环境化工

• 投菌法对天津护仓河底泥修复的试验研究

  汤茵琪;常素云;许伟;占强;孙井梅;

  针对天津市护仓河底泥污染严重、水生态系统脆弱的特点,采用投菌法作为河道底泥生物修复方法,探讨投菌法对护仓河生态修复的可行性,筛选修复效果良好的菌剂。结果表明:4种菌剂对河道底泥有机质、全氮和全磷均有不同程度的降解效果,经过52 d处理,A菌剂对上覆水和底泥体系中有机物、氮元素和磷元素总量的去除率分别为26.3%,28.3%和43.8%,B菌剂对各污染物的去除率均为45%左右,C和D菌剂效果不明显。利用因子分析法结合修复效果和修复速度综合评价,菌剂效果依次为:A菌剂>B菌剂>C菌剂>D菌剂。A菌剂能较快适应护仓河底泥环境,经过22 d处理,对底泥有机质、全氮和全磷的去除率分别为39.11%,35.52%和43.67%,而且没有对上覆水引起显著的二次污染。天津护仓河生态修复工程宜将投菌法与其他工程手段联用,从而达到水环境生态修复的目的。

  2017年08期 v.45;No.342 1-5页 [查看摘要][在线阅读][下载 431K]
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生物化工

• 海藻酸盐对CS-GP可注射水凝胶温敏性能的影响

  李君妍;温惠云;杨华;许宁侠;潘士印;魏荣;黄赛朋;贾朝;薛伟明;

  针对干眼症临床治疗对泪点栓产品的研发需求,文中利用壳聚糖(CS)与β-甘油磷酸钠(GP)可在37℃发生温敏相变形成凝胶的特性,采用生物相容性优良的海藻酸钠(SA)为共混材料,改进CS-GP凝胶存在温敏相变时间较长、机械强度差、易于溶胀和降解、热稳定性差等问题,并采用扫描电子显微测试、红外光谱分析、热重分析、压缩弹性模量和流变性能分析等方法对复合凝胶性能进行了表征。结果表明:制备的复合溶胶在37℃环境可快速相变形成具有多孔网络结构且强度适宜的凝胶,可注射性良好。当CS质量浓度为25 mg/mL,GP质量浓度为600 mg/mL,V(CS)∶V(GP)=4.5∶1时,添加40 mg/mL SA可将CS-GP-SA复合凝胶的相变时间调控为10 s以内,压缩弹性模量为67 k Pa,损耗模量G″和储能模量G'值比为0.003 1,平衡溶胀率为5%,置于模拟泪液中48 d时的质量残留率为61%。凝胶性能可以满足泪道栓塞的应用需求。

  2017年08期 v.45;No.342 6-11页 [查看摘要][在线阅读][下载 959K]
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传质过程及设备

• 泡沫铁铬镍规整填料的性能实验研究

  袁萍;魏峰;陈欣元;刘洋;史晓平;陶金亮;

  为了考察泡沫铁铬镍规整填料的性能,对电沉积法制备的泡沫铁铬镍规整填料进行了流体力学和传质性能实验。结果表明:泡沫铁铬镍规整填料的压降随F因子和喷淋密度的增大而增大,液泛点的Ff因子达到2 m/(s·kg~(0.5)·m~(1.5))以上,且每米填料的理论板数达到3块板以上。相比铸造法制备的泡沫铝和泡沫碳化硅规整填料,泡沫铁铬镍规整填料的压降低、持液量小、操作弹性大,其传质性能与传统规整填料M250Y和BX500相当。在实验基础上,拟合了泡沫铁铬镍规整填料的压降关联式和液泛气速关联式,为今后的工业化设计提供指导。

  2017年08期 v.45;No.342 12-16+26页 [查看摘要][在线阅读][下载 462K]
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• 三叶膨胀管管内传热与阻力特性研究

  刘世杰;朱冬生;

  通过搭建单管换热性能实验装置,对三叶膨胀管管内传热与阻力特性进行了测试。以实验测试结果为基础,对数值计算模型的可靠性进行了验证,采用FLUENT软件对不同规格参数的三叶膨胀管管内传热与阻力特性进行了数值研究。模拟计算结果表明,三叶膨胀管管内的强化传热机理主要是由于管内特殊的螺旋通道,使得流体呈现出三维纵向旋流的流动形态,管内产生了垂直于主流方向上的二次流,二次流主要分布在换热管的3个膨胀区,二次流的产生促进了流体间的径向混合,增强了对壁面换热边界层的扰动。在文中研究范围内,三叶膨胀管的传热性能和摩擦阻力随着扭距的减小而增大,随着内切圆直径的减小而增大,随着过渡圆弧直径的减小,先减小后增大。

  2017年08期 v.45;No.342 17-21页 [查看摘要][在线阅读][下载 907K]
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• 副盐对湿法脱硫的影响

  岳金彩;张文;程华农;郑世清;

  Na_2CO_3-NaHCO_3缓冲溶液作为脱硫液脱除水煤气中H_2S过程中,不可避免地生成Na_2S_2O_3,Na_2SO_3,NaSCN等副盐。通过配制不同副盐含量的脱硫液,考察了副盐对p H值、密度、黏度及表面张力等物性的影响和不同温度下副盐对NaHCO_3溶解度的影响,在填料塔中研究了副盐含量对脱硫液吸收H_2S传质系数KGa的影响。结果表明,随着副盐含量的增大,脱硫液p H值减小,密度、黏度及表面张力增大,这些物性的改变导致气液传质系数KGa减小;随着副盐含量的增大,NaHCO_3饱和溶解度下降,易出现NaHCO_3析出堵塔问题,使可供操作的脱硫液密度区间变小。

  2017年08期 v.45;No.342 22-26页 [查看摘要][在线阅读][下载 348K]
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化工热力学

• CO₂二元混合物压缩/引射制冷循环性能研究

  李敏霞;吕岩;李双俊;

  引入CO_2混合物以及利用压缩/引射制冷循环,能有效提高其系统循环效率。建立了两相流引射器系统,采用均相流的索科洛夫理论、Eames等理论及热力学方法中两相流引射器模型进行分析,通过与文献中的实验结果对比,确定热力学方法在两相流引射器的设计计算中较为接近实际。基于热力学方法对CO_2/R32(质量比40/60)、CO_2/R41(质量比20/80)两类二元非共沸混合工质压缩/引射制冷循环系统的效率进行分析,发现带引射器比不带引射器时效率分别提高了30%和20%,而且通过引入混合物改善物性后的系统效率可以比纯工质CO_2系统效率提高50%以上,同时证明了CO_2/R32的效果要好于CO_2/R41。

  2017年08期 v.45;No.342 27-32页 [查看摘要][在线阅读][下载 288K]
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• 新型制冷工质HFO-1234ze(E)蒸气压方程

  李善星;任楠琳;

  为了更完善地认识新型制冷剂HFO-1234ze(E)的热物性,在公开发表的HFO-1234ze(E)饱和蒸气压实验数据的基础上,通过仔细分析各个实验数据的精确程度,筛选出一套由118组数据点组成的综合数据,经过拟合得到一系列蒸气压方程,对比各个方程对拟合数据的绝对偏差和相对偏差,得到一个适用范围较宽(232.990—380.002 K)且精度良好的四项Wanger型HFO-1234ze(E)蒸气压专用方程。该方程对拟合数据的平均相对偏差为-0.02%。同时,通过新方程计算得到HFO-1234ze(E)的正常沸点以及偏心因子,可以供物性计算和工程运用,具有较高的实际应用价值。

  2017年08期 v.45;No.342 33-36+48页 [查看摘要][在线阅读][下载 318K]
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化工流体力学

• 小波分析方法在喷动床流型识别中的应用

  崔娜娜;刘燕;张铭元;邓会宁;张伟;杜亚威;

  在直径150 mm、静床层高280 mm的柱锥形喷动床中,采用平均粒径为1 mm、密度为2 770 kg/m~3的刚玉球为实验固相,采集不同气速下无导流管和带开孔导流管喷动床中的压力信号,通过小波分析与功率谱相结合的方法表征柱锥形喷动床的流型转变。首先利用平均压力法测得本实验条件下无导流管和带开孔导流管喷动床的最小喷动速度分别为0.57,0.50 m/s,然后采用Daubechies2小波对压力信号进行7层小波分解得出能反映喷动床流动特性的主频信号,再对主频信号进行功率谱分析。结果表明:无导流管和带开孔导流管喷动床的主频分别出现在D3(6.25—12.5 Hz)和D2(12.5—25 Hz)频段,且主频信号的功率谱图可以表征喷动床的3种流型:固定床、稳定喷动和不稳定喷动;开孔导流管喷动床的操作弹性(1<u_g/u_(ms)<1.23)明显比无导流管喷动床的操作弹性(1<u_g/u_(ms)<1.12)大。

  2017年08期 v.45;No.342 37-41+59页 [查看摘要][在线阅读][下载 610K]
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• 双通道气流式MTP反应喷嘴雾滴粒径分布的研究

  庄壮;梁健;罗春桃;匡建平;雍晓静;张世程;

  雾化喷嘴的性能直接取决于索泰尔平均粒径SMD、雾滴粒径分布PSD和雾滴覆盖直径DCD。利用冷模实验,以双通道气流式MTP反应雾化喷嘴为研究对象,考察了喷嘴结构与雾化性能之间的关系,研究了具有不同旋流结构的喷嘴在不同气液比q_(mG)/q_(mL)下SMD,PSD及DCD之间的变化规律。结果表明,旋流槽尺寸与结构、液相通道内径dL对SMD,PSD和DCD具有显著地影响。当喷嘴结构参数为:旋流通道数n=2,旋流通道尺寸b×h=0.5mm×1.0 mm,液相通道内径dL=1.0 mm时,随着q_(mG)/q_(mL)由8.70增加至20.32,喷嘴对应SMD由20.02μm降至17.88μm,雾滴粒径分布介于9.91μm和48.8μm之间,特征中径D_(0.5)达到21.45μm。当n=3,b×h=1.5 mm×2.0 mm和2.0 mm×2.0 mm,dL=2.5 mm时,SMD随着q_(mG)/q_(mL)的增加分别由62.48μm降至58.89μm,由63.02μm降至59.39μm,雾滴粒径分布变宽,介于34.3μm和111.6μm之间,D_(0.5)达到64.02μm。当n=4,b×h和dL保持不变时,PSD和D_(0.5)基本不变,SMD随气液比q_(mG)/q_(mL)的增加由64.07μm变至60.65μm。而且,DCD由φ640mm增至φ800 mm。

  2017年08期 v.45;No.342 42-48页 [查看摘要][在线阅读][下载 441K]
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反应工程

• 基于响应面分析法的CO₂-CH₄催化重整工艺优化

  郭宏垚;李冬;张旭;雷雄;王小静;李稳宏;

  文中开展了对CO_2-CH_4催化重整制备合成气的工艺过程研究,以使用最广泛的负载型Ni/γ-Al_2O_3为催化剂,以CO_2的转化率和H_2/CO比为评价指标,利用单因素实验对CO_2与CH_4的转化率及产物H_2/CO的比例进行分析,得到适合F-T合成的低H_2/CO比的合成气。利用Box-Behnken响应面法对CO_2的转化率及H_2/CO比进行优化,得到双响应值下的最佳工艺条件为:CO_2/CH_4摩尔比为1.70,进料空速为8 227.78 h~(-1),反应温度为728.77℃。在双目标下,CO_2最大转化率与最小H_2/CO比分别为87.83%和0.949。在此条件下进行5次平行实验,得到CO_2转化率与H_2/CO比分别为87.89%和0.949。

  2017年08期 v.45;No.342 49-53+59页 [查看摘要][在线阅读][下载 341K]
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• 钾长石助熔磷矿石碳热反应热力学分析与评价

  耿锐仙;夏举佩;杨劲;郑森;

  文中根据电炉法生产黄磷原理和钾长石的矿物结构,提出用钾长石替换硅石作为造渣助熔剂的观点,并通过热力学分析,结合炉渣特征温度测定和流动性模拟实验,以探明钾长石替代硅石用于电炉法黄磷生产助熔的效果。热力学计算表明,钾长石较硅石助熔时起始反应温度可降低244℃;用CaO替换磷矿分解产物,按生产酸度条件测定不同助熔剂下体系的特征温度,钾长石体系灰熔融物的流动温度比硅石降低96.2—114.3℃;酸度值均为0.9,1 200℃下相同质量混合物熔融后,钾长石-CaO体系的摊开面积是硅石-CaO体系的1.54倍,说明钾长石-CaO体系形成的炉渣黏度更低、流动性更好。综上所述,钾长石比传统的硅石助熔效果更好,排渣更容易,对电炉法黄磷生产的节能降耗具有十分重要的意义和实际应用价值。

  2017年08期 v.45;No.342 54-59页 [查看摘要][在线阅读][下载 258K]
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化工工艺

• 联产甲基叔丁基醚和叔丁醇的工艺模拟研究

  李鹏辉;崔秋娟;雷洁琼;刘燕;王领;

  文中提出了一种联产甲基叔丁基醚和叔丁醇的新工艺。新工艺不但可以同时生产MTBE和TBA,而且避开了TBA和水共沸难分离的问题,省去了萃取甲醇水的精馏过程等特点。选用NRTL活度系数法和修正了的SRKM状态方程法对其进行工艺流程模拟,首先对其各个单元进行模拟,对其主要操作参数进行灵敏度分析和优化,分别确定醇化反应器、醚化反应器、催化精馏塔、甲醇萃取塔、MTBE和TBA分离塔的操作压力、温度、塔的进料位置、回流比等操作参数,然后对整个联产工艺作全流程模拟并优化,分别得到纯度(质量分数)为99.5%MTBE和99.9%TBA产品,混合C_4中异丁烯转化率为99.9%。

  2017年08期 v.45;No.342 60-67+73页 [查看摘要][在线阅读][下载 493K]
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化工过程控制

• 6种常规搅拌器的剪切性能研究

  吴梦楚;吴长松;梁佳赟;雷雨田;杨斌;

  不同搅拌工况下剪切性能的需求是选用搅拌器的一个重要指标,文中基于对常规的6种搅拌器流场的CFD模拟,计算了搅拌器各自的剪切性能量纲一数C_3,分析了搅拌流场中剪应力的累计概率分布及统计平均结果。二者对比发现:从宏观平均效果上看,搅拌器剪切性能满足直叶桨>斜叶桨,圆盘涡轮>开启涡轮>桨式;而剪应力极大值影响作用则是直叶圆盘涡轮>斜叶圆盘涡轮>直叶桨式>斜叶开启涡轮>直叶开启涡轮>斜叶桨式。因此,对剪切作用敏感的搅拌过程,在采用常规的搅拌器剪切性能评价的基础上,还需要充分考虑搅拌流场中剪应力极大值的影响,合理选用搅拌器。

  2017年08期 v.45;No.342 68-73页 [查看摘要][在线阅读][下载 1003K]
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化工安全

• 超临界状态下轻烃介质火灾工况泄放量的确定

  汪洋;高珊;方君;

  以丙烷进料保护罐为例,讨论一种有效的方法确定一个充满轻烃的液相容器在火灾情况下,达到超临界状态后的泄放量。文中分别采用手算模型和计算机动态模拟模块确定该工况下的动态泄放量。将传统方法计算数据与上述2个方法得到的泄放量数据进行比较,传统方法比2个动态方法得到的火炬排放量超出约30%。合理地使用动态方法确定泄放量可有效地避免设置过度的火炬管网尺寸,同时通过动态方法还可为安全阀的选型提供参考。

  2017年08期 v.45;No.342 74-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 238K]
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