过程工程学报

Select

1. Cu基催化剂表面改性及其催化二氧化碳加氢制甲醇性能研究

杨强王刚李春山

过程工程学报 2024, 24 (10): 1166-1176. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224059

摘要（763）

HTML （21）

PDF （3618KB）（316）

开发CO2加氢制甲醇高效Cu基催化剂对循环利用该温室气体具有重要意义。工作通过共沉淀、后浸渍法制备了系列助剂(Mn, In, Mo, Mg, Zr)改性的Cu/ZnO/Al2O3 (CZA)催化剂，并用固定床反应器评价了其CO2加氢制甲醇催化性能。采用CO2-TPD、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和H2-TPR研究了金属改性助剂对CZA物理化学性质的影响。此外，通过原位红外漫反射光谱表征揭示了CO2加氢制甲醇反应机理。结果表明，Mn改性CZA催化剂具有良好的还原性能、优异的CO2吸附能力和适宜的Cu+/Cu0比，恰当的Cu+/Cu0比例可促进甲氧基的稳定与转化，从而产生更多的甲醇。金属改性有助于增强铜与载体的相互作用，促进催化剂还原，抑制活性铜组分聚集。与未经处理的CZA催化剂相比，Mn改性催化剂表面具有更多中强碱性位点，有助于吸附更多的CO2，进一步加氢形成甲酸盐、甲氧基等中间体。CZA和改性CZA上CO2加氢生成甲醇反应机理遵循甲酸盐途径，甲氧基是关键中间体。Mn改性CZA催化剂由于较强的金属-载体相互作用，催化剂表面Cu纳米颗粒解离H2能力得到提高，载体中存在的间隙H有助于甲酸盐物种的产生，消耗的间隙H由表面Cu纳米颗粒解离出的H原子补充。改性催化剂中的间隙H存在和解离H2能力提升加速了中间物种的形成与转化，促进甲醇的生成。

相关文章 | 多维度评价

Select

2. 气液两相流体系下微反应器技术研究进展

叶欣然吴赞王海鸥樊建人

过程工程学报 2024, 24 (9): 1001-1015. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224035

摘要（444）

HTML （24）

PDF （3984KB）（274）

微反应器具有传热传质效率高、反应参数控制严格、易于放大、安全性能好等优势。微反应器技术与气液多相催化反应的结合是开发高效且可持续的化工生产技术重要手段。气液多相催化微反应器集成了催化反应和微反应器技术的优点，在化学合成中具有广泛的应用前景。根据非均相催化剂固定方式，气-液-固三相催化微反应器可以分为壁面负载式微反应器和填充床式微反应器。微反应器中多相流的流动和物质传递都会对微反应器性能产生影响，研究微反应器的气液两相流问题有利于指导高性能微反应器的设计和应用。本工作首先回顾了微反应器技术的特点，介绍了微反应器的结构优化方案，简述了微反应器中的气液两相流流型、传质特点和气泡破裂动力学。随后重点讨论了多相催化微反应器的应用实例以及面临的挑战。最后，结合以往的微反应器研究，对于未来气液两相体系下微反应器技术面临的挑战和发展趋势进行了展望。

相关文章 | 多维度评价

Select

3. 锂云母提锂技术研究进展

杨泓钟巍钟发平赵佳慧李栋张磊郭学益

过程工程学报 2024, 24 (11): 1251-1262. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224019

摘要（414）

HTML （14）

PDF （1677KB）（157）

锂及其化合物是现代工业不可或缺的材料，在电池、陶瓷、润滑剂等领域有着重要应用。尽管我国含有丰富的锂资源，但大部分赋存于盐湖卤水中，受资源禀赋和地理位置气候的限制，其产能无法满足我国新能源产业快速发展的需求，矿石提锂已成为重要的锂产品来源。江西宜春地区拥有我国最大的伴生锂云母资源，开发利用其中锂云母资源对保障我国锂资源的可持续发展具有重要意义。本工作综述了现有锂云母提锂工艺的原理和优缺点，在对现有方法的认识基础上，对酸法、碱法和盐法等典型锂云母提锂工艺进行了总结和评价，其中酸法工艺较为成熟，但存在浸出液除杂困难、提锂效率低和设备腐蚀问题；碱法工艺虽然提锂效率高，但其反应机理尚未明晰，废渣难以利用；盐法工艺虽然对锂的选择性高、工艺简单，但也存在能耗高、渣量大的问题。锂云母提取工艺的发展方向应致力于多种技术协同处理，实现有价元素高效、经济和环保的提取，为此提出了一些工艺改进的措施，旨在为未来工艺的研究、开发、优化和工业应用提供参考。

相关文章 | 多维度评价

Select

4. 高炉煤气中H₂S在羟基氧化铁上的吸附氧化机理研究

刘旭东李玉然彭书雯刘利徐文青朱廷钰

过程工程学报 2024, 24 (12): 1417-1424. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224002

摘要（310）

HTML （2）

PDF （4860KB）（69）

采用沉淀法制备了羟基氧化铁(α-FeOOH)吸附剂，利用固定床-气相色谱联用平台测试了其对H2S的吸附容量，发现其硫容达到了63.8 mg/g，测试了O2和H2O对硫容的影响，发现二者均存在最佳浓度，在选定条件下O2和H2O最佳浓度分别为0.3vol%和3vol%。采用XRD, XPS, TG和CO2-TPD等表征了吸附剂的理化性质及含硫组分的赋存形态，发现α-FeOOH吸附H2S后硫物种主要为硫单质和硫酸盐(SO42-)。通过预吸附氧气的方式分析了O2在反应中的作用，吸附态的氧促进硫单质形成，气态的O2存在会增加SO42-的比例。通过原位漫反射红外光谱测试了H2S吸附的中间产物，H2S在α-FeOOH表面吸附与晶格氧或羟基结合生成HS-，HS-被Fe3+氧化发生电子转移生成硫单质或者被O2氧化生成SO42-。本工作为吸附剂优化制备及高炉煤气净化技术应用提供了理论依据。

相关文章 | 多维度评价

Select

5. 湿法磷酸中铝铁杂质深度萃取脱除工艺及机理研究

戴友志朱干宇孟子衡李会泉徐成金孙国新李防贺雷张永芳

过程工程学报 2024, 24 (10): 1241-1250. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224056

摘要（292）

HTML （5）

PDF （4480KB）（137）

湿法磷酸工艺生产的磷酸产品杂质种类多、含量高，制约后端应用。湿法磷酸深度净化技术可以实现湿法磷酸短流程直接制备磷系新能源材料，是磷化工领域内的研究热点和前沿。本工作采用溶剂萃取法进行湿法磷酸中铝铁的萃取分离，研究了不同萃取剂、萃取剂含量、萃取时间、萃取温度、萃取O/A比(萃取相与磷酸体积比)和萃取级数对磷酸中铁铝杂质萃取分离效果的影响规律，筛选出最优条件：N,N-N-正辛胺二亚甲基苯基膦酸(OADMPPA)萃取剂、萃取剂含量20wt%、萃取时间3 min、温度25℃、单级O/A比1:1、错流3级萃取，最优萃取条件下，Al, Fe萃取率分别为54.5%和99.6%，磷酸中铝和铁含量分别由0.857wt%和0.175wt%降至0.717wt%和0.015wt%，MER值(磷酸中铝铁镁对应氧化物含量之和与五氧化二磷含量比)由9.037%降至7.227%。随后，针对O/A比1:1单级萃取条件下得到的负载Al, Fe的萃取剂，进行反萃工艺优化，筛选出草酸铵为最优反萃剂，优化的反萃条件：温度25℃、错流5级反萃、单级O/A比2:1、反萃时间15 min、反萃剂浓度0.2 mol/L，在优化反萃条件下，负载萃取剂Al, Fe的反萃效果分别达96.4%和88.3%，基本实现负载萃取剂Al, Fe有效反萃。最后开展了萃取剂铝铁萃取机理研究，通过对萃取过程中化学计量数计算、傅里叶红外分析，明确萃取过程中1分子Al和1分子Fe分别与1.5分子和2分子OADMPPA萃取剂结合，作用官能团为P=O和P-O-H键，同时，Al, Fe的萃取过程存在竞争机制，Fe更易被萃取。

相关文章 | 多维度评价

Select

6. 基于药物-辅料相互作用的药物释放机制研究进展

宋坤旺丁叶薇沈忱吴昊旻吉远辉

过程工程学报 2024, 24 (10): 1127-1136. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224021

摘要（284）

HTML （22）

PDF （840KB）（83）

药用辅料称为“非活性成分”，是药物制剂中除药物活性成分以外的其他组分，药用辅料是药物制剂中不可或缺的重要组成部分，其会通过形成药物-辅料相互作用等方式显著影响药物制剂的释放性能，对于药物制剂的有效性和安全性影响至关重要，高端制剂的发展也对辅料提出更高要求，因此需要剖析高端制剂中辅料对药物制剂质量影响的机制。辅料的加入可以增强药物活性成分的释放度和生物利用度、提高并维持药物的稳定性、实现药物的可控靶向释放以及充当掩味剂和甜味剂，提高药物的生物利用度和患者的服药依从性，但愈来愈多的研究表明辅料会产生生理活性而影响药物药代动力学，引起过敏或不耐受等不良反应，大量摄入辅料也可能通过与药物形成相互作用从而抑制药物释放。本工作从药物-辅料相互作用角度，简述了常用的辅料对药物释放的影响机制，如聚合物、介孔二氧化硅，同时归纳了基于药物-辅料相互作用的数学模型、分子模拟及机器学习等手段深入揭示辅料调控药物释放机制的研究进展，并提出未来药用辅料数据库建立的发展方向，为高通量筛选合适的药用辅料、确定最佳载药量和辅料添加量以及选择合适生产工艺提供数据支撑和理论指导。

相关文章 | 多维度评价

Select

7. 碳酸氢钠改性生物炭的制备及其吸附水中卡马西平的机理分析

张继欢张晋玮武文龙林嗣强李燕丁磊

过程工程学报 2024, 24 (9): 1106-1119. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223363

摘要（270）

HTML （16）

PDF （2886KB）（419）

本研究以农业废弃物丝瓜络为原材料，采用碳酸氢钠为活化剂，通过浸渍-热解法制备出了可高效吸附水中卡马西平(CBZ)的碳酸氢钠改性生物炭(SBC)，并通过表征手段分析了其表面形貌、孔径分布、官能团、石墨化程度等物理化学特征。通过批量实验研究了温度、投加量、pH等因素对SBC吸附水中CBZ的影响。结果显示，相比原始生物炭(BC)，SBC有着更高的比表面积531.43 m2/g和更丰富的孔径结构。CBZ的去除效率随着SBC投加量的增加而增加。溶液pH对CBZ去除的影响不明显。Sips模型可以更好地描述SBC对CBZ的吸附平衡规律，在298 K时的吸附容量可达125.52 mg/g。热力学分析表明SBC对CBZ吸附为自发吸热过程，且以物理吸附过程为主。通过对SBC的位点能量分布分析和密度泛函理论分析进一步探究了SBC对CBZ的增强吸附机理。结果显示氢键、π-π电子受体-供体和孔填充作用参与了SBC吸附CBZ的过程。甲醇可有效再生吸附饱和的SBC，经过四次吸附脱附循环后，SBC对CBZ的吸附量仍保持在68.132 mg/g。本工作以农林废弃物丝瓜络为炭源制备生物炭去除水中污染物，为同时实现农业废弃物资源化和消减环境污染提供了一条可行途径。

相关文章 | 多维度评价

Select

8. SiO/C浆料稳定性及半干法匀浆工艺研究

刘峰卢诚

过程工程学报 2024, 24 (9): 1080-1087. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223365

摘要（268）

HTML （8）

PDF （4869KB）（157）

硅负极因其极高的比容量成为高能量密度锂电池的研究热点，目前硅氧已实现批量生产和应用。锂离子电池的性能、寿命和一致性与其电极性能直接相关，匀浆是电极生产中的关键工序。本工作研究了硅氧碳负极(SiO/C)浆料的稳定性并考察了半干法匀浆工艺，对比了碳含量分别为1.6wt%和3.1wt%的SiO/C-1和SiO-2在水系浆料中的稳定性。SiO/C-1在水中产气明显，原因为Si在碱性条件下与H2O反应生成H2，而SiO/C-2浆料无产气，浆料和极片状态较好。SEM, EDS, TEM等表征结果表明SiO/C-2表面存在厚度20~30 nm均匀的碳包覆层，可阻隔水分并提高稳定性。为提高硅负极浆料稳定性并提高匀浆效率，研发了半干法匀浆工艺，对浆料固含率、黏度、细度、流变、产气等参数进行了测试，对极片剥离力、电阻、电镜下的微观形貌以及电池循环性能进行了考察，结果表明优化后的半干法匀浆工艺制得的浆料固含量为51.8wt%，黏度为4900 mPa?s，细度为20 μm，浆料静置24 h后黏度为10 000 mPa?s，浆料48 h基本无产气，制作负极片剥离力为15 N/m，电阻率为0.106 Ω/cm，搭配高镍NCM(Ni9)制作的330 Wh/kg软包电池高温循环寿命可达800周，明显优于普通湿法工艺。

相关文章 | 多维度评价

Select

9. 基于人工神经网络的流化床流场演化模拟

吴雪岩史天乐李飞于三三卢春喜王维

过程工程学报 2024, 24 (8): 904-913. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224006

摘要（260）

HTML （12）

PDF （9961KB）（197）

计算流体动力学(CFD)是一种模拟流化床中复杂气固流动的常用方法，此方法计算效率较低，而人工神经网络(ANN)模型能克服这一缺点，实现高效计算。本工作结合CFD与人工神经网络，发展了一种快速获得流化床内流场演化的人工神经网络模型。该模型对颗粒浓度、气体压力和气固两相速度构建了不同的网络结构，以多相质点网格(MP-PIC)方法模拟流化床得到的结果作为数据集进行训练。验证结果表明，该人工神经网络模型成功实现了对流化床中的颗粒浓度、气体压力和气固两相速度的预测。在精度方面，三种网络结构模型均可准确预测一个时间步长的流场数据，在进行长时间流场预测时仍存在误差。在计算效率方面，人工神经网络模型的计算速度约为MP-PIC方法的13 000倍。

相关文章 | 多维度评价

Select

10. 硝酸体系电解精炼制备高纯铜

李梦阳徐亮葛涛何瑞韩晓雨杨成赵卓

过程工程学报 2024, 24 (8): 955-963. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223333

摘要（260）

HTML （5）

PDF （2577KB）（147）

高纯铜具有优良的延展性、导热性、导电性及较为稳定的化学性质，在半导体材料、光电子等领域应用广泛。本研究采用硝酸体系作为电解质，以4N金属铜为原料，一步电解精炼制备纯度为5N的高纯铜，系统研究了H2O2添加量、电流密度、电解液pH、Cu2+浓度等因素对电解过程的影响。结果表明，硝酸体系电解精炼制备高纯铜的最佳工艺条件为Cu2+浓度为80 g/L、pH=1.0、H2O2加入量为0.10 mL/100 mL、电流密度为200 A/m2。在该条件下进行电解精炼，阴极沉积的高纯铜表面光滑平整，电流效率达到97%以上。对最佳条件下获得的阴极产物进行ICP-MS检测，其中S, Ni, Se, As, Sb, Pb, Bi等常见杂质元素含量均符合5N高纯铜的国家标准。

相关文章 | 多维度评价

Select

11. 基于压电响应的石墨相氮化碳材料的抗菌性能

马文峻王笑泽张婧坤陈运法

过程工程学报 2024, 24 (11): 1364-1374. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224098

摘要（244）

HTML （6）

PDF （7455KB）（80）

二维石墨相碳氮化物(g-C3N4)因具有规则分布的非中心对称孔，可以产生压电响应而在抗菌领域得到了广泛关注。本研究设计制备了两种含氧官能团包括羟基和羧基化的二维g-C3N4材料。研究表明，含氧官能团改性后g-C3N4的结构保持较好。压电响应力显微镜(PFM)测试证实了这些复合材料具有不均匀的表面电位分布且羟基化和羧基化材料压电性能均有显著提高。活性氧物种测试结果显示羧基化材料表现出了较强的超氧阴离子(?O2-)信号但是羟基化材料并未表现出自由基信号。这可能是由于羧基基团具有比羟基更强的吸电子能力，在压电场下促进了电子-空穴对的分离并增强了材料俘获电子的能力，俘获的电子再还原周围的吸附氧产生了大量?O2-。体外抗菌测试显示，?O2-诱导的氧化应激与物理切割相结合，对大肠杆菌的抗菌率达到了5log (99.999%)，对金黄色葡萄球菌的抗菌率达到了4log (99.99%)，超过了纯相g-C3N4和羟基化g-C3N4-H。这些发现突出了含氧官能团改性g-C3N4材料的抗菌潜力，可作为光限制环境中有希望的候选抗菌材料。

相关文章 | 多维度评价

Select

12. 氯化胆碱-乙二醇低共熔溶剂电化学回收废白铜制备高纯铜

李泓达汝娟坚程明强

过程工程学报 2024, 24 (10): 1222-1229. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224041

摘要（225）

HTML （4）

PDF （1783KB）（34）

以摩尔比为1:2的氯化胆碱-乙二醇低共熔溶剂(ChCl-EG DES)为电解液，废白铜为阳极，钛片为阴极，在363 K和0.1~0.5 V槽电压下对废白铜进行电解分离，在阴极获得了高纯铜(Cu)。电化学测试表明，在ChCl-EG DES中金属铜溶解后以Cu(I)形式存在，0.5~2.5 mol/L CuCl浓度范围内Cu(I)的还原是一个准可逆过程。测试了Cu在低共熔溶剂中的动电位极化曲线，计算得出阳极溶解的表观活化能Ea仅为28.361 kJ/mol，表明Cu在ChCl-EG DES中的溶解过程受扩散控制。研究了杂质金属在溶解过程中的阳极极化曲线，结果表明，Sn最先被溶解进入到溶液中，而Ni和Fe的溶解电位均正于Cu，则以阳极泥的形式进行回收。电解实验发现，当槽电压升高时，直流电耗和电流效率均随之增加。当槽电压为0.5 V时，电化学回收废白铜的电流效率高达97.20%，直流电耗为216.94 kWh/t。在较高槽电压下(0.3~0.5 V)，阴极铜的形貌为粒径30~50 μm的不规则块状，在0.4 V时获得的铜纯度高达99.95wt %。

相关文章 | 多维度评价

Select

13. 基于低浓度甲烷富集的变压吸附工艺流程优化模拟

邱明俊李小敏尚华杨江峰李晋平

过程工程学报 2024, 24 (8): 884-893. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224042

摘要（219）

HTML （3）

PDF （4718KB）（132）

甲烷富集是开发利用低浓度煤层气的必要措施，变压吸附技术以其低能耗、低成本成为研究热点。基于Aspen adsorption流程模拟软件研究了氮气选择性吸附剂MIL-100(Cr)和甲烷选择性吸附剂Silicalite-1在常规双塔六步真空变压吸附(VPSA)工艺和增加缓冲罐优化的VPSA工艺下富集低浓度甲烷的过程。模拟结果表明增加缓冲罐优化的VPSA工艺可以有效提升甲烷回收率，在MIL-100(Cr)上甲烷回收率提升表现优于Silicalite-1。采用单次循环效率综合指标定量分析了吸附剂类型和工艺对甲烷富集效果的影响，增加缓冲罐优化的VPSA工艺在MIL-100(Cr)吸附剂上的单次循环效率提升超过30个百分点，Silicalite-1吸附剂单次循环效率降低1个百分点。综合分析表明Silicalite-1吸附剂适用于常规VPSA工艺富集低浓度甲烷，而MIL-100(Cr)吸附剂更适合增加缓冲罐优化的VPSA工艺富集低浓度甲烷。

相关文章 | 多维度评价

Select

14. 基于CFD-DEM的新型挡板式移动床反应器内Ca(OH)₂/CaO热化学储能过程模拟

陈简一许闽仝仓黄彩凤淮秀兰

过程工程学报 2024, 24 (8): 894-903. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224048

摘要（218）

HTML （7）

PDF （11216KB）（129）

Ca(OH)2/CaO热化学储能技术因其高储能密度和低成本等优势而备受关注，被认为是一种具有潜力的新型储能技术。普通的固定床反应器存在Ca(OH)2颗粒储热速率过低的问题，为改善储能速率，引入了一种挡板式移动床结构，并采用计算流体力学与离散元耦合方法(CFD-DEM)对重力作用下移动反应床内Ca(OH)2颗粒的储热过程进行了研究。相比多孔渗流模型，CFD-DEM更接近真实的流动情况，能提供颗粒尺度的物理信息。结果表明，相同条件下移动床能获得比固定床更高的储能速率，证明了将移动床用作热化学反应器的可行性；移动床内挡板的引入能有效延长颗粒在反应器中的停留时间，从而提高反应器的储能速率与能源利用率，但也会增加气体侧的压降。提高反应器进口气体温度能提高储能速率；在一定范围内提升进口气体流速可提高储能速率，但过高的流速可能引起堵塞，导致储能速率降低；进口固体流量存在最优值，使反应床的总储能速率最高。

相关文章 | 多维度评价

Select

15. 轻烃和二氧化碳水合物生成动力学促进剂研究进展

杨晓梅肖朋孙长宇陈光进

过程工程学报 2024, 24 (10): 1137-1148. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223332

摘要（217）

HTML （5）

PDF （1331KB）（107）

深海水合物法碳封存是一种极具应用前景的碳封存方法。二氧化碳水合物的生成是水合物法碳封存的基础，然而自然条件下气体水合物的生成速率极低。在强化气体水合物生成的各种方法中，使用动力学促进剂已被证实最为高效。尽管大量轻烃水合物动力学促进剂已被广泛而深入地研究，但它们并不一定适用于二氧化碳水合物。为了找出适合二氧化碳水合物生成的动力学促进剂，有必要对二氧化碳水合物促进剂和轻烃水合物促进剂加以区分。本工作针对轻烃水合物和二氧化碳水合物分别综述了动力学促进剂的发展历程及研究现状，对比分析了不同动力学促进剂对同种水合物、同种促进剂对上述两类水合物的作用效果，揭示了动力学促进剂对轻烃水合物和二氧化碳水合物强化效果的差别。基于动力学促进剂研究进展及存在的问题，对动力学促进剂强化不同水合物生成的机理研究、促进剂评价标准建立、水合物生成热移除强化、水合物生成强化效果的进一步提升进行了展望，以期为水合物法碳封存的实施提供新的思路。

相关文章 | 多维度评价

Select

16. Kenics型静态混合器强化NaOH溶液吸收CO₂的实验分析

禹言芳于恒磊孟辉波张埔瑜

过程工程学报 2024, 24 (10): 1149-1157. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224110

摘要（215）

HTML （7）

PDF （2644KB）（123）

碳达峰和碳中和的“双碳”目标一直备受关注，目前二氧化碳排放过多导致的全球变暖问题十分严重。为了缓解全球生态问题，需要对CO2捕集技术进行研究与开发。为丰富静态混合器在CO2吸收领域的应用，将Kenics型静态混合器(KSM)作为强化反应设备。基于氢氧化钠溶液与二氧化碳(NaOH-CO2)体系，对KSM和空管两种结构下不同采样位置及气液流率的CO2吸收效率进行分析对比。使用自动电位滴定法对CO2吸收效率进行测量。结果表明，在气相流率(QG)为6 L/min，液相流率(QL)为17 L/min，采用KSM的CO2最大吸收效率比空管结构提高了72.3%。一定QG下，空管结构的CO2的吸收效率随QL增加而下降，而管道内装有KSM元件时，CO2的吸收效率随QL增大而上升。对KSM结构的体积能量耗散率(ε)进行分析，管道装备KSM元件时，CO2吸收效率达90%以上，最小ε=4.85 m2/s3。在管道Z1到Z2段，当QG=6 L/min时，气液混合总流率(QT)从20 L/min增至22 L/min，ε增大了14.7%。当QL=14 L/min时，QT从20 L/min增至22 L/min，ε增大了7.83%。ε受QL影响大于QG，在管道Z1到Z2段，系统能量消耗及反应较为剧烈。达西摩擦系数(f)随液相表观流速(UL)和气相表观流速(UG)增加均出现下降趋势。基于实验数据拟合得到UG, UL和f之间的经验关联式，R2=0.999，关联式偏差为-0.88%~0.82%。

相关文章 | 多维度评价

Select

17. 喷射器制备微气泡研究进展

乔勉宫源王兰英杨卓李春雷田玉琴岳文菲

过程工程学报 2024, 24 (12): 1375-1386. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224165

摘要（212）

HTML （7）

PDF （5489KB）（104）

喷射器可快速实现气液混合并生成大量微气泡，且设备成本低，能效高，适用于规模化工业实践。喷射法生成微气泡的尺寸分布较宽，而喷射器结构参数及操作条件对微气泡尺寸的影响显著。基于以上因素，归纳了微气泡尺寸的变化规律：减小混合段长度和直径，增大扩散段角度、截面比可有效减小气泡尺寸，而收缩段角度对气泡尺寸影响较小；减小气体流量，增大工作液体流量可控制气泡尺寸在较小范围，气体体积比与气泡尺寸则呈线性关系。借助计算流体力学(CFD)模拟及粒子图像测速(PIV)技术对喷射器内气液间传递规律的研究，明确了接受室喷嘴出口处和混合段内的高效气液剪切是形成微气泡的关键，而扩散段是气泡破碎细化的主要场所。最后介绍了喷射器制备微气泡的应用，展望了未来研究热点。

相关文章 | 多维度评价

Select

18. 实验条件对共沉淀法合成的Ni_0.8Co_0.1Mn_0.1(OH)₂中杂质含量的影响

韩倩影杨丽王浩亮陈日志程景才杨超

过程工程学报 2024, 24 (11): 1344-1353. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224102

摘要（208）

HTML （3）

PDF （9216KB）（81）

在共沉淀法合成三元锂离子电池正极材料的前驱体过程中，铁、铝、镁、铜、硫等杂质的残留会对最终合成的正极材料的电化学性能产生不利影响。现有研究缺少关于共沉淀条件对前驱体颗粒中杂质掺入的影响规律与机理分析。本工作采用多种表征方法分析共沉淀法合成的Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2中的杂质种类、含量及结构，杂质主要为钠、镁、钙、铁、铜、锌、铝、硫，可能分布在前驱体颗粒的晶内、晶间、晶体表面。结果表明，氨水浓度对铁、铜、锌、铝的含量影响较大。在pH值11.7条件下合成的前驱体为胶体，具有较大的比表面积，吸附的钠和硫含量最高，分别为28134.62和12898.50 μg/g。搅拌转速的变化对硫含量的分布有一定影响。优化三元前驱体共沉淀过程工艺条件对控制前驱体中杂质含量、提升最终三元正极材料电化学性能及安全性具有重要意义。

相关文章 | 多维度评价

Select

19. 基于后燃烧技术的CFB锅炉低氮燃烧数值模拟

刘晓杰徐顺生孔润娟刘建波

过程工程学报 2024, 24 (8): 914-925. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224031

摘要（207）

HTML （3）

PDF （6337KB）（188）

为促进循环流化床(Circulating Fluidized Bed, CFB)锅炉氮氧化物(NOx)深度抑制，采用计算颗粒流体动力学(Computational Particle Fluid Dynamics, CPFD)方法建立了CFB锅炉全回路流动及燃烧数值模型，通过与锅炉运行数据的对比验证了模型的可靠性。耦合后燃烧技术后，分别研究循环流化床中过量空气比、一次风率和上下二次风比对炉膛燃烧和NOx排放的影响。结果表明，贫氧燃烧造成的高CO摩尔分数区有利于NOx还原。使用后燃烧技术后，炉膛还原氛围增强，NOx排放由174.6 mg/m3降至114.2 mg/m3。结合空气分级，优化一次风率及上下二次风比例后，CO排放由基础工况的3.4×10-5增至7.1×10-5，燃烧效率略微降低，NOx排放进一步减少。较优工况下，NOx排放由174.6 mg/m3降至76.3 mg/m3，NOx排放减少了56.3%，炉膛温度分布均匀。研究结果可为后燃烧技术应用于CFB锅炉提供理论支持。

相关文章 | 多维度评价

Select

20. 沉淀-焙烧法制备高振实密度四氧化三锰的研究

杨永斌张晓萱廖烺董寅瑞李骞张雁姜涛

过程工程学报 2024, 24 (10): 1186-1195. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224083

摘要（206）

HTML （6）

PDF （8360KB）（97）

过渡金属氧化物四氧化三锰因其独特的结构特征和物理化学性质，在储能领域尤其是电池行业有着广泛的应用。近年来，电池行业对四氧化三锰的产品质量提出更高的要求，其中产品振实密度是影响电池材料性能的关键因素之一。因此，为提高四氧化三锰的振实密度，本研究以高纯硫酸锰为原料，以氨水为沉淀剂，采用硫酸锰溶液沉淀-焙烧法制备高振实密度四氧化三锰，探究沉淀反应参数及热工制度对四氧化三锰振实密度的影响，并对四氧化三锰产物形貌、结构和组成方面进行表征。实验结果表明，最优工艺条件为氨锰比3:1、硫酸锰浓度2.0 mol/L、焙烧温度1150℃、焙烧时间4 h、焙烧气氛强制通风，该条件下获得的四氧化三锰锰含量为71.91wt%，D50为10.723 μm，比表面积为1.786 m2/g，形貌为类球形，微量元素含量符合要求且振实密度达到2.85 g/cm3，满足高纯四氧化三锰的行业标准。

相关文章 | 多维度评价

Select

21. 多级挡板对横流鼓泡床颗粒停留时间分布影响的数值模拟

屠楠王驰宇刘晓群刘家琛方嘉宾

过程工程学报 2024, 24 (9): 1047-1057. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224030

摘要（195）

HTML （6）

PDF （4507KB）（86）

基于欧拉双流体模型耦合组分输运方程对三维横流矩形鼓泡流化床内气固两相流动行为进行了数值模拟，在挡板数1~13范围内探究了挡板形式(溢流板、底流板和侧流板)对颗粒流动状态及停留时间分布的影响规律。使用颗粒再循环率ˉR评估了流化床内腔室间的颗粒输运行为。结果表明，三种挡板形式均能提高床内颗粒停留时间的均一性，减弱颗粒返混，且颗粒流动随挡板数量增加趋于平推流，增加挡板数量有利于延长颗粒平均停留时间；采用侧流板可使床内形成横向固含率梯度，而底流板则使各腔室内出现“左低右高”的局部固含率梯度，表明挡板形式影响了颗粒输运行为的驱动力；此外，溢流床具有更高的颗粒再循环率，颗粒逆流现象严重，侧流板和底流板则能更好调节腔室间的颗粒输运行为，三种挡板形式下的颗粒再循环率均随挡板数量增加呈现降低趋势，而挡板数量对底流床的颗粒再循环率影响更大。

相关文章 | 多维度评价

Select

22. 卧式混合器新型桨叶结构及其混合特性分析

李申谢林生李果王玉马玉录

过程工程学报 2024, 24 (8): 875-883. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223364

摘要（190）

HTML （8）

PDF （3092KB）（151）

对卧式混合器的桨叶结构进行开发，采用主、副叶片组合式的结构设计以提升混合器的混合效果。采用计算流体力学软件Polyflow探究了混合器的混合特性，分析了桨叶转速对混合器混合性能的影响，采用混合指数、分离尺度、平均拉伸率、对数拉伸率和累积解聚功表征了混合器的分散和分布混合能力，通过可视化实验验证了模拟结果的可靠性。结果表明，模拟结果与可视化实验结果呈现出一致性，新型桨叶结构的混合器内物料流动类型以剪切流动为主体，占比约85%，流场内平均拉伸率和平均对数拉伸率始终为正值表明其具有较好的分布和分散混合能力，桨叶转速的提高对流场内物料的流动类型影响较小，但能有效提高混合器的分布混合和分散混合的性能，当桨叶转速从30 r/min提高到120 r/min，混合器的横向分布混合平均分离尺度下降了50%，平均拉伸率提高了300%，平均累积解聚功提高了1500%。

相关文章 | 多维度评价

Select

23. MTO副产C5+混合烯烃催化裂解制乙丙烯流程模拟

苟荣恒殷梦凡郑涛朱家伟张睿刘海燕刘植昌孟祥海

过程工程学报 2024, 24 (12): 1407-1416. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224127

摘要（189）

HTML （2）

PDF （836KB）（47）

甲醇制烯烃(MTO)是生产乙烯和丙烯的重要方式之一，混合烯烃是MTO工艺的主要副产物。MTO副产C5+混合烯烃在国能新疆化工有限公司目前仅低值售卖，未得到有效利用。为探寻MTO副产C5+混合烯烃的高值利用途径，本工作对混合烯烃进行组成和物性测试，发现混合烯烃中C5~C8烯烃的含量在80wt%以上，此外还含有少量烷烃、芳烃和含氧化合物。利用固定床实验装置开展混合烯烃催化裂解实验，在0.1 MPa、620℃、质量空速3.53 h-1的条件下，乙烯和丙烯收率分别为15.31wt%和26.94wt%。结合MTO工业装置流程，本工作设计了混合烯烃催化裂解制乙丙烯的工艺流程，基于Aspen Plus软件进行流程模拟，并对能耗较高的精馏塔进行操作参数优化。发现凝液汽提塔最佳塔板数、进料位置和回流比分别为24, 12, 1.2，脱丙烷塔最佳塔板数、进料位置和回流比分别为20, 10, 0.4，脱乙烷塔最佳塔板数、进料位置和回流比分别为28, 9, 3.4，乙烯精制塔最佳塔板数、进料位置和回流比分别为50, 21, 7.5，丙烯精制塔最佳塔板数、进料位置和回流比分别为54, 29, 5.7，轻烃分离塔最佳塔板数、进料位置和回流比分别为12, 7, 0.8，最终得到产品纯度为99.9wt%的乙烯和产品纯度为99.6wt%的丙烯。经济潜力分析结果表明，与直接低值售卖相比，混合烯烃进行催化裂解所得产品收入为初始收入的1.3倍。

相关文章 | 多维度评价

Select

24. 带热回收的闪蒸级联热泵干燥系统性能分析

杨惠鹏叶楷陈龙祥

过程工程学报 2024, 24 (10): 1230-1240. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224029

摘要（188）

HTML （4）

PDF （2010KB）（61）

针对传统单级热泵的效率随着温升要求的提高急剧恶化及辅助冷凝器余热直接排出造成巨大能源浪费的问题，本工作结合干燥过程前期较低温度干燥对物料烘干品质的提升具有促进作用的特点，提出了带热回收闪蒸级联热泵干燥系统(HR-FCHP)。本工作建立了热力学模型，采用文献中的数据进行验证，并对系统进行了全面的热力学分析，同时将所提系统与单级热泵干燥系统(SSHP)、基础闪蒸级联热泵干燥系统(FCHP)和并联冷凝器热泵干燥系统(PCHP)在相同的运行工况下依次进行对比。结果表明，较于SSHP, FCHP和PCHP系统，所提出的HR-FCHP系统具有更高的节能效果和干燥效果，其系统能效比(COPh)和单位能耗除湿量(SMER)为5.40与4.31 kg/kWh，与SSHP, FCHP和PCHP系统的COPh和SMER相比分别高出53.85%和65.77%、33.00%和20.73%以及7.14%和9.40%。此外，所提HR-FCHP系统的初始投资成本(CIC)最低，为6.64万元，该系统的生命周期成本(CLCC)分别比SSHP, FCHP和PCHP系统降低了69.86%, 40.92%和8.57 %。

相关文章 | 多维度评价

Select

25. 化工过程预警的CNN-LSTM耦合模型研究

崔劲松贾波李学盛王亚茹李海航王海宁包其富

过程工程学报 2024, 24 (8): 937-945. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223280

摘要（187）

HTML （0）

PDF （1184KB）（160）

针对化工过程参数的实时性、多维性、非线性，以及化工流程复杂、互相干扰项多、预警方法单一等情况，本工作提出了一种针对化工过程异常工况的深度学习回归预测与ADF (Augmented Dickey-Fuller)检验相耦合的预警模型。在对缩合反应的超温异常工况监测预警分析中，使用卷积神经网络和长短期记忆网络(Convolution Neural Network-Long Short-Term Memory, CNN-LSTM)模型实现了对未来400 s内过程重要参数的预测。同时利用ADF检验，对该时段的重要参数进行趋势检验。当结果为趋势不稳定，并且CNN-LSTM模型预测到某时刻重要参数超过警戒线，再对安全人员发出警报。结果表明，本工作所提出的方法在检测到过程参数不平稳后，分别以模型拟合优度(R^2)为0.9827和0.9882的情况下提前18和16 s预测到异常工况的发生，从而实现化工过程异常工况的提前预警，对实现化工过程安全运行进行了有利探索。

相关文章 | 多维度评价

Select

26. N₂和CO₂气氛下菱镁矿热分解的动力学机理

马晓宇刘波陈功范丽华王德喜

过程工程学报 2024, 24 (8): 946-954. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223345

摘要（182）

HTML （1）

PDF （4143KB）（112）

为解决轻烧氧化镁回转窑能耗高、环保性差、生产效率低的问题，研究者提出了新型焙烧炉，其具有良好的节能潜力，为了进一步优化结构及生产过程，需要更深入地了解菱镁矿的热分解动力学特性。本研究基于菱镁矿焙烧工业实际生产中炉窑内气相成分考虑，采用TG-DTA热分析技术研究了菱镁矿在N2和CO2气氛下的热分解动力学行为。结果表明，菱镁矿在N2气氛下的热分解动力学过程先后经历相边界反应收缩柱状机理和随机成核生长机理两个阶段，而CO2气氛下的动力学过程包含三个阶段，涉及随机成核生长机理和相边界反应收缩球状机理两种机理模式。进一步分析认为CO2对菱镁矿热分解过程的影响具有双面性，一方面使反应活化能增大，增高分解反应温度；另一方面能诱导产物CO2成核生长，使分解反应速率对温度的变化更加敏感。本研究揭示了N2和CO2气氛下菱镁矿热分解的动力学机理，对优化新型焙烧炉提供了数据支持，具有重要的工程应用前景，也能够为进一步的研究提供参考，推动菱镁矿加工领域的技术进步和持续性发展。

相关文章 | 多维度评价

Select

27. 基于界面固相反应的软磁复合铁芯成分定制策略及磁性能优化研究

王锐孔辉王海川周乐君樊希安吴朝阳

过程工程学报 2024, 24 (10): 1196-1207. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223366

摘要（181）

HTML （2）

PDF （8243KB）（34）

因具有高饱和磁化强度、高磁导率和相对较低的磁芯损耗等优异性能，软磁复合铁芯被认为是最具发展潜力的电磁转换器件。但软磁复合铁芯的能量损耗和导磁性作为保证电磁器件有效运行的关键性能参数，却往往呈制约关系。因此，通过调控粉末基体与包覆层分布特征，增加软磁复合铁芯内部的铁磁填充因子，实现绝缘层的原位包覆，有助于达到同时限制能量损耗和提高导磁性的目的。本工作设计了一种新的界面固相反应策略，首先通过水热法将乙酸钙均匀地包覆在Fe-Si-Al软磁合金粉末表面，再利用热压烧结制备Fe-Si-Al基软磁复合铁芯，研究了烧结温度和包覆层相变对制备的软磁复合铁芯形貌、微观结构和磁性能的影响。结果表明，通过水热法乙酸钙被成功包覆在Fe-Si-Al合金粉末表面，形成了以Fe-Si-Al合金粉末为核、乙酸钙为壳的核壳异质结构；烧结温度的提高消除了软磁复合铁芯内部的孔隙，促使绝缘层发生从乙酸钙到碳酸钙再到Al2O3?SiO2?CaSiO3的转变，最终为软磁复合铁芯提供了高质量的复合绝缘层；在850℃下高温烧结制备的软磁复合铁芯绝缘包覆层致密均匀，磁稀释效应被降到最低，在10 mT、100 kHz时拥有最高的磁导率(67.2)、最低的损耗(9.24×10-5 kW/cm3)和相对更高的饱和磁化强度(129.0 emu/g)，综合性能最优，为制约传统软磁材料中导磁性与损耗间的反向关系提供了解决方案。因此，基于有机盐类化合物热分解氧化的绝缘包覆方法有望成为基于界面固相反应工程的软磁复合铁芯性能优化策略的重要补充。

相关文章 | 多维度评价

Select

28. 三维中空多孔Mn₂O₃纳米球设计制备及储锌性能提升研究

韩世昌余水华张韩方章泽恺楚化强

过程工程学报 2024, 24 (11): 1354-1363. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224052

摘要（179）

HTML （5）

PDF （2501KB）（36）

Mn2O3作为水系锌离子电池(AZIBs)的正极材料，因其卓越的储能潜力受到研究者广泛关注。然而，其应用受到材料体积膨胀和锰溶解造成的可逆性较差等因素的制约。针对这些挑战，本研究通过水热法和热处理工艺，成功制备了具有独特三维中空多孔结构的Mn2O3纳米球。这种独特的三维中空多孔结构赋予了Mn2O3更大的比表面积和更优越的离子扩散通道，从而使其具备出色的储锌性能。研究结果表明，在0.1 A/g的电流密度下，Mn-450-2h电极材料展现出高的比容量，达636 mAh/g，在经历了50次充放电循环后其比容量仍保持在330 mAh/g。同时，在0.5 A/g的电流密度下，Mn-450-2h电极材料经过500次循环后，放电比容量能够稳定在100 mAh/g。此外，对电化学储锌机制的详细分析揭示了材料的物理化学特性与其电化学性能之间的关系，为构建先进的锰基氧化物电极材料提供了新的视角和方向。

相关文章 | 多维度评价

Select

29. 本期封面和目录

过程工程学报 2024, 24 (11): 0-.

摘要（178）

PDF （2471KB）（24）

相关文章 | 多维度评价

Select

30. 矿物基胶凝材料对酸性重金属污染土壤原位修复

李圣军李家茂华磊李正昊徐亮樊曦樊传刚

过程工程学报 2024, 24 (9): 1120-1126. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223344

摘要（172）

HTML （7）

PDF （3838KB）（81）

针对向山3#塘土壤Cu和Mn重金属超标和pH低等问题，以矿物基复合胶凝材料作为胶结材料，制备了一系列原位淤泥固化试样，研究固化剂掺量对淤泥固化试样无侧限抗压强度、抗渗透性能、pH值、重金属浸出的影响，并对污染土壤原位修复的机制进行初步探讨。结果表明，当固化剂掺量为7.5wt%时，淤泥固化试样(28 d)的无侧限抗压强度为1.03 MPa，使得3#塘淤泥质土壤具有一定的强度，可进行资源化利用。试样渗透系数为1.436×10-5 cm/s，其浸出液中Cu和Mn离子含量分别为0.058和0.021 mg/L，浸出浓度远低于标准限值，离子的固定率分别为96.13%和99.90%。pH增大和水化产物C-S-H、AFt的生成可以有效地改善土壤中Cu和Mn离子的稳定效果。

相关文章 | 多维度评价

Select

31. 分界面高度对重力式油水分离器分离效果的影响

丁鰲榜王宗勇徐占华王丁马立勋孙铭

过程工程学报 2024, 24 (10): 1158-1165. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224011

摘要（171）

HTML （2）

PDF （3061KB）（83）

重力式油水分离器内分界面高度决定了油水两相的体积占比，影响分离器内油水两相的上浮或沉降的高度，对分离效果具有直接影响。为探究分界面高度对重力式油水分离器分离效果的影响，采用Fluent软件对不同进口流速、不同水相出口流量占比下的分离效果进行了数值模拟研究。结果表明，分界面高度随水相出口流量占比增加而降低，入口含油率越低，分界面高度降低速度越快；随着分界面高度降低油相出口含油率逐渐增加，当分界面处于分离器轴线附近时分离效果最佳，不同入口流速下油相出口含油率可达97%~98%；随着分界面高度降低，分离器整流板后方的高速区域逐渐下移且速度梯度逐渐减小，提高了聚结构件内的速度均匀度，降低了径向速度对油相出口的影响，进而提高了分离效果。

相关文章 | 多维度评价

Select

32. 混合颗粒系消光模型及反演研究

邓飞苏格毅黄茜孙存金苏明旭

过程工程学报 2024, 24 (9): 1070-1079. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224054

摘要（168）

HTML （4）

PDF （2322KB）（27）

在单一颗粒系中，消光光谱法颗粒粒径测量模型通常基于Mie散射理论和朗伯-比尔定律(Lambert-Beer Law)构建。但由多种颗粒物构成的混合颗粒系消光特性更为复杂，颗粒粒径及分布、折射率、颗粒配比均会影响消光谱，传统模型不再适用。本工作将消光截面按混合比等效，构建了一种混合颗粒消光模型。对于多种混合颗粒系进行消光谱数值计算，将混合颗粒系分为单分散和多分散两种情况，分别探讨了颗粒粒径、折射率、混合比及分布参数对消光光谱影响规律。研究了混合颗粒系粒径、分布参数和混合比多参数同步反演问题，搭建消光谱测量系统并配置混合比为0.25, 0.5及0.75的二氧化硅和聚苯乙烯混合颗粒悬浮液进行实验，采用改进差分进化算法对实验谱进行反演。结果表明，混合消光模型预测与实验消光谱吻合，均方根误差小于0.08；实现了在不同混合比条件下多分散混合颗粒系的多参数同步反演，粒径和混合比的最大反演误差绝对值分别为7.44%和7.48%，均小于单分散假定时混合颗粒系参数反演误差绝对值，分布参数结果较好地反映了实验样品颗粒粒径分布较窄的特点。

相关文章 | 多维度评价

Select

33. 酸性体系下高岭土的絮凝沉降行为

俞新煌李世淇展鑫磊郭宝邓荣东蒋开喜谢洪珍

过程工程学报 2024, 24 (8): 993-1000. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224024

摘要（168）

HTML （9）

PDF （3494KB）（146）

在处理含细泥、高硅有色金属矿物时，常出现沉降速率慢、固液分离难等问题，不利于后续的萃取-电积过程，从而影响生产的正常运转。为解决酸浸矿浆中除硅难的问题，本工作以-2000目(6.5 μm)高岭土为原料，探究了细粒高岭土在酸性体系下的絮凝沉降行为。结果表明，聚丙烯酰胺(PAM)对高岭土的絮凝性能强于聚乙二醇(PEO)。助凝剂聚苯乙烯磺酸钠(PSS)可以进一步提高絮凝效果，PAM和PEO与100 g/t PSS配合使用时絮凝作用最佳；而单宁酸(TA)的助凝效果不明显；利用聚焦光束反射测量(FBRM)发现，絮凝过程中产生絮团的大小与用药量呈正相关，但絮团越大，抗剪切能力越弱，且絮团的破坏过程是不可逆的；Zeta电位表明，PSS能够有效降低其表面电位，这是高岭土能够在酸性体系下絮凝的主要机理。

相关文章 | 多维度评价

Select

34. 烟气再循环率对水泥回转窑加热过程的影响

张蕊于庆波娄一荻

过程工程学报 2024, 24 (9): 1027-1035. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224015

摘要（168）

HTML （5）

PDF （4771KB）（31）

为降低水泥回转窑加热过程中CO2和NOx的排放，引入一种清洁燃烧技术：烟气再循环技术。针对某2500 t/d水泥回转窑建立物理和数学模型，利用CFD软件对窑内加热过程进行数值模拟，考察了常规空气燃烧和烟气再循环燃烧两种燃烧方式对窑内温度场、流场、浓度场、NOx排放量及生料分解率的影响。结果表明，烟气再循环技术可降低窑内最高温度，最高降幅达13.6%。随着烟气再循环率增加，窑内高温区面积逐渐减小，但平均温度几乎不变，说明此技术在减少局部高温区的同时，仍能使窑内平均温度满足水泥生产的温度要求。烟气出口的CO2浓度提高了45.4%，烟气出口的NOx浓度由235.7 mg/m3降至39.4 mg/m3，NOx排放量减少了83.3%，说明该技术既有利于CO2的捕集利用，又能有效降低水泥行业NOx的排放。生料分解率虽降低了8%，但仍保持在90%以上，能满足水泥生产的产量要求。

相关文章 | 多维度评价

Select

35. 真实气体效应对气波波动和能量传递过程的影响

高凤周一卉刘志军胡大鹏黄兆锋

过程工程学报 2024, 24 (9): 1036-1046. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224004

摘要（168）

HTML （3）

PDF （6965KB）（59）

气波制冷机通常根据理想气体模型进行设计与制造。随着天然气藏的操作参数逐渐向高压力、高压比工况下发展，真实气体效应已不容忽视。以新疆塔里木盆地牙哈气田真实天然气藏为介质，选取多参数BWR方程，建立了高压比条件下双开口气体波制冷机的二维计算模型，深入探讨了非连续边界条件下气波制冷机内真实气体效应对气波波动和能量传递过程的影响规律。数值计算结果表明，在不同工况下，理想甲烷和真实天然气的波系运动相似，但真实天然气的压缩波和膨胀波明显滞后于理想甲烷。真实天然气低温介质比理想甲烷更早完全排出，在低转速工况下两者之间的差异随着压比增加而逐渐增大，当压比为6时，低温端口的长度可以缩短56.5%。排出的真实天然气温度低于理想甲烷，因此真实天然气等熵膨胀制冷效率优于理想甲烷。本研究成果揭示了真实气体效应对气波运动和能量传递的影响，可为用于天然气地面工程的气波制冷机优化设计提供了支持。

相关文章 | 多维度评价

Select

36. 马氏体相变对CMT熔覆9Cr-1Mo涂层残余应力影响的数值模拟

尹孝辉刘辉嵇翔宇独家卿王瑞胡磊

过程工程学报 2024, 24 (8): 926-936. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223284

摘要（166）

HTML （2）

PDF （3119KB）（67）

为了提高低碳钢的使用温度，采用冷金属过渡(Cold Metal Transition, CMT)焊接技术在Q235基板上制备了9Cr-1Mo涂层。由于焊接热效应，熔覆后涂层和基板热影响区会形成显著的残余应力。使用盲孔法测量了试样表面残余应力分布，同时使用SYSWELD软件开发了考虑材料马氏体固态相变的热-冶金-力学耦合计算的有限元方法，模拟了CMT熔覆9Cr-1Mo涂层温度场与应力场分布，并分析了马氏体相变对残余应力分布的影响。结果表明，涂层部分主要为马氏体组织，热影响区主要为铁素体与珠光体组织。多道焊中的多次热循环对涂层残余应力演化影响明显，后道焊道焊接热循环可以使先焊焊道熔覆时产生的应力重新分布，并同时改变残余应力的方向和大小。马氏体相变使熔覆层大部分区域呈现为压应力，而基板热影响区主要为拉应力。其中，最高横向残余拉应力出现在熔合线附近的热影响区，峰值为300 MPa，压应力集中在熔深附近的熔覆层上，峰值达到-200 MPa。最高纵向残余拉应力出现在焊道之间的热影响区中，峰值达到550 MPa，压应力峰值出现在焊道底部，峰值达-400 MPa。在马氏体相变和后焊焊道热循环的作用下使表层残余应力呈现拉压相间分布状态。模拟结果与实验结果吻合良好。

相关文章 | 多维度评价

Select

37. 下弯管直弯比对新型密排式液-固循环流化床换热器稳定流态化性能的影响

张鑫镝赵杰郭建华张卫义

过程工程学报 2024, 24 (9): 1016-1026. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224055

摘要（157）

HTML （4）

PDF （5993KB）（66）

在液-固循环流化床换热器中，两相流流态化流动的稳定性和均匀性不仅反映了换热器防垢除垢效果，还直接影响换热器的换热效率。为了提高流化床换热器的换热效率，探求床层内颗粒流动规律，在传统液-固循环流化床换热器中应用了新型密排式下流化箱结构并完成了稳定运行实验。基于实验结果，对采用计算颗粒流体力学方法(CPFD)模拟的流场分布结果进行有效性对比，实验结果与模拟结果的误差在10%以内，验证了模拟方法的可靠性。采用CPFD方法对下弯管直管段长度与弯曲半径之比进行了优选，下弯管直管段与弯曲半径之比为5:1时，液-固循环流化床换热器的除垢效果最佳，换热效率最高。

相关文章 | 多维度评价

Select

38. 不同高度下电线燃烧滴落对典型保温材料引燃燃烧影响

徐鹏黄新杰张萌丁海龙王帅帅张朋远唐刚

过程工程学报 2024, 24 (10): 1177-1185. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224005

摘要（156）

HTML （1）

PDF （3707KB）（35）

泡沫由于具有保温性能好、防水性好、节约能源等优良性能而常被用于建筑物外墙保温材料，但由于其具有易燃性，存在火灾隐患。本工作通过实验的方法研究了不同高度下电线燃烧产生的液滴对三种泡沫保温材料的引燃影响。结果表明，液滴在不同高度下的滴落过程存在不同的滴落现象，普通的聚苯乙烯泡沫(EPS)会被液滴滴穿；而硬质聚氨酯泡沫(RPUF)及其加入石墨(EG)的泡沫则会被点燃，被点燃的RPUF还会反过来影响聚乙烯(PE)管的火焰；但RPUF+EG10泡沫上的火焰较小，对PE管上的火焰影响较小。在RPUF泡沫燃烧结束时，PE管滴落的火焰仍可以在碳层上附着，使RPUF泡沫在燃烧过程中存在两个温度峰值，但RPUF+EG10泡沫会形成小型池火，使温度稳定在一个区间内。RPUF在燃烧过程中产生的热量可分为三个区域，而RPUF+EG10泡沫燃烧时，热量较小且会一直增加。

相关文章 | 多维度评价

Select

39. 含硫烟气对MFM-136捕集CO₂的影响及烟气组分共吸附机理研究

许丽耿娜刘文田京雷朱廷钰姚明水郭旸旸

过程工程学报 2024, 24 (12): 1425-1434. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224094

摘要（156）

HTML （1）

PDF （4825KB）（49）

在全球向可持续低碳经济过渡的过程中，实现吸附剂高吸附容量和长久稳定性之间的平衡至关重要。本研究以具有Kagome构型的MFM-136为研究对象。采用XRD, BET, FT-IR, TG和SEM分析了MFM-136的结构和性质，考察了MFM-136的CO2吸附性能，进一步通过CO2穿透实验和原位红外光谱(in situ DRIFTS)实验明确了杂质气体与CO2之间的竞争吸附关系，揭示了烟气组分在MFM-136表面的共吸附机理。吸附实验结果表明，MFM-136在298 K下的CO2和H2O吸附容量分别为3.0和11.94 mmol/g，MFM-136的微孔(0.59 nm)及其骨架中的多重吸附位点使其可以在室温下选择性吸附CO2，298 K下CO2/N2吸附选择性达24，气体的等量吸附热达23 kJ/mol，在120℃脱气30 min即可实现吸附能力的完全再生。穿透实验和in situ DRIFTS实验表明，O2的存在促进了CO2的化学吸附。SO2在吸附剂上主要发生化学吸附，形成硫酸盐和亚硫酸盐。含氧条件下NO与O2反应生成NO2，与吸附剂之间形成强烈的化学吸附，生成硝酸盐和亚硝酸盐物种。水蒸气的存在不仅促进了CO2的化学吸附和碳酸氢盐的产生，同时也促进了CO2与SO2, NO之间的竞争吸附。

相关文章 | 多维度评价

Select

40. Ensifer adhaerens CAS22-03发酵工艺优化及D-p-HPG的酶法制备

何然峰杨宇宋显炳李小连王自强王鹏王云山

过程工程学报 2024, 24 (9): 1096-1105. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224040

摘要（155）

HTML （3）

PDF （1943KB）（106）

为了研究Ensifer adhaerens CAS22-03来源的D-海因酶(D-Hase)与N-氨甲酰水解酶(D-Case)表达活性的影响因素，提高Ensifer adhaerens CAS22-03全细胞催化制备D-对羟基苯甘氨酸(D-p-HPG)的效率，本工作采用单因素试验和正交试验优化了Ensifer adhaerens CAS22-03发酵培养基的碳源、氮源，建立了Ensifer adhaerens CAS22-03的分批补料发酵工艺，分析了D-Hase和D-Case的酶学特性，开发了基于Ensifer adhaerens CAS22-03全细胞催化的D-p-HPG酶促生产工艺。结果表明，Ensifer adhaerens CAS22-03的最适碳源和氮源为蔗糖和酵母浸粉，分批补料发酵过程中，D-Hase和D-Case的活性高达243.6和55.8 U/g，分别提高了56.9%和46.4%。D-Hase和D-Case的最适反应温度均为45℃，最适反应pH分别为9和8。Ensifer adhaerens CAS22-03全细胞催化制备D-p-HPG的过程中，当底物浓度为40 g/L、酶用量为底物:菌体=5:1时，40℃，200 r/min条件下反应10 h，底物转化率达到95%以上，本工作的研究结果为D-p-HPG的工业酶法生产奠定了基础。

相关文章 | 多维度评价

摘要点击排行