拟合分析。结果表明：在相同的试验条件下，随着流化时间的延长，物料的荷质比增大，当颗粒流化达到90min后，料罐内静电水平达到饱和状态；且生物质带正电，煤粉带负电；随着流化风速的增大，粉体间碰撞程度剧烈，粉体的荷质比增大；流化数相同的情况下，同种粉体颗粒粒径越小，荷质比越大。小粒径无烟煤的荷质比要明显大于大粒径无烟煤的荷质比；保持相同的流化条件，生物质外水含量越高，生物质的荷质比越小。

有机朗肯循环驱动反渗透海水淡化运行模式及工质选择3639-3647

摘要：针对水资源短缺及能源浪费两大问题，对有机朗肯循环（ORC）耦合反渗透（RO）海水淡化的复合系统进行优化设计，利用膨胀机驱动高压泵，海水吸收冷凝器中有机工质的热量，进而提高海水淡化的回收率。并采用热力学分析方法分析了纯工质、混合工质组分比例、海水进水温度、进水流量变化对循环性能的影响。结果表明：在系统相同吸热量、工质和海水环境温度下，以R245fa为例，经过冷凝器预热后的淡水产量比不经过冷凝器预热的淡水产量提高80%以上；混合工质由于存在温度滑移，淡水产量均大于其相应的纯工质，其中R134a/R245fa（0.5/0.5）产水量最佳，在海水温度为12℃时比R245fa提高10.01%，在18℃时比R245fa提高25.04%；在系统运行方面，当高压泵进水温度小于40℃时，海水流量取决于高压泵的功率，当海水温度超过反渗透膜的工作温度时，需要打开系统的放水阀，通过原水泵增加冷凝器的海水流量，多余的水由放水阀排出，此时混合工质相对于纯工质的产水优势更为明显。

直接换热常规流程的改进及分析3648-3656

摘要：针对直接换热（DHX）常规流程重接触塔塔底凝液直接进脱乙烷塔塔顶造成重接触塔塔顶回流重烃含量多、冷凝吸收效果差、丙烷回收率低的缺陷。通过增设脱乙烷塔塔顶回流罐得到两种改进流程：①改进流程Ⅰ，脱乙烷塔塔顶回流罐分离液相作重接触塔和脱乙烷塔塔顶回流；②改进流程Ⅱ，脱乙烷塔塔顶回流罐分离气相冷却后作重接触塔塔顶回流，分离液相作脱乙烷塔塔顶回流。并针对不同的原料气压力及气质贫富，对两种改进流程进行调整，分别得到适用于中压凝析气、低压油田伴生气和高压凝析气丙烷回收的DHX改进流程。并通过HYSYS软件对3种流程进行模拟对比分析，结果表明改进流程Ⅰ对于中压和高压凝析气丙烷回收率均很高（＞99%），但对于油田伴生气改进效果不明显，并且改进流程Ⅰ对高压凝析气进行丙烷回收时能耗较高。而改进流程Ⅱ在不同原料气气质工况下均表现出很高的回收率（＞99%），且能耗较低，是一种回收率高、适应范围广、节能高效的丙烷回收流程。因此可得结论：改进流程Ⅱ是3种流程中的最佳丙烷回收流程，但改进流程Ⅰ在某些特殊条件下也是一种值得参考的流程。

基于熵分析法和分析法的换热网络适应性比较3657-3664

摘要：熵和(火积)是传热过程不可逆性的度量，可以通过分析不可逆损失来评价换热网络中能量的利用情况。针对换热网络存在不可逆性的问题，首先建立了基于熵分析法和分析法的换热网络能量利用效率的数学模型，然后以最大能量回收为目标，分别对某炼化企业的单段单程加氢裂化（SSOT）装置进行换热网络分析，比较了两种方法对该装置换热网络优化的适应性，并验证了熵分析法是否适用于分析复杂换热网络。结果表明，分别取最小传热温差ΔTmin=15K、20K、25K，熵分析法计算的热力学第二定律效率依次增大，分别为86.80%、88.59%、90.42%，违背了熵产最小原则。而分析法计算的传递效率依次降低，分别为76.45%、74.86%、73.41%，该趋势与“温差越大，传递热量的能力越低规律”相一致。最后由该结果说明了(火积)分析法比熵分析法更加适用于分析换热网络的能量利用效率，有利于评价换热网络的节能潜力。

化工进展杂志能源加工与技术

劣质重芳烃资源及其化工产品转化技术3665-3673

摘要：随着炼油和化工产业的快速发展，国内每年有多达数千万吨的劣质重芳烃副产，包括来自芳烃联合装置的重整C10+芳烃（HAB）、蒸汽裂解制乙烯装置的乙烯焦油（PGO）、炼油催化裂化装置的轻柴油（LCO）和煤基直接合成油（CTL）等。随着柴油和汽油标准的不断提高，将这些劣质重芳烃资源加工成柴油或汽油的方案已越来越不经济。另一方面，芳烃产品需求巨大，增量迅速，且进口依赖度很高，特别是对二甲苯产品。从这些劣质重芳烃原料经济地生产轻质芳烃和烯烃裂解原料，将具有重要的经济和技术意义。本文从HAB、PGO、LCO和CTL原料的来源、组成特点和利用现状入手，综合分析了国内劣质重芳烃资源的状况。结合中国石化上海石油化工研究院在此领域的研究进展，分析了适宜的原料预处理方案，对比了各种劣质重芳烃化工产品转化技术和催化剂体系。基于中国石化上海石油化工研究院开发的劣质重芳烃转化的PAC平台技术，实现了最大化生产轻质芳烃，并副产乙烯、丙烯等重要有机化工原料的目标。