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化学工程 2017年第04期杂志 文档列表

化学工程杂志节能减排

LNG冷能空分装置优化改造1-4

摘要：LNG冷能空分装置具有能耗低、运行费用低等优势,但是目前LNG冷能空分装置普遍存在频繁开停机问题,严重影响了空分装置的生产运行和经济效益,亟待解决。文中以国内首套冷能空分装置为研究对象,对冷能空分频繁停机的原因和结果分析,根据设备自身状况,提出利用液氮冷能方案,借助Aspen Plus模拟软件对空分装置进行模拟优化改造。模拟结果表明：换热器所需换热面积为69.61 m2,需要液氮冷能18 110 kg/h。通过对方案经济效益分析可知,采用液氮冷能供应方案,可避免空分装置频繁停机,提高了项目经济效益。

化学工程杂志环境化工

热氧化分解法处理烷基化废硫酸再生研究5-9

摘要：采用热氧化分解法处理烷基化废硫酸,考察反应温度、氧化剂投加量及投加方式、反应时间等因素对烷基化废硫酸溶液色度、COD去除率、再生硫酸含量和硫酸回收率等质量指标的影响。结果表明,加入氧化剂H2O2对烷基化废硫酸溶液色度和COD的去除影响不大,而HNO3和HCl O4的加入对色度和COD的去除影响显著;按0.1 m L/次加入体积分数为2%的HNO3,在280℃下反应2 h得到无色透明的再生硫酸,质量分数达97.5%,回收率达76.8%;按0.1 m L/次加入体积分数为2%的HCl O4,在280℃下反应1.5 h得到再生硫酸,质量分数达96.7%,回收率达80.2%。通过该方法回收得到高浓度的再生硫酸,可回用到烷基化装置或其他工业。

铜冶炼污酸除砷工艺比较研究10-14

摘要：硫化法与石灰-铁盐法均为工业处理含砷污酸的重要方法,2种方法对于环境保护和水的回收利用具有重大意义。比较研究了硫化法与石灰-铁盐法对铜冶炼污酸的处理效果。实验表明硫化法因子影响顺序为S/As摩尔比〉温度〉时间,当S/As摩尔比为4.5,温度45℃,时间30 min时,污酸处理后砷质量分数低于0.1 mg/L,小于国标0.5 mg/L;通过2段石灰-铁盐法处理污酸,采用分段处理-一段渣洗涤的方法可使渣量减少26.7%,处理后的水中砷质量浓度为36 mg/L,将沉降后的废水采用铁盐＋絮凝剂的方式处理后,废水中砷质量浓度为0.18 mg/L,可以达标排放。

化学工程杂志过程强化

撞击流反应器脱除硫酸尾气中SO2的工业应用15-17

摘要：介绍了新颖的撞击流气-液反应器吸收装置的基本结构参数和工艺流程,及在撞击流气-液反应器中采用钠-钙双碱法脱除硫酸尾气中SO2工艺的工业应用。在撞击流气-液反应器导气管内气速（即撞击速度）为15—18 m/s的条件下,测定了液气比、脱硫介质浓度对脱硫效率的影响及脱硫系统阻力。由结果可知,相对传统脱硫装置,撞击流反应器脱除硫酸尾气中SO2的工艺具有如下特点：系统阻力小、能耗低、设备投资小,脱硫效率高、运行稳定、操作弹性较大。在液气比为0.3—0.4 L/m3,吸收液质量分数为1%—2%的条件下,脱除SO2质量浓度为1 500—2 000 mg/m3的硫酸尾气,其脱硫效率≥96.0%,SO2排放质量浓度≤100 mg/m3。

化学工程杂志材料科学

窄带隙半导体耦合Bi2S3/g-C3N4催化剂制备及光催化性能18-24

摘要：利用原位生成法,制备了Bi2S3含量可调的Bi2S3/g-C3N4复合材料。通过X-射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）、光致发光光谱（PL）、时间分辨荧光衰减光谱等手段对制备的光催化剂物相、形貌、结构和性能进行表征分析。可见光照射下,以罗丹明B（Rh B）为降解模型评价Bi2S3/g-C3N4复合材料的催化性能。结果表明：Bi2S3沉积在g-C3N4表面,显著增强g-C3N4的可见光催化性能,并随着Bi2S3含量不同,复合光催化剂Bi2S3/g-C3N4的催化性能发生变化,其中Bi2S3质量分数为5%时表现出最佳的可见光催化活性。利用捕获剂、NBT转化确定h＋是主要的活性物种,O-2·是次要活性物种。对Bi2S3/g-C3N4光催化活性增强机理进行研究,Bi2S3的加入显著增强g-C3N4对可见光的吸收,并与g-C3N4之间形成异质结,促进光生电子空穴的有效分离,延长载流子寿命,显著增强g-C3N4光催化性能。

化学工程杂志传质过程及设备

非均相共沸精馏法分离2-氯乙醇-水25-28

摘要：以环己烷、甲苯和1,2-二氯乙烷为候选共沸剂,采用非均相共沸精馏法从2-氯乙醇/水共沸物中分离出高浓度2-氯乙醇产品。通过ASPEN物性分析功能研究了不同共沸剂与2-氯乙醇/水体系形成共沸物的情况,并根据三元相图进行了过程的概念设计。在此基础上,通过ASPEN模拟和优化了采用不同共沸剂的分离过程的工艺条件,并以年度总费用最小为依据选择了甲苯为共沸剂,此时最优工艺条件为：共沸塔总理论板数为20块塔板,进料位置在第8块塔板,回流比为2;脱水塔总理论板数为30块塔板,进料位置在第20块塔板,回流比为1.5。在此工艺条件基础上进行了实验,结果表明2-氯乙醇产品纯度可达到99%以上,且回收率在93.5%,实验结果与模拟结果能较好吻合,文中的研究可为2-氯乙醇-水分离的工业化提供参考。

化学工程杂志传热过程及设备

癸二酸二水杨酰肼对聚L-乳酸结晶和熔融行为的影响29-33

摘要：为丰富双酰胺类聚L-乳酸结晶促进剂的类别,以癸二酸和水杨酰肼为原料制备具有双酰胺结构的癸二酸二水杨酰肼作为聚L-乳酸的结晶促进剂,研究其对聚L-乳酸的非等温结晶行为和熔融行为的影响。非等温结晶行为显示癸二酸二水杨酰肼可显著提升聚L-乳酸的结晶能力,尤其是0.5%的癸二酸二水杨酰肼对聚L-乳酸具有最佳的结晶加速效应,可使聚L-乳酸的起始结晶温度、结晶峰温度以及非等温结晶焓分别从101.4℃,94.5℃,0.1 J/g增加到122.8℃,119.5℃,32.6 J/g,另外,非等温结晶过程中降温速率是影响聚L-乳酸结晶的重要因素,而最终熔融温度对非等温结晶行为的影响较小。等温结晶后的熔融行为研究进一步证实了不同含量癸二酸二水杨酰肼对聚L-乳酸结晶促进作用的贡献大小,但促进作用上的差别会随着等温结晶时间的增加而减小。

微细平行流通道换热器流量均布性试验研究34-38

摘要：以水为工质,用试验的方法研究了不同进出口结构和Re数下微细平行流通道内流体的流动,使用高速摄影系统拍摄,得到流体在Z型和U型微细通道内的流动情况,并通过Image-pro plus软件提取各通道流体的流速。结果表明：在试验涵盖Re数下,Z型和U型结构换热器流量分配均匀性随着Re数的减小而变好,其中Z型换热器的整体流量分配均匀性提高了约80.4%,U型换热器的整体流量分配均匀性提高了约64.3%;进出口结构对微细平行流通道的流量分配和压降有很大的影响,Z型换热器整体均匀性比U型换热器高约2%—44%,Z型换热器进出口压降比U型减小了约1.2%—19.9%。因此Z型换热器的综合性能更好。

化学工程杂志化工热力学

用于能量回收的有机朗肯循环混合工质研究39-44

摘要：近年来随着低温余热的利用越来越受到重视,将LNG冷能和低温余热联合应用的有机朗肯循环研究也受到了广泛的关注,其中循环工质的选择更是提高系统热力性能的关键。针对循环工质选择的问题,将R236ea、R245fa以及两者按不同质量分数配比得到的9种混合工质作为亚临界ORC工质,结合窄点分析方法计算了系统在2种最佳设计工况下的热力学性能及热经济性。结果表明：混合工质R236ea/R245fa（0.9/0.1）和R236ea/R245fa（0.8/0.2）分别是以最佳热和冷回收效率为设计工况标准时的最佳循环工质;2种工况下,混合工质的热经济性均优于纯工质;在混合工质中提高R236ea的比例可以有效降低换热面积,提高系统经济性。为日后将低温余热和LNG冷能联合应用的有机朗肯循环二元混合工质选择提供一定的参考。

化学工程杂志化工流体力学

段塞流气塞破裂后管线压降特性45-48

摘要：在气液两相流动中,气塞形成后可能会由于地形变化、输送设备、或其他人为因素引发破裂,引发流体的流动状态变化及压力波动。为了深入了解段塞流流动过程中气塞破裂机理,建立了段塞流流动过程中气塞破裂的物理数学模型,以气液两相流流动参数和管线几何尺寸为研究对象,对气液两相流气塞破裂所引发的压力波动进行分析。结果表明：其他条件相同时,相同长度气塞破裂引发的气塞上游管线压力降低的幅度随上游管线持液率的增大而逐渐增大,随管道直径、液塞尺寸、混合物流速的增大而逐渐减小。

化学工程杂志反应工程

酰化反应制备丁酸酐的动力学研究49-53

摘要：论文研究了丁酸与乙酸酐直接酰化反应制备丁酸酐的本征反应动力学。丁酸与乙酸酐的反应为无催化剂的连串反应,在此反应中乙酸酐作为酰化剂,丁酸被酰化生成丁酸酐。该文章主要考察了反应温度、反应时间、酸酐比因素对乙酸酐转化率、丁酸酐产率的影响。确定较适宜的反应条件为：反应温度70℃、反应时间40 min、酸酐比为2.5∶1。测定并拟合50—80℃范围内动力学方程,得到反应的活化能Ea1＋,Ea1-,Ea2＋,Ea2-分别为59.16 k J/mol,51.57 k J/mol,49.96 k J/mol,54.83 k J/mol。通过比较验证,动力学模型计算值与实验值吻合良好,可为反应精馏制备丁酸酐提供基础数据。

氯化钾与工业浓硫酸制备硫酸氢钾的工艺研究54-58

摘要：探讨了在无水相中工业浓硫酸分解氯化钾固体时反应的温度、原料摩尔配比、时间以及硫酸质量分数对硫酸氢钾产品的影响,并做相关实验探究尾气氯化氢气体吸收问题。通过单因素实验、正交试验得出：工业浓硫酸与氯化钾反应制备硫酸氢钾的最优工艺条件为温度80℃,原料摩尔比1.1∶1,反应时间60 min,硫酸质量分数70%,此时反应转化率约为92%,固相中KHSO4质量分数约为97.5%,KCl质量分数约为2.5%,H2SO4质量分数约为0.1%。其中,对实验影响优先次序为温度〉原料摩尔配比〉反应时间〉硫酸质量分数。尾气HCl气体吸收效果较好。实验制备得到的硫酸氢钾产品完全符合工业标准。

化学工程杂志煤化工

煤化工项目大型空分装置驱动方式研究59-62

摘要：通过运行保障条件、机组用能特点、驱动方式考虑因素、实际应用情况等角度,对煤化工项目配套大型空分机组的电机驱动和蒸汽驱动2种方案进行比较研究。在已有工程项目数据基础上,着重对大型空分装置2种驱动方式的配套条件、能效与水耗、投资和运行成本、启动便利性、机组成套等进行分析说明,为煤化工项目大型空分装置驱动方式选择提供参考和思路。

化学工程杂志过程模拟

超音速天然气脱水装置螺旋导流器的设计与优化63-67

摘要：为了探究超音速天然气脱水装置螺旋导流器的最优叶片出口角,文中基于某天然气的实际组分,设计了超音速低温分离器的螺旋导流器,并利用FLUENT软件对其螺旋流发展段进行了模拟分析,将数值模拟结果与理论计算和同类设备进行性能对比,验证了其结构的合理性。分别对叶片出口角为20°,25°,30°,35°,40°螺旋导流器的模拟结果进行分析得出：出口角从20°增大至25°时,切向速度大幅度减小,继续增大,其值变化较小;不同出口角下,轴向速度基本不变,而径向速度变化较大,出口角30°时,径向速度波动最小,稳定性最高;通过比较动能与压降比值的差异,出口角25°—35°时,其值较好。综合来看,叶片出口角在30°左右其速度分布与压降损失最为合理。

水力喷射-空气旋流器中压力场的数值模拟68-73

摘要：水力喷射-空气旋流器（WSA）是一种新型高效的气液传质设备。为了深入研究不同气速条件下压力场与WSA压降特性相互作用的影响情况,文中利用FLUENT软件对水力喷射-空气旋流器中压力场进行了数值模拟。数值模拟结果表明：在气速等于16 m/s时,压力最大值区域分布最为对称,该处气液传质相关性质的状态趋于稳定。湍动能的最大值区域由耦合空间和分离空间向排气管底部聚合。总的来说,静压值与总压值差异不大,动压均值在耦合空间不同截面上的增减幅度比静压和总压均值明显。

水煤浆气化炉液位计故障分析74-78

摘要：水煤浆气化炉激冷室液位测量一直是困扰设计和用户的一个难题,针对4家不同工厂使用的双法兰液位计隔离膜片的材质、使用周期及故障表征做了详细的综合对比。针对膜片的破裂、内凹和鼓包现象,对以往磨损,氢脆,负压等现象造成膜片损坏的观点做了分析探讨。对不锈钢膜片的破裂提出了膜片焊缝处的氢腐蚀观点,对镀金膜片的故障分析,尤其是发现镀金膜片在无泄漏发生条件下出现的内凹现象,提出了在高温条件下,由于合成气和激冷水中的氢渗透穿过了液位计隔离膜片而与变送器毛细管中的硅油发生了化学反应生成含氢硅油造成硅油体积减少的观点,并对长时期使用后硅油中的甲基（CH-3）与氢反应产生甲烷（CH4）气体造成隔离膜片鼓包的过程进行了论述,对隔离膜片的选型和维护给出了建议。