高校化学工程学报

Journal of Chemical Engineering of Chinese Universities

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国际刊号:1003-9015
国内刊号:33-1141/TQ
主管单位: 国家教育部
主办单位: 浙江大学
主    编: 陈 纪 忠
编委会主任委员: 姚 善 泾
编辑出版:《高校化学工程学报》编辑部
地    址:杭州 浙江大学玉泉校区,化学工程与生物工程学院
邮    编:310027
电    话:0571—87951235
电子信箱:gxhgxb@zju.edu.cn
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国内发行:《高校化学工程学报》编辑部
国外发行:中国国际图书贸易集团有限公司 (北京市海淀区车公庄西路35号,邮编100048)          

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综述

  • 喷射器结构改进及制冷应用的研究进展

    张晓林;邓帅;赵力;苏文;许伟聪;杨彬

    为了使喷射器适应更广的运行范围、获得更佳的引射率或升压比,从结构改进入手提升喷射器性能在近年来成为研究热点。文章通过文献综述的方法,对现有喷射器结构改进在设计、模拟和制冷应用层面的研究进展进行了梳理。首先,对喷射器结构改进设计中应用的数学模型进行了归纳;其后从几何特征和流变特性两方面,对结构改进后的喷射器模拟研究进行了汇总,梳理了喷嘴出口位置、喷针位置和混合室长度等结构要素对喷射器性能的影响;最后,对结构改进喷射器应用于制冷领域中的代表性实验研究也进行了回顾。文章对喷射器结构改进技术发展的回顾与展望可服务该领域内工程实践的深化。

    2020年02期 277-289页 [查看摘要][在线阅读][下载 599K]
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  • 生物质基乙酰丙酸及乙酰丙酸酯的研究进展

    王子华1;常春1;2;3;李攀1;2;白净1;2;方书起1;2;陈俊英1;2

    为了制备乙酰丙酸和乙酰丙酸酯两种新型平台化合物,今从工艺路线、原料、预处理和催化剂4个角度,对比阐述了乙酰丙酸和乙酰丙酸酯两类平台化合物在国内外的研究进展,综述了近年来生物质基制备乙酰丙酸和乙酰丙酸酯的研究趋势。首先分析了乙酰丙酸和乙酰丙酸酯的合成工艺路线的特点,列举了不同生物质原料在乙酰丙酸和乙酰丙酸酯中的应用,并对不同预处理方法对生物质制备乙酰丙酸和乙酰丙酸酯产率的影响进行了对比分析。进一步对不同种类催化剂在乙酰丙酸和乙酰丙酸酯的应用进行了总结。根据近年来生物质制备乙酰丙酸和乙酰丙酸酯的研究现状,展望了该研究领域的研究方向。

    2020年02期 290-301页 [查看摘要][在线阅读][下载 394K]
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化工热力学与基础数据

  • 苦荞活性组分在SC-CO2/CH3OH中无限稀释扩散系数的测定及计算

    吕惠生;翟子玮;王智;周锦怡;张佳;耿中峰

    为了测定苦荞活性组分(芦丁与山奈酚-3-O-芸香糖苷)在超临界二氧化碳-甲醇(SC-CO<sub>2</sub>/CH<sub>3</sub>OH)体系中的无限稀释三元扩散系数,采用色谱峰扩展法在温度为308.15~323.15 K,压力为8~14 MPa进行实验,考察了压力、温度、密度及夹带剂等因素对扩散系数的影响规律,结果表明三元扩散系数随压力、密度及夹带剂质量分数的升高而减小,随温度的升高而增大。分别采用了修正的Wilke-Chang、He-1997及Dymond-Hildebrand-Batschinski模型对相关溶质分子在SC-CO<sub>2</sub>/CH<sub>3</sub>OH中的三元扩散系数进行理论关联及预测,计算结果与实验数据比较发现,Dymond-Hildebrand-Batschinski模型的预测效果最佳,芦丁与山奈酚-3-O-芸香糖苷组分的平均绝对偏差分别为2.48%和3.71%。

    2020年02期 302-310页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
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  • 六氟乙烷和五氟一氯乙烷在NaX上的吸附平衡

    张金柯1;2;金佳敏2;缪光武2;陈银飞1;杜肖宾2;白占旗2;刘武灿2

    为了研究五氟一氯乙烷(R115)和六氟乙烷(R116)的吸附分离机理,以指导工业级R116中其它杂质的脱除,精确测定了273~303 K,2 Pa~110 kPa条件下R115和R116在NaX分子筛上的吸附等温线,并用Langmuir、Langmuir-Freundlich和Toth模型拟合,得到模型参数,再用纯组分吸附等温线和理想吸附溶液理论(ideal adsorption solution theory,IAST)计算了R115的吸附选择性。结果表明Toth模型与R115和R116的吸附等温线吻合最好,NaX与R115作用力大于R116是其能够分离R115/R116的原因。IAST计算表明,吸附温度越低、吸附压力越小,R115选择性越高。

    2020年02期 311-317页 [查看摘要][在线阅读][下载 327K]
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传递现象与单元操作

  • 耦合电极直流等离子体物理场数值模拟研究

    武劭恂1;司徒达志2;张子炜2;李晴2;黄卫星1

    针对等离子体发生装置的电极寿命,尤其是阴极寿命在很大程度上制约了该项技术的应用,以直流转移弧等离子体发生装置为对象,提出优化Fluent二次开发功能,将以往只能通过大量编程处理的计算模型做等效处理,并以此为基础建立了耦合电极的二维轴对称的磁流体动力学模型,包含一般流体控制方程组、Maxwell方程组与电子连续性方程等在内,计算得到各粒子数密度分布,修正了电导率分布规律,补充了自由燃烧电弧的电极-电弧之间的能量传递过程,最终得到较为合理的电极温度分布及流场分布,从而为工业用非转移弧发生装置的寿命预测工作提供了方法基础。

    2020年02期 318-325页 [查看摘要][在线阅读][下载 459K]
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  • 辐射废锅内熔渣传热过程动态分析

    贺翔宇;邱剑勇;许建良;刘海峰;于广锁

    气流床煤气化技术是煤炭高效清洁利用的技术之一。工业上常采用辐射废锅对出气化炉的高温合成气和熔渣进行余热回收。在辐射废锅内,高温合成气冷却降温过程常伴随熔渣的冷却和固化,其对废锅的排渣和安全运行有重要的影响。今以工业运行水煤浆气化装置中的辐射废锅为对象,采用数值数模方法对废锅内的复杂气固两相流动与传热过程进行研究,重点分析了熔渣半径对熔渣内部传热及相变的影响,结果表明:在辐射废锅内,部分熔渣因降温发生固化,熔渣直径是影响熔渣传热与相变的重要参数;熔渣尺寸越大,其传热速率越慢,固化程度越小;半径大于3 cm的熔渣在辐射废锅出口仍为液态,而半径小于0.4 cm的小尺寸熔渣在辐射废锅出口已全部凝固。

    2020年02期 326-334页 [查看摘要][在线阅读][下载 453K]
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  • 板翅式换热器波纹翅片性能数值模拟及其优化

    文键1;王春龙1;刘华清1;李超龙1;田津1;王斯民2

    为提升板翅式换热器的综合性能,采用数值模拟方法,研究分析了翅片结构参数对板翅式换热器波纹翅片的流动传热特性和承压能力的影响。研究结果表明:波纹尺度对换热性能和流动阻力影响最大,而翅距和翅厚对翅片承压能力影响最大;波纹翅片结构参数主要通过改变换热面积和流速,以及加剧流体内部搅混来改变流动换热特性,其中加剧流体内部搅混为主要影响途径。结合动态Kriging响应面和遗传算法进行结构优化得到3组翅片结构参数,相较于常用结构,优化后翅片<i>JF</i>因子可提升5.8%~7.8%,而最大应力可降低7.3%~22.8%。研究结果可以为板翅式换热器波纹翅片的优化设计提供理论指导。

    2020年02期 335-341页 [查看摘要][在线阅读][下载 785K]
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  • 双缸滚动转子式压缩机热泵制热综合部分性能系数(IPLV(H))研究

    尹应德1;2;3;朱冬生1;2;3;刘世杰1;2;3;李建国4;徐子超4;刘振乐4

    为了更好地评价双缸滚动转子式压缩机空气源热泵在低环境温度下的性能,对样机的制热综合部分性能系数(IPLV(H))进行实验测试。分别测试了样机在4种工况下的制热性能系数(COP<sub>h</sub>)。测试结果表明:样机在100%、75%、50%和25%负荷率4种工况下的COP<sub>h</sub>值分别为2.24、2.75、2.94和2.69,在名义工况下,其COP<sub>h</sub>值比规范高6.25%。由相关计算公式,可计算出全国典型城市低环境温度空气源热泵的IPLV(H),其中,IPLV(H)值最高的城市是西安,IPLV(H)=2.85,最低的城市是太原,IPLV(H)=2.74;较之规范要求,其提升率在14.2%~18.8%。说明所研发的双缸滚动转子式直流变频压缩机空气源热泵是一种高效节能热泵。

    2020年02期 342-349页 [查看摘要][在线阅读][下载 666K]
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  • 电压区间及开路电压对电容去离子性能影响研究

    谭蔚1;2;高田1;3;汪洋1;2;3

    探究三电极工作体系下电压区间及开路电压对电化学除盐性能研究。选择活性炭、TiO<sub>2</sub>/活性炭两种电极材料作为研究对象,依据体系的开路电压,设置不同的工作电压区间,采用循环伏安法获得电极的比电容值。结果表明,工作电压区间越大,电极比电容越大;越远离开路电压的电压区间,电极比电容越大。同时,TiO<sub>2</sub>在特定烧结温度下,具有特定的晶形结构并呈现出不同的表面电位。300℃时,TiO<sub>2</sub>颗粒表面电位最小(负值),TiO<sub>2</sub>/活性炭电极比电容最大。由此可见,改变电极材料的工作电压区间,可有效提高电化学除盐效率。

    2020年02期 350-355页 [查看摘要][在线阅读][下载 401K]
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  • 旋流管内液相动态行为的可视化研究

    刘帅;王建军;郑官军;王泽龙

    为探究旋流管气液分离过程,采用激光粒度分析仪和高速摄影技术对其内部液相动态行为进行可视化研究,结果表明:在具有结构参数梯度的两级导叶协同作用下可实现对不同粒径液滴的分级分离;壁面液膜形态与入口气速密切相关,在低入口气速下,在壁面无法形成环状液膜,随着入口气速在合理范围内不断增加,形成的环状液膜沿壁面逆流排出,完成逆流排液方式的气液分离过程;当入口气速高于17.5 m&#183;s<sup>-1</sup>时,形成的液膜以“螺旋液带”的形式螺旋上升至排液侧缝,完成顺流排液方式的气液分离过程;在旋流场中进行的有效气液分离动态过程可理解为液相“捕集—破碎—再捕集—再破碎”的良性循环机制,且“子液滴群”和“初始液滴群”共同制约分离效率。

    2020年02期 356-367页 [查看摘要][在线阅读][下载 1347K]
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  • 超重力场中球形碳酸钙的制备及其机理研究

    黎声鹏1;2;李立硕1;2;王剑南1;2;周文英1;2;贺鑫2;廖丹葵1;2;童张法1;2

    为了突破工业上制备球形碳酸钙的难题,在超重力场中以高浓度的氢氧化钙为原料,以球形度为评价指标,研究制备球形碳酸钙的最优工艺条件。同时通过在不同的碳化时间取样,利用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线双晶粉末衍射仪(XRD)和傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)等分析仪器对样品的表面形貌和晶体结构进行表征,研究其成球机理。研究结果表明,添加体积分数为50%的乙醇作为溶剂,加入<i>w</i>=3%的<i>L</i>-天冬氨酸作为晶型控制剂,控制超重力水平为1 400 r&#183;min<sup>-1</sup>时可制备得粒径分布在600~800 nm的球形碳酸钙;将碳化结束后的碳酸钙浆液进行离心得到产品和滤液,滤液再次作为氢氧化钙的溶剂,补加少量晶型控制剂后进行碳化仍可制备得球形碳酸钙,使体系的溶剂得到了循环利用;其成球机理为,<i>L</i>-天冬氨酸螯合钙离子诱导其向球霰石成核,乙醇-水体系阻止球霰石溶解-重结晶,最后在超重力场环境中生长成为球形碳酸钙,其球霰石含量高达89.89%。

    2020年02期 368-375页 [查看摘要][在线阅读][下载 1315K]
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  • 强化采油伴生气捕碳及轻烃回收工艺模拟

    刘冰1;安亚雄1;江南1;汪亚燕1;邢瑞1;张东辉1;徐铖君2

    针对气驱强化采油(EOR)过程所产生的低品质伴生气,提出以4A分子筛和活性炭为吸附剂,通过变压吸附法(PSA)进行分离,回收部分轻烃,捕碳返注地下的工艺。通过实验测定吸附剂的参数,建立上述工艺的数学模型,完成动态模拟。模拟结果表明:第1阶处理后,轻产品气中烃类纯度为64.37%;第2阶处理后,轻产品气中轻烃含量为64.35%;工艺的二氧化碳回收率为90.79%,轻烃回收率为70.67%,具有良好的环境效益。

    2020年02期 376-382页 [查看摘要][在线阅读][下载 398K]
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  • 苦卤制备碱式碳酸镁及分离钠、钾盐工艺研究

    王晶瑶;郭宏飞;吴耀;赵斌;刘秀伍;曹吉林

    苦卤是富含镁盐、钠盐及少量钾盐的复杂水盐体系,为了提高镁盐产品价值并有效分离钠盐和钾盐,提出苦卤与碳酸钠或碳酸钠和氢氧化钠混合碱反应制备碱式碳酸镁,然后再分离剩余各盐的工艺。苦卤与碳酸钠和氢氧化钠混合液反应合成碱式碳酸镁的适宜条件为:Mg<sup>2+</sup>:CO<sub>3</sub><sup>2-</sup>:OH<sup>-</sup>摩尔比为5:4.8:2,反应温度为60℃,反应时间为2.5 h。此时,镁离子和碳酸根离子的转化率分别为100%和90%,得到直径为10~30 μm的碱式碳酸镁球状产品。苦卤制备碱式碳酸镁后,剩余母液可依据K<sup>+</sup>,Na<sup>+</sup>//Cl<sup>-</sup>,SO<sub>4</sub><sup>2-</sup>-H<sub>2</sub>O体系和KCl-Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>-H<sub>2</sub>O体系相图将其中钠盐及钾盐分离。

    2020年02期 383-392页 [查看摘要][在线阅读][下载 2023K]
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  • 液滴间相互碰撞融合与破碎的实验研究

    张涛1;2;陈君1;2;李永平1;宋新河1;2;杨蕊1;2;吕明3

    液滴间的相互碰撞对发动机液体燃料雾化、燃烧效率及颗粒物排放的减少均有重要影响;为了探究液滴间相互碰撞后的液滴融合与破碎过程,采用高速摄影技术对液滴间相互碰撞的融合过程、融合振荡无量纲宽长比变化历程、破碎过程以及液体物性参数对碰撞破碎的影响进行了分析。结果表明,液滴间相互碰撞后主要呈现融合振荡与破碎两种运动形态;对融合振荡形态而言,两液滴间的碰撞速度及初始无量纲尺寸比越大,融合后液滴振荡的宽长比的最大值越大;对破碎形态而言,两液滴间的碰撞速度越大、初始无量纲尺寸比越小以及大液滴的表面张力越小,液滴发生破碎的时刻越小。研究结果可以为改善发动机缸内雾化,增大气/液间的接触面积,强化气/液间传热传质提供理论依据。

    2020年02期 393-401页 [查看摘要][在线阅读][下载 467K]
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  • 静态条件下表面活性剂促进HCFC–141b水合物生成

    周麟晨;孙志高;陆玲;王赛;陆坤;李娟;李翠敏;黄海峰

    为了研究不同类型表面活性剂对HCFC-141b(CH<sub>3</sub>CCl<sub>2</sub>F)水合物生成的影响,在静态条件下研究了脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-9)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)和吐温80(Tween80)3种表面活性剂对HCFC-141b水合物形成诱导时间、生成速率和蓄冷量的影响。结果表明过冷度越大,越有利于水合物的生成。AEO-9、AES和Tween80的最佳添加量分别为<i>w</i>=2.5%、0.1%和2%,在0.2℃实验条件下对应的HCFC-141b水合物生成诱导时间分别为63、67和89 min,该条件下HCFC-141b水合物的蓄冷量分别为167.74、122.47和202.73 kJ&#183;kg<sup>-1</sup>,水合物平均生成速率分别为3.97、2.70和4.12 kJ&#183;kg<sup>-1</sup>min<sup>-1</sup>。AEO-9有利于HCFC-141b水合物成核,Tween80更有利于水合物生长和提高蓄冷密度。非离子表面活性剂AEO-9和Tween80促进HCFC-141b水合物生成机理主要是胶束理论,而阴离子表面活性剂AES对HCFC-141b水合物形成促进主要是吸附作用,AEO-9和Tween80对HCFC-141b水合物生成的促进作用比AES好。

    2020年02期 402-410页 [查看摘要][在线阅读][下载 479K]
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反应工程

  • 多层径向床仿生反应器的设计及优化

    刘未了1;成有为1;2;王丽军1;2;李希1

    仿生反应器是一种新概念的固定床反应器,其优点在于催化剂效率高、床层分布均匀、反应深度易控且目标产物选择性较高。多层径向床是仿生反应器的一种重要的实现形式,主要适用于大规模生产的快速气固相催化反应。通过对甲醇制丙烯(MTP)反应的案例研究,展示了多层径向床尺寸参数的设计及优化过程。模拟结果显示,与现有的工业装置相比,目标产物丙烯的最大选择性可以提高近7个百分点,并且达到相同的丙烯摩尔产率时催化剂的用量可以减少到原有的一半左右,体现出多层径向床仿生反应器在反应性能和经济性上的优势。

    2020年02期 411-419页 [查看摘要][在线阅读][下载 1657K]
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  • 下行床内Kutta-Joukowski横向力与颗粒浓度径向分布

    赵亚飞;范怡平;吕涵;王康松

    将空气动力学的理论和场论用于分析、量化气固下行床内颗粒浓度不均匀分布。通过理论分析,结合文献中所给出实验数据,获得了下行床内Kutta-Joukowski横向力的表达式<i>F</i><sub>K-J</sub>=-<i>ρ</i><sub>g</sub>(<i>ν</i><sub>p</sub><sub>-</sub><i>ν</i><sub>g</sub>)(&#8706;<i>p</i>/&#8706;<i>r</i>)<i>r</i>,并给出了Kutta-Joukowski横向力在下行床内的分布;分析了操作条件对Kutta-Joukowski横向力分布特性的影响。结果表明,局部Kutta-Joukowski横向力是下行床内颗粒浓度沿径向分布不均匀的主要原因,其作用方向由低密度区指向高密度区。根据分析结果,给出了下行床内<i>F</i><sub>K-J</sub>的经验关联式。

    2020年02期 420-431页 [查看摘要][在线阅读][下载 420K]
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  • 空气下Fe3O4@PDA-Pd NPs催化Heck反应制备3-苯基丙烯酸酯

    郭海昌1;2;郑人华2;蒋华江2;赵丹味2;徐振元1;夏爱宝1

    为研究在空气环境下经Heck反应制备3-苯基丙烯酸酯的合成方法,先在Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub>表面包裹聚多巴胺(PDA)形成Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub>@PDA亚微球,然后负载上纳米钯粒子(Pd NPs)制备出Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub>@PDA-Pd NPs磁性复合物,再将该复合物用于催化卤代芳烃和丙烯酸酯的Heck反应,并对反应中的碱、溶剂、温度和催化剂用量等条件进行了优化。结果表明:催化剂用量为0.2% mol钯当量时,以三乙胺为碱,以<i>N</i>,<i>N</i>-二甲基甲酰胺为溶剂,80℃下反应3 h,碘代芳烃和丙烯酸酯经Heck反应制备3-苯基丙烯酸酯的收率大多在80%~90%;Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub>@PDA-Pd NPs催化的Heck反应能在空气环境下进行,反应条件温和,对反应物取代基的耐受性好,催化剂分离简便。

    2020年02期 432-437页 [查看摘要][在线阅读][下载 420K]
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生物化工

  • 断裂内含肽介导的亲和介质与亲和标签的应用

    杜夜星1;周挺峻1;陈浩然1;夏海锋1;2

    应用<i>Cfa</i>断裂内含肽构建了一种新型的亲和纯化系统,并完成对目的蛋白无标签纯化。首先对<i>Cfa</i>断裂内含肽的I<sub>N</sub>片段与I<sub>C</sub>片段进行分子改造,通过研究在自由混合条件下的断裂情况,测定了其断裂速率。其次以改造后的I<sub>N</sub>片段作为配体与环氧活化的琼脂糖微球载体偶联,制备了I<sub>N</sub>亲和层析介质;I<sub>C</sub>片段作为亲和标签与目的蛋白GFP融合,并利用I<sub>N</sub>亲和层析介质实现对目的蛋白进行无标签纯化。结果表明,将I<sub>N</sub>与I<sub>C</sub>-GFP片段混合后,30 s内即可断裂超过50%,4 h内即可完全断裂;I<sub>N</sub>亲和层析介质的静态载量为66.78 mg&#183;mL<sup>-1</sup>,动态吸附载量约为30 mg&#183;mL<sup>-1</sup>;纯化后的绿色荧光蛋白(GFP)纯度达到了96.7%,回收率为29.3%。<i>Cfa</i>断裂内含肽的应用为开发新型亲和纯化技术提供了一种潜在的方法。

    2020年02期 438-446页 [查看摘要][在线阅读][下载 553K]
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化学工艺

  • 半连续RAFT分散聚合定制核壳型阳离子聚丙烯酰胺及其絮凝研究

    黄博1;刘平伟1;2;李伯耿1;王文俊1;2

    传统絮凝剂以高分子量、线性阳离子型聚丙烯酰胺无规共聚物(CPMA)为主,但存在阳离子电荷利用率低、溶解时间长等问题。为了解决上述问题,采用RAFT水相分散聚合方法,以甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)与丙烯酰胺(AM) RAFT水相溶液聚合定制的DMC/AM无规共聚物为大分子链转移剂(mCTA)和分散聚合稳定剂,并通过半连续滴加二烯类交联剂<i>N</i>,<i>N</i>’-亚甲基双丙烯酰胺,定制超支化聚丙烯酰胺为核、阳离子共聚物为臂的核壳型CPAM。通过改变mCTA的链长和离子度及分散聚合过程中AM的添加量,定制了具有不同结构的CPAM,探究了CPAM结构对絮凝性能的影响,并与工业絮凝剂进行了比较。结果表明,核壳型CPAM在更低的使用量下就具有了更好的絮凝效果,且易溶解。结构可控的核壳型CPAM具有很好的工业应用前景。

    2020年02期 447-456页 [查看摘要][在线阅读][下载 686K]
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  • 2,2,6,6-四甲基-4-哌啶胺催化胺化法合成工艺改进研究

    万文静1;2;阮建成1;2;唐赟3;周少东1;2;钱超1;2;陈新志1;2

    以2,2,6,6-四甲基-4-哌啶酮(TAA)为原料,使用催化胺化法合成受阻胺光稳定剂的中间体2,2,6,6-四甲基-4-哌啶胺(TEMP)。通过调整反应体系的pH值,促进中间体亚胺的生成,提高产物选择性,降低反应温度,使得还原胺化可以在较低温度下顺利进行。优化后的反应条件为:体系pH值为12.5左右,加氢反应温度60℃,压力2 MPa。在该条件下,原料转化率100%,四甲基哌啶胺选择性95.2%。结果表明,pH值12.5时最有利于TEMP的生成。

    2020年02期 457-462页 [查看摘要][在线阅读][下载 343K]
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  • 白土催化合成二聚酸联产油酸工艺研究

    汪之禾;王菊香;陆向红;计建炳

    二聚酸由油酸、亚油酸二聚生成,油酸反应性差,二聚酸易深度聚合,造成产物中二聚酸含量低。此外,低纯度以及高精制成本限制了商品油酸的应用。为了解决上述问题,对二聚酸的合成、精制工艺开展研究。选择组成结构合适的酸性白土为催化剂,碳酸锂为助催化剂,大豆油酸为原料合成二聚酸。在合适的反应条件(白土用量12%,碳酸锂用量0.5%,260℃,2 h)和分离条件(60 Pa,300℃减压蒸馏;28、22和18℃ 3级冷冻结晶)下得到纯度90%的二聚酸产品(多环:线型=43:57)和纯度80%的油酸副产品(顺式46.9%,反式33.5%),收率分别为56%和77%。回收白土可用于制作吸水材料。

    2020年02期 463-470页 [查看摘要][在线阅读][下载 414K]
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  • 奥美沙坦酯的合成工艺优化

    陈炜;杨健

    奥美沙坦酯(olmesartan medoxomil)是一种血管紧张素Ⅱ类受体拮抗剂,临床上用于治疗高血压。为了改进奥美沙坦酯的合成工艺以利于工业化生产,以4-(1-羟基-1-甲基乙基)-2-丙基-1H-咪唑-5-羧酸乙酯和N-三苯基甲基-5-(4-溴甲基联苯-2-基)四氮唑为原料,经缩合、水解,与4-氯甲基-5-甲基-1,3-二氧杂环戊烯-2-酮进行酯化反应得到三苯甲基奥美沙坦酯,脱除保护基团得到奥美沙坦酯粗品,最后通过重结晶得到奥美沙坦酯成品,总收率在65%以上。最终产品经过核磁氢谱、质谱、熔点、高效液相色谱等测定,优化后的工艺路线具有原材料价格较低、产品纯度高、操作简单、易工业化等优点。

    2020年02期 471-478页 [查看摘要][在线阅读][下载 350K]
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  • 超声辅助制备氨基改性Mg-Al LDHs及其CO2吸附性能研究

    刘秋平1;赵雨1;2;3;王家炜4;艾宁1;2;3

    通过超声辅助表面活性剂法,以<i>N</i>-氨乙基-<i>γ</i>-氨丙基三甲氧基硅烷为改性剂,制备了氨基改性层状双氢氧化物(MgAl LDHs)。结合XRD、SEM、TG、EA和XPS等表征手段,探讨了制备过程中不同超声强度对氨基改性LDHs表面形貌等结构的影响,进一步分析了此氨基改性LDHs材料的CO<sub>2</sub>吸附动力学过程。结果表明,超声辅助处理明显改善了氨基改性LDHs的表面形貌,有效提高了氨基改性LDHs的CO<sub>2</sub>吸附容量;在30℃,0.1 MPa纯CO<sub>2</sub>环境下,经195 W超声辅助材料的CO<sub>2</sub>吸附容量达1.65 mmol&#183;g<sup>-1</sup>,比未经超声处理的氨基改性LDHs的CO<sub>2</sub>吸附容量提高了50%,适度超声辅助处理能有效增强LDHs化学吸附性能。根据双指数动力学模型分析,氨基改性LDHs的CO<sub>2</sub>吸附受物理吸附和化学吸附两种机理控制,随着超声强度的提高,氨基改性LDHs化学吸附先得到增强,随后是物理吸附,当超声强度过大时,化学吸附受到抑制。

    2020年02期 479-486页 [查看摘要][在线阅读][下载 649K]
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化工系统工程

  • LDA_SVM方法在化工过程故障诊断中的应用

    冀丰偲1;2;余云松1;张早校1;2

    针对复杂化工生产过程数据多样性、高维性以及风险重复性的特点,结合网格搜索(GS)与<i>K</i>折交叉验证(<i>K</i>-CV)理论,提出一种基于线性判别分析(LDA)与支持向量机(SVM)相融合的故障诊断方法。首先利用LDA对正常工况和5类故障模式的混合运行数据进行矢量映射,压缩特征空间维度,抽取并重构故障特征信息。将预处理后的数据作为输入样本,利用GS与<i>K</i>-CV得到最佳SVM分类器,实现故障诊断。仿真结果表明,相对于单一SVM和PCA(主元分析)_SVM故障诊断模型,LDA与SVM融合故障诊断方法收敛速度快、诊断准确率高、模型健壮,对化工过程6种运行模式的故障识别准确率达到93.9%。

    2020年02期 487-494页 [查看摘要][在线阅读][下载 409K]
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  • 基于加权图方法的高炉过程故障检测

    安汝峤1;杨春节1;潘怡君1;2

    针对高炉炼铁过程的复杂性和时变性,以及观测值中包含异常值的问题,提出一种加权图的高炉过程故障检测方法以降低异常值的影响。采用基于图的突变点检测方法,考虑其具有无监督和非参数的优势。首先,根据加权的欧式距离利用最小生成树的方法得到连接图。然后,通过计算连接来自突变点前后两部分观测值的边数目作为统计量,实现故障检测。最后,利用数值仿真验证了算法的有效性,并在实际高炉过程中实施。结果表明,基于加权图方法,能够降低高炉过程中采集到数据矩阵中异常值的影响,提高故障检测的效果。

    2020年02期 495-502页 [查看摘要][在线阅读][下载 236K]
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  • 化工园区事故链重要节点及关键传播路径研究

    杨燕霞1;王政1;徐一凡1;胡艺艺1;贾小平2;王芳2

    针对化工园区事故影响因素繁多、事故链节点关联复杂、传播路径不确定等问题,提出一种基于复杂网络理论构建化工园区事故链模型并确定重要节点和关键事故传播路径的方法。首先根据事故链各影响因素间的作用关系建立化工园区事故链网络模型;其次结合改进的多属性决策方法(TOPSIS)和加权LeaderRank算法2种方法的计算结果得出该网络模型的重要节点;最后基于事故传播强度识别事故链网络的关键事故传播路径。结果表明该方法可有效确定化工园区事故链网络的重要节点和关键事故传播路径,为化工园区事故的预防和预测提供理论依据。

    2020年02期 503-511页 [查看摘要][在线阅读][下载 367K]
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材料科学与工程

  • 含两性离子前体聚氨酯的合成及防污性能研究[a]

    曹耀匀1;2;马骏1;2;吴碧梅1;夏枚生2;陈圣福1

    防污材料能够有效应对生物医学排异反应和海洋生物污损。羧酸甜菜碱类似物水解而得的两性离子具有优异的亲水性,易形成长效防污表面而被广泛研究。乙基取代叔胺型羧酸甜菜碱酯(TECBT)可作为两性离子前体引入改良的聚氨酯中制得具有优异物理性能的防污材料。其水解前后的化学结构通过衰减全反射红外光谱(ATR-IR)表征,亲疏水能力通过接触角表征,防污性能通过蛋白质、细菌、细胞吸附实验表征。结果表明,聚氨酯材料水解后生成了亲水性的两性离子,不仅能强效持久地抗蛋白质吸附,也能抵抗细菌与细胞吸附,具有优异的防污性能。

    2020年02期 512-518页 [查看摘要][在线阅读][下载 461K]
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  • 聚四氟乙烯浸渍石墨工艺及其性能研究

    邵珠花1;田蒙奎1;颜婷珪1;蒋凤易1;郝立通1;杨颖2

    聚四氟乙烯(PTFE)因其优异的耐腐蚀性和耐热性可被用作浸渍剂制备不透性石墨,为了缩短聚四氟乙烯浸渍石墨的工艺耗时以及增强浸渍效果,进行了浸渍和塑化工艺的优化研究。在常温、0.7 MPa条件下对石墨分别进行1、2、3、4次浸渍处理,后在常压、380℃条件下塑化,并对浸渍塑化后的石墨进行密度、增重率、开孔气孔率、偏光显微镜、耐热性和抗压强度等性能表征分析。结果表明:石墨密度、增重率和抗压强度随着浸渍次数的增加而升高,开孔气孔率和耐热性能随浸渍次数的增加而降低,<i>n</i>浸1塑工艺比<i>n</i>浸<i>n</i>塑工艺浸渍石墨的效果好;石墨经3浸1塑工艺处理后,其抗压强度高达50.1 MPa,开孔气孔率低至0.754%.

    2020年02期 519-524页 [查看摘要][在线阅读][下载 346K]
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环境化工

  • 生物滴滤塔去除硫醇和BTEX的性能及特性研究

    徐佩伦1;乐绍明3;张浩哲4;钱薇4;吴超1;李锋5;李素静1;郭天蛟1;李伟1;王向前1;2

    针对石油化工行业排放的恶臭硫醇和苯、甲苯、乙苯及二甲苯(benzene,toluene,ethyl benzene and xylenen,BTEX)污染物,采用生物法对其进行去除。在生物滴滤塔(biotrickling filter,BTF)中接种二甲苯降解菌<i>Pandoraea sp.</i> WL1和硫醇降解菌<i>Pseudomonas sp.</i> WL2,对硫醇和BTEX的去除性能、动力学特性及微生物群落特性进行详细研究。运行结果表明,优选菌的接种能大大缩短BTF的启动时间。宏观动力学分析表明,该体系混合VOCs的最大去除能力为210.7 g&#183;m<sup>-3</sup>&#183;h<sup>-1</sup>。16S rRNA测序表明,在经过长时间混合底物的通入后,<i>Hydrogenophaga</i>(17.2%)和<i>Pseudomonas</i>(8.1%)取代<i>Pandoraea</i>成为BTF内的主导菌属。<i>Thiobacillus</i>(4.5%)和<i>Pseudomonas</i>(8.1%)菌属在恶臭硫醇的生物降解中起关键作用。

    2020年02期 525-535页 [查看摘要][在线阅读][下载 547K]
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  • 改性炭凝胶吸附低浓度二氧化碳及电解吸性能

    斯文婷;符玲;杨彬;朱京科;雷乐成

    针对密闭空间二氧化碳浓度低难捕集且吸附剂再生困难的现状,利用碳基材料良好的导电导热性能,采用电解吸工艺实现吸附剂的高效脱附,为碳基材料吸附低浓度CO<sub>2</sub>的研究提供理论依据。采用溶胶-凝胶法,在成胶过程中掺入金属合成金属-炭凝胶载体,再通过四乙烯五胺(TEPA)浸渍制备固态胺吸附剂,考察掺杂金属对CO<sub>2</sub>脱附的催化促进作用,同时探讨电解吸工艺的可行性。实验结果表明:脱附初始阶段,电脱附速率大于热脱附,且能更快达到最大脱附速率,因此电脱附具有快速高效的优势。且研究发现,相对于铜、锆等,掺铈材料吸/脱附速率快,吸/脱附量大,且电脱附能耗最少,具有一定的研究价值和意义。

    2020年02期 536-543页 [查看摘要][在线阅读][下载 553K]
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  • 气固顺流式移动床过滤器的除尘性能

    吕涵;范怡平;赵亚飞;卢春喜;闫子涵

    为了探究气固顺流式移动床过滤器的除尘性能。通过在大型冷模实验中改变表观气速、颗粒循环强度、粉尘在过滤器中的比沉积率<i>&#963;</i>等操作参数,考察了过滤器的两个重要性能参数——操作压降和捕集效率的变化。实验发现,随着表观气速增大,设备的压降随之增大,设备的除尘效率呈下降趋势。随着粉尘的比沉积率<i>&#963;</i>增大,稳定后的操作压降也会有所增长,但操作压降的稳定性随着比沉积率的增大呈现“不稳定-趋于稳定-不稳定”的趋势,设备的过滤效率先逐渐增大,而后降低。当表观气速<i>u</i><sub>g</sub>为0.126 m&#183;s<sup>-1</sup>,比沉积率<i>&#963;</i>为0.000 735时,过滤器的操作压降可以达到相对稳定的状态,此时除尘效果最优,捕集效率可达97%以上。

    2020年02期 544-551页 [查看摘要][在线阅读][下载 490K]
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研究简报

  • 三元体系K2SO4-PEG1000-H2O(288,298,308)K相平衡测定及计算

    郑洪1;王林1;李茂兰1;黄琴1;昝小航1;赖俊华1;于旭东1;2

    为了获取K<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>在聚乙二醇(PEG1000)-水混合溶剂中的溶解行为,采用等温溶解平衡法测定(288,298,308) K下三元体系K<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>-PEG1000-H<sub>2</sub>O的平衡溶解度、密度和折光率,并绘制了相应的相图、密度-组成图和折光率-组成图。研究发现:随温度变化,相图结构发生了变化。当温度为288和298 K时平衡相图由不饱和液相区(L)、一固一液区(S+L)和两固一液区(2S+L)构成;当温度为308 K时平衡相图由不饱和液相区(L)、一固一液区(S+L)构成。随着溶液中PEG1000含量不断增加,K<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>溶解度减小,温度对盐析率影响较小。采用修正后的Pitzer模型对该体系溶解度进行了理论计算,计算发现:实验数据和计算数据吻合较好。

    2020年02期 552-557页 [查看摘要][在线阅读][下载 372K]
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  • 含氟聚氨酯的微相分离及热稳定性

    雷雁洲

    以聚四氢呋喃醚二醇(PTMG)、甲苯二异氰酸酯(TDI)为原料制备了4种预聚体,分别以3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷(MOCA)和2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷(BAPF)为扩链剂,制备了两个体系的热塑性聚氨酯(TPU)和含氟热塑性聚氨酯(F-TPU)。通过傅里叶转变红外光谱分析、广角X-射线衍射分析、动态流变测试绘制的Cole-Cole曲线和Han曲线,研究了体系中氟元素含量、氢键和微相分离之间的关系。通过热重分析表征了两个体系TPU的热稳定性能。结果表明,由于极强的电负性,体系中的氟原子与―CH<sub>2</sub>―和―NH―中的氢原子形成氢键,加剧硬段和软段的相分离程度;且由于C―F键的高键能,氟元素的引入对材料热稳定性的提高有较大助益,F-TPU随着氟元素含量从<i>w</i>=2.7%增加到<i>w</i>=5.4%,起始分解温度<i>T</i><sub>5%</sub>提高了29.1℃。

    2020年02期 558-562页 [查看摘要][在线阅读][下载 324K]
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