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1. 基于约翰逊转换的鲁棒化工过程监控方法

王骥柳楠胡明刚田文德

过程工程学报 2021, 21 (12): 1491-1502. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220340

摘要（202）

PDF （2151KB）（29）

化工厂中一个小故障可能导致大事故，从而造成生命财产损失和环境破坏。为了防止小故障演变成大事故，化学工业需要有效的过程监控来及时检测故障和诊断故障原因。传统化工过程监控方法主元分析法(Principal Component Analysis, PCA)假设数据服从高斯分布，实践中有时并不满足该条件。此外，其使用方差、协方差捕捉数据非线性变化时，鲁棒性较差。本工作提出一种改进的主元分析法—基于约翰逊转换的鲁棒过程监控方法。首先引入约翰逊正态转换(Johnson Transformation)使过程数据服从高斯分布；其次使用鲁棒性强的斯皮尔曼相关系数(Spearman Correlation Coefficient)矩阵代替传统主元分析法的协方差矩阵提取特征向量，构造特征空间；最后将过程数据投影到特征空间，使用T2和SPE统计量实施过程监控。将此方法应用于TE过程故障案例，并与PCA和核主元分析法(Kernel Principal Component Analysis, KPCA)对比，验证了此方法的有效性。

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2. 基于夹点技术的环氧丙烷工艺系统换热网络优化方法

王扬威陈华泽刘康林叶长燊

过程工程学报 2015, 15 (6): 1049-1056. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.215281

摘要（1037）

PDF （285KB）（414）

基于夹点技术，采用整体系统和子系统换热网络优化法对氯醇法生产环氧丙烷工艺系统换热网络进行优化及对比，得出较佳优化方法. 利用Aspen软件对提取工艺系统流股数据进行校验并计算. 结果表明，现行网络夹点温差为30 K，整体系统夹点温度为329.5 K，子系统换热网络夹点温度分别为327, 329.5, 317.2 K；整体系统优化后节约能耗595.3 kW，分别占原系统热、冷公用工程能耗的17.47%和5.23%；子系统优化后节约能耗610.6 kW，占原系统热、冷公用工程能耗的17.91%和5.36%. 氯醇法生产环氧丙烷工艺系统换热网络优化利用子系统优化方法较佳.

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3. 高炉内炉瘤位置分布对煤气流分布的影响机理

赵国磊程树森李超赵军

过程工程学报 2015, 15 (4): 632-638. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.215174

摘要（984）

PDF （501KB）（385）

以实际3200 m3生产高炉为研究对象，建立了高炉内煤气流动与传热的二维稳态数学模型，设置中心距模型底面高度为8.4, 10, 12, 15 m的炉瘤，研究其对炉内煤气流动及煤气与炉料间传热的影响. 结果表明，炉瘤位置在一定范围内升高，炉内形成的软熔带顶部位置逐渐降低，根部位置升高，整体高度分别为9.85, 9.25, 8.36和6.92 m，导致焦窗层减少，软熔带透气性变差；径向距中心4 m的截线上炉内总压差依次为171, 174, 179和192 kPa；中心气流相对边缘逐渐减少，在距模型底面高度8 m的截线上中心与边缘的温差依次为742, 549, 429, 318 K.

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4. 梅花孔板纵向流换热器壳程流动与传热的三维数值模拟

李雅侠娄岩战洪仁张静吴剑华

过程工程学报 2015, 15 (4): 639-645. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.215199

摘要（914）

PDF （859KB）（380）

基于梅花孔板纵向流换热器的三维物理模型，采用RNG k-e湍流模型，对其壳程流动与传热特性进行了数值模拟，以空气为工作介质，考察了孔板开孔率y=0.148, 0.18和0.214的换热器在雷诺数Re=4000~12000范围内的传热和压降. 结果表明，流体流过梅花孔后产生贴壁射流，射流的卷吸和二次流作用有利于流体的混合与传热. 换热器壳程平均努塞尔数Nu和单位长度压降Dp/lz均随开孔率y和折流板间距L减小而增大；与相同条件下弓形折流板换热器相比，在研究范围内，该流换热器的Nu提高了14.9%~52.88%，Dp增减幅度为152.85%~-16.62%，综合性能系数PEC为1.03~1.44，适当增大开孔率y和孔板间距L可提高换热器的综合传热性能.

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5. 基于PSA-SVRM模型的钢铁企业副产煤气消耗量预测

杨波

2014, 14 (3): 462-468.

摘要（811）

PDF （293KB）（360）

针对钢铁企业副产煤气消耗量经验模型难以对其进行精确预测的问题，通过分析副产煤气消耗用户及其特点，按不同用户利用支持向量机对副产煤气消耗量进行分类，依托Powell算法、模拟退火法和支持向量回归机各自的性质及特点，构建了副产煤气消耗量预测模型，并依托企业实际数据对模型进行验证. 结果表明，对烧结、炼钢、连铸3个主工序60个步长的测试分类准确率分别为94.8%, 94.9%和100%，模型预测的相对平均误差分别为2.5%, 2.8%和2.1%，表明模型适用于副产煤气消耗量预测. Wilcoxon符号秩检验验证了模型的有效性.

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6. 基于MINLP模型的焦化废水蒸氨塔操作优化

廖明森赵月红宁朋歌曹宏斌温浩张懿

2014, 14 (1): 125-132.

摘要（1017）

PDF （311KB）（265）

以精馏塔基本的精馏逐级严格衡算方程为基础，增加反映氨水收益、公用工程价格、生化处理成本、再沸器加热方式和预热器热集成等影响蒸氨塔操作的参数和变量，建立了以操作费用最低为目标的适宜焦化废水蒸氨塔操作的非线性整数规划优化模型. 结果表明，在生化处理成本为11.17 ￥/t条件下，污水入口浓度、出口浓度、塔板数和预热器热效率均可显著影响蒸氨塔的操作，但直接蒸汽加热蒸氨塔处理成本比间接蒸汽加热低1.56 ￥/t. 前者的蒸氨塔操作费用最低的氨水出口浓度为300 mg/L，总塔板数为25，预热器热效率为65%，最佳进料温度为75.40℃.

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7. 复杂第III类反应体系反应器网络综合

胡仰栋李玉龙伍联营

2013, 13 (6): 1008-1012.

摘要（851）

PDF （177KB）（178）

在第I, II类反应体系反应器网络综合研究的基础上，对第III类复杂反应体系的反应器网络综合问题进行求解，基于第III类反应体系的阶段性特征，提出反应系踪、瞬时反应物、瞬时产物及瞬时选择性的概念，发展了反应器网络综合的分段导数分析法，提出了分段导数分析的三步策略和分析步骤. 通过对两个实例的分析说明了进行第三类反应体系的反应器网络综合的方法. 结果表明，所提出的分段导数分析法不但简单可靠，且通过优化可获得最优反应器网络结构.

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8. 气固反应多孔填充床反应特性的多尺度模拟

李明春赵中亮吴玉胜曲彦平

2013, 13 (5): 855-861.

摘要（791）

PDF （325KB）（262）

采用孔隙网络方法建立了颗粒堆积多孔填充床内细观孔隙结构、微观气固反应及宏观传输过程交互耦合的多尺度孔道网络数学模型. 以铁矿石间接还原反应为例，计算分析了床层孔道结构特征及颗粒孔结构对传递过程和反应特性的影响规律. 结果表明，床层孔道结构特征对流动气体浓度分布和固体物料转化程度影响显著，正态分布的孔结构孔径沿气体流动方向降低时，床层各横截面的平均固体转化率最高，与均匀分布的孔结构计算结果的最大相对误差为29.5%；计算粒级分布范围较窄的颗粒物料时，可采用均匀分布孔结构近似代替实际正态分布孔结构. 颗粒孔结构变化引起的转化率最大相对误差随反应进行持续增大，固体转化率为0.5时，颗粒两种孔结构分布的最大相对误差达14.6%.

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9. 丙烯醛水合加氢法生产1,3-丙二醇过程模拟与技术经济分析

曾宏方柏山瞿引弟

2013, 13 (4): 626-632.

摘要（1130）

PDF （274KB）（1103）

基于丙烯醛水合加氢法制1,3-丙二醇(PDO)的小试和中试结果，应用SuperPro Designer?模拟软件，建立年产万吨PDO的工业放大过程模拟，并进行技术经济分析. 结果表明，主要过程数据符合实验结果，工艺模拟设计合理；经济分析显示，原料成本占生产成本49%，设备购置费用约2242万元，总投资约15088万元，年税后净利润约4256万元，投资回收率28.21%.

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10. 冶金过程多组分体系同时反应的动力学模型及应用

陈建斌胡继业孙亚琴

2013, 13 (4): 633-637.

摘要（917）

PDF （198KB）（334）

将钢铁冶金中的多组分同时反应作为一个综合的反应体系进行研究，考虑其中各反应间的影响. 根据冶金热力学和动力学原理建立多组分渣-金-气反应体系同时反应动力学模型，编制计算程序，得出成分对时间的变化曲线，并用含Fe-Cr-Mn-C的渣-金反应体系的实验进行了验证. 结果表明，金属液中C和Mn组分的计算浓度与实测值基本吻合，Cr的计算浓度与实测值的相对误差在9.1%以内. 在直流电弧下熔炼存在大气通过渣层向金属液的传氧现象，其数值与大气向钢液直接传氧的数值相同. 采用模型方法能较好地解释过程中的反应现象，揭示过程的机理.

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11. 建立PNN-HP-ENN-LSSVM模型预测钢铁企业高炉煤气发生量

李红娟王建军王华孟华

2013, 13 (3): 451-457.

摘要（875）

PDF （251KB）（129）

针对钢铁企业高炉煤气发生量机理模型难以对发生量进行精确预测的问题，通过分析高炉煤气发生量特点，按不同工况利用概率神经网络(PNN)对高炉煤气发生量进行分类，依据分类结果并结合HP滤波、Elman神经网络(ENN)、最小二乘支持向量机(LSSVM)各自的性质，建立了PNN-HP-ENN-LSSVM模型，对高炉煤气的发生量进行分类预测，并用企业实际数据验证. 结果表明，随机抽取多组测试结果中的2组，1#高炉80个点、2#高炉60个点的分类准确率分别为95%和93%，模型预测平均相对误差分别为1.0%和1.1%，适合高炉煤气发生量预测. Wilcoxon符号秩检验也验证了所提建模方法的有效性.

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12. 多原料生物质燃料乙醇生产系统优化

张志强胡山鹰陈定江沈静珠杜风光李鹏

2013, 13 (2): 250-256.

摘要（948）

PDF （256KB）（418）

以利用小麦、玉米、木薯等多种原料生产燃料乙醇的系统为研究对象，针对存在的原料成本、产品价格、补贴政策、化石能源市场等诸多因素不断变化影响效益的问题，从原料结构优化、工艺参数优化、生产方案选择等关键角度，建立了燃料乙醇生产的全流程优化非线性规划模型，提出了影响系统效益的三个主要问题. 原料结构优化结果表明，经模型优化后系统单月利润平均可增加5%~8%；在某一原料如小麦价格不断上涨时，可在满足生产工艺和产品品质要求的前提下用其他低价原料如木薯代替. 产品路线优化结果表明，沼气价格从0.6 ￥/m3逐步增加时，企业应根据价格变化逐步调整各产品产量，以保证整体效益最大化，超过1.3 ￥/m3时，则没有必要再利用沼气发电，可直接销售. 该模型有助于解决实际生产中的决策问题及多原料多产品的生物质能源企业提高整体效益、合理安排生产.

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13. 基于元模型的过程系统优化

李奇姬忠礼马利敏

2013, 13 (2): 257-263.

摘要（863）

PDF （246KB）（179）

应用均匀实验设计和支持向量机方法构建复杂过程系统的经验模型(元模型)，并将其作为适应度函数与遗传算法结合，建立了该系统的优化方法. 该方法只需采用少量仿真模型计算数据便可建立复杂过程系统的元模型，可显著降低复杂过程系统模型的计算过程，便于复杂过程系统的优化. 将该方法用于普光高含硫天然气净化装置全流程操作参数优化，在操作参数优化空间内均匀选取10个实验点，建立了净化装置全流程元模型，其预测值的相对误差小于4%. 优化结果表明，在优化操作点，净化装置有效能效率提高了6.6%.

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14. 低温甲醇净化合成油尾气重整气的模拟分析

张泳建李忠孟凡会郑华艳

2013, 13 (2): 264-269.

摘要（941）

PDF （326KB）（214）

根据低温甲醇净化工艺流程，利用Aspen Plus软件建立了费托合成油尾气重整气的低温甲醇净化过程的数学模型，获得了净化气流量、各组分体积分数等关键参数，并与实际数据对比，二者相互吻合. 采用灵敏度分析方法进行了分析优化，结果表明吸收塔装置处理负荷可提高8.84%. 当吸收塔负荷不变、且净化气出口CO2的体积分数低于0.5%时，贫甲醇液的温度控制范围为-44~-41℃，吸收塔贫甲醇液量和热再生塔的蒸馏速率分别降低了11.96%和9.55%，净化过程总能耗下降9.43%.

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15. METSIM在亚熔盐法钒渣清洁生产工艺流程设计中的应用

吕页清郑诗礼王少娜杜浩张懿

2013, 13 (2): 270-274.

摘要（964）

PDF （496KB）（213）

采用METSIM软件对亚熔盐法钒渣钒铬共提高效清洁生产工艺进行了物料衡算和能量衡算，得到5股出口物流的基本物流信息，包括所含物质及其各自质量流量，其中，钒主要存在于钒酸钾晶体中，质量流量为298.4 t/a，铬主要存在于铬酸钾晶体中，质量流量为64.3 t/a. 同时针对本工艺能耗偏高、热利用率低的问题，采用夹点技术对其进行了换热网络优化. 热交换网络经优化后，可使热公用工程及冷公用工程用量分别减少97.5%和16.9%.

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16. METSIM在亚熔盐铬盐清洁生产工艺流程设计中的应用

吕页清郑诗礼王少娜杜浩张懿

2013, 13 (1): 99-104.

摘要（1145）

PDF （330KB）（465）

针对亚熔盐铬盐清洁生产工艺能耗大、热利用率低的问题及工艺放大的需求，采用METSIM软件对此工艺进行了物料和能量衡算，得到了各股物流的详细信息，为工艺放大提供参考；采用夹点技术进行换热网络优化，优化后的热交换网络可使热公用工程及冷公用工程用量分别减少31.5%和31.7%，总热利用率提高11.0%.

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17. 醋酸甲酯和甲醇热集成变压精馏分离工艺模拟与优化

杨金杯余美琼郑志功邱挺

2013, 13 (1): 105-110.

摘要（1162）

PDF （330KB）（576）

基于对醋酸甲酯与甲醇二元共沸特性的分析，提出热集成变压精馏分离醋酸甲酯和甲醇的工艺. 利用Aspen Plus软件对该分离过程进行模拟，以NRTL活度系数方程为物性计算方法，其二元相互作用参数由气液相平衡数据回归，分析了加压塔和常压塔的理论板数、进料位置及回流比对分离效果的影响，并进行了能耗比较. 结果表明，该工艺能很好地分离醋酸甲酯和甲醇，较佳的工艺条件为：加压塔操作压力909 kPa，理论板数32，第21块板进料，回流比4.2，塔釜醋酸甲酯纯度99.8%；常压塔操作压力101 kPa，理论板数30，第20块板进料，回流比4.6，塔釜甲醇纯度99.0%. 与常规变压精馏相比，热集成变压精馏可节能达45.8%；与以水为萃取剂的萃取精馏分离工艺相比，热集成变压精馏分离工艺更适合醋酸甲酯与甲醇体系的分离.

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18. 考虑不同水质输入的水电联产优化设计

吴现力胡仰栋伍联营

2013, 13 (1): 111-116.

摘要（862）

PDF （254KB）（78）

结合已有的反渗透/多级闪蒸混产系统和发电-多级闪蒸联产系统，设计了一个新的包括热力发电系统、反渗透海水淡化系统和多级闪蒸海水淡化系统的水电联产超结构，对以不同盐度苦咸水、海水为原水的水电联产系统进行了优化设计，通过求解系统以年费用最小为目标函数的非线性数学模型，得到不同盐度下联产系统优化的生产结构. 结果表明，在低盐度(≤25000 mg/L)下采用冷凝式发电和一级反渗透产水，高盐度下采用抽汽冷凝式发电和热膜混合产水，可降低联产系统的年费用，获得较低成本的淡化水. 在本工作所定的生产规模下，优化联产方案的年费用可降低23%~36%.

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19. 纤维素燃料乙醇技术经济分析

姜芹孙亚琴滕虎修志龙刘春朝

2012, 12 (1): 97-104.

摘要（936）

PDF （274KB）（363）

考察了以玉米秸秆为原料生产燃料乙醇的工艺流程，对年产5万t燃料乙醇的生产工艺进行了技术经济和敏感性分析. 蒸馏能耗分析表明，当发酵醪中乙醇浓度高于4%(w)时蒸馏的能耗比较低. 年产5万t燃料乙醇的直接固定成本约1.37亿元，乙醇的最低成本为8425 ￥/t. 该工艺能副产3.75万t CO2和215 t杂醇油，可带来额外收益2386万元. 经济敏感性分析表明，纤维素酶价格对生产成本的影响较显著，副产物CO2的回收利用可明显增加收益.

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20. 基于离子液体的合成氨驰放气中氨回收工艺模拟计算

陈晏杰姚月华张香平任保增王蕾董海峰田肖

2011, 11 (4): 644-651.

摘要（1107）

PDF （352KB）（559）

设计并模拟优化了以[C4mim]BF4离子液体为吸收剂的吸收与多级闪蒸回收氨的工艺，采用NRTL活度系数模型对氨和甲烷在[C4mim]BF4中的气液平衡数据进行拟合，结果表明，该模型能很好地关联和预测含离子液体的二元体系气液平衡. 应用Aspen Plus软件灵敏度分析模块，对吸收剂流量、温度进行了灵敏度分析和优化，结果表明，增大流量和降低温度有利于[C4mim]BF4对氨的吸收，优化操作条件为流量2000 kg/h、温度30℃. 该回收工艺净化气和再生气中氨摩尔浓度分别为32.4′10-6和95.2%，满足设计要求，标准煤耗预计为940 kg/t，比传统工艺节能200 kg/t.

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21. Molecular Simulation on Microstructure of Ionic Liquids in Capture of CO2

岳振国刘晓敏赵玉灵张晓春吕兴梅张锁江

2011, 11 (4): 652-659.

摘要（828）

PDF （411KB）（379）

Molecular dynamic simulation is used to study the microstructure of four kinds of ionic liquids (ILs), [Emim]PF6, [Emim][Tf2N], [PC6,6,6,14]PF6 and [PC6,6,6,14][Tf2N] in the capture process of CO2. Radial distribution function (RDF) and spatial distribution function (SDF) are used to analyze the microscopic properties of these systems. The calculated results show that the space distribution of CO2 around ILs determines the capability of ionic liquids for capturing CO2. Based on the analysis of SDF, CO2 and PF6- are overlapped partially around [Emim]+ in [Emim]PF6-CO2 mixture. When the anion is [Tf2N]-, cations are mainly distributed on one side of [Tf2N]- near N atom, and CO2 is concentrated on two sides near the fluoroalkylgroup (?CF3), and there is little overlapped district between cation and CO2. In [PC6,6,6,14]PF6-CO2 mixture, layered structure is found and CO2 is much nearer to PF6- than [PC6,6,6,14]+. Based on the analysis of RDF, in the phosphonium-based ILs, the highest distribution densities of anions and CO2 around cations are about 6 and 3 times as their average ones respectively, while in the imidazolium-based ILs, they are about 3 and 2 respectively, this means that the distributions of CO2 and anions around the imidazolium-based ILs are more evenly distributed than those around the phosphonium-based ILs.

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22. 燃料乙醇生产用生物原料的土地使用、能耗、环境影响和水耗分析

孔德柱王玉春孙健袁晓凡王晓东肖杰赵兵

2011, 11 (3): 452-460.

摘要（1044）

PDF （264KB）（576）

在引入生物质分配比率的基础上，从土地使用率、能耗、环境和耗水量4个方面分析了玉米秸秆、木薯和甜高粱3种生物质原料生产燃料乙醇的过程，得到了3种生物质发展潜力数据. 结果表明，玉米秸秆作为原料，按产出乙醇能计，土地使用率最高可达563.40 GJ/ha，投入能量最低，仅为22.68 MJ/GJ，环境影响最小，耗水量最少，只有8 m3/GJ，是最有开发前景的原料. 甜高粱总体上优于木薯，但耗水量太大，不利于长远发展.

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23. 生物柴油超临界甲醇法生产工艺全流程模拟与经济分析

曾宏李洪明方柏山

2010, 10 (6): 1168-1174.

摘要（1213）

PDF （251KB）（466）

基于小试结果放大，应用SuperPro Designer?仿真软件，设计模拟超临界甲醇法年产5万t生物柴油的工艺流程，并进行了经济成本核算. 模拟结果表明，主要过程数据符合实验结果，工艺设计合理；经济分析显示，高温高压设备占设备成本较大比例，原料成本占生产成本70%以上，项目总投资约7272万元，税后净利润约2704万元/a. 该工艺具有较好的可行性.

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24. 不同工艺路线FT合成油-电多联产模拟计算

于戈文李永旺徐元源王延铭

2010, 10 (5): 964-970.

摘要（1291）

PDF （247KB）（385）

设计并模拟了以Shell煤气化为气头的FT合成油-电多联产串联型和并联型案例，研究了不同工艺路线的系统特性. 结果表明，在CO总转化率0.96、摩尔比H2/CO=1.5的条件下，串联型多联产具有最多的合成油产量，分别为柴油205.2、石脑油73.24及液化石油气(LPG) 40.12 t/h，但发电量不足以满足自身用电消耗；并联型多联产随合成气分流比降低，合成油产量下降而发电量大幅上升，但系统热效率降低，分别为47.55%(FT-100), 46.85%(FT-75)及44.98%(FT-25). 3种方案的C捕集率分别为58.7%(FT-100), 44%(FT-75)和14.7%(FT-25).

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25. 生物柴油全生命周期资源和能源消耗分析

邢爱华马捷张英皓王垚金涌

2010, 10 (2): 314-320.

摘要（2177）

PDF （236KB）（795）

针对以菜籽油、麻疯树油和地沟油为原料制取生物柴油过程，应用生命周期评价方法，对原料种植、收集运输、原料预处理、生物柴油生产、产品配送等子过程的土地资源占用、水资源和能源消耗进行了计算，并对能量消耗进行了参数敏感性分析. 结果表明，3种原料生产1 t生物柴油占用土地资源分别为13132, 3333和5 m2，水资源消耗分别为9063.55, 12306.62和1.97 m3，化石能源消耗分别为0.9, 0.67和0.25 MJ. 由于水资源消耗和土地占用主要源于种植环节，能源消耗主要发生在种植和转化环节，在我国适合以地沟油和麻疯树油为原料生产生物柴油. 开发耐旱、高产、高含油率的油料植物品种和新型高效酯交换反应催化剂及优化反应工艺是降低生物柴油全生命周期资源占用和能源消耗的有效措施.

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26. 硼铁矿火法分离过程的生命周期环境影响评价

安静薛向欣姜涛

2010, 10 (2): 321-326.

摘要（2264）

PDF （240KB）（383）

采用生命周期评价方法对硼铁矿火法分离过程进行了环境影响评价研究. 结果表明，开采加工1万t硼铁矿对气候变化、酸化、光化学臭氧形成、水体富营养化和人体毒性的影响分别为1.45′107 kg CO2当量，3.61′104 kg SO2当量，7.16′102 kg C2H4当量，30.41 kg PO43-当量和2.43′104 kg C6H4Cl2当量，对矿产资源和化石能源消耗的影响分别为7.72′103 kg Sb当量和3.68′10-1 kg Sb当量，水消耗为1.24′105 m3；对土地占用的影响为7.98′106 kg固体废物；各生产环节中，原材料生产环节对水资源消耗和土地占用的影响最大，高炉冶炼环节对气候变化、光化学臭氧形成、水体富营养化、矿产资源和能源消耗的影响最大，硼砂生产环节对酸化、人体毒性的影响最大；除对资源、能源的消耗和土地占用的影响外，能源产品生产过程带入系统的环境影响均高于生产过程.

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27. 热集成变压精馏分离水-异丙醇-二异丙胺的工艺模拟

杨德明高晓新

2010, 10 (2): 327-331.

摘要（1523）

PDF （195KB）（737）

在分析水-异丙醇-二异丙胺体系共沸特性的基础上，提出了热集成变压精馏工艺. 采用UNIQUAC-RK方程计算气液相平衡数据，并利用实验数据在模拟压力范围内(0.004~1.0 MPa)对UNIQUAC方程中的二元交互作用参数进行修正. 利用ASPEN PLUS过程模拟软件中的RADFRAC严格精馏模型，对提出的热集成变压精馏工艺进行过程模拟与参数优化. 得到了热集成变压精馏分离水-异丙醇-二异丙胺体系的最佳工艺参数、塔内气液浓度分布及精馏塔设备参数等，并通过实验对模拟结果进行验证. 结果表明，热集成变压精馏工艺比常规的变压精馏工艺约节能34.3%.

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28. 空分装置三吸附器TSA纯化系统及其节能效果分析

张培昆王立刘桂芹李正强杨秉彪郭桂彬

2009, 9 (5): 932-939.

摘要（1785）

PDF （346KB）（541）

为了回收现有的双吸附器空气净化系统余热，提出了采用三吸附器空气净化系统回收利用余热，并分析了可行性. 以两工业企业20000和21000 Nm3/h制氧机为例进行初步分析计算，结果表明，若把现有系统改造为三吸附器纯化系统，可节约氮气加热电耗分别达51.3%和42.7%. 基于Aranovich-Donohue吸附等温线方程和线性驱动力传质假设的非绝热吸附模型，模型参数通过匹配生产现场监控数据确定，开发了空分变温吸附纯化系统模拟器. 基于此模拟器的数值模拟，对宝钢分公司6号制氧机双吸附器TSA系统进行三吸附器系统改造的安全性和节能效果进行了预测，安全达标情况下，节能率为45%.

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29. 基于详细反应机理的甲烷部分氧化制乙炔过程模拟

曹苏王铁峰

2009, 9 (5): 940-946.

摘要（1449）

PDF （247KB）（643）

基于Curran详细反应机理，采用CHEMKIN软件对贫氧条件下的甲烷非催化部分氧化过程进行了模拟. 在预热温度为873 K、氧气/甲烷摩尔比为0.55的工业反应器操作条件下，模拟得到的最大乙炔浓度为7.6%(mol)，与工业数据相符. 分析了操作参数对自燃诱导时间和产物浓度的影响. 结果表明，当预热温度为823 K时，最大乙炔浓度为7.8%(mol)；1023 K时为8.4%(mol). 乙炔浓度在达到最大值后快速下降，因此必须在最大值时通过淬冷等措施及时终止反应以获得最大乙炔收率.

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30. 甘油发酵生产1,3-丙二醇工艺的技术经济性分析

牟晓佳滕虎孙亚琴修志龙

2009, 9 (5): 947-952.

摘要（1676）

PDF （590KB）（657）

针对甘油生物转化1,3-丙二醇的连续发酵过程，通过发酵和分离过程的模拟与优化，得到不同初始条件下的最大产物浓度、生产强度、1,3-丙二醇得率及整个工艺过程的物耗和能耗，并进行了经济成本核算. 结果表明，提高发酵过程的生产强度未必能带来利润的增长，反而可能导致利润下降；提高1,3-丙二醇的得率有利于增加利润，但得率高于0.68 mol/mol时，利润增长趋缓；敏感性分析显示，甘油成本是影响利润的关键因素，通过联产生物柴油可以降低成本，税后利润提高31%.

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31. 不同煤气化过程的FT合成油-电多联产模拟计算

于戈文徐元源郝栩李永旺

2009, 9 (3): 545-551.

摘要（2048）

PDF （368KB）（400）

设计并模拟了以Shell, GSP, Texaco煤气化为气头的FT合成油-电多联产系统，考察了三者的系统特性. 结果表明，在入炉煤量为1000 t/h的条件下，其合成油(包括柴油、石脑油和LPG)产量分别为318.56, 318.42和285.79 t/h，但FT合成96%的CO转化率使其发电量均不足以满足系统自身的用电，尾气发电仅相当于回收了原料煤热值近2%的能量. 以Shell技术为气头的多联产系统具有最高的系统热效率(47.65%)，Texaco技术为气头的多联产系统具有最低的系统热效率，比前者低6.5%左右. 3种方案捕获的CO2分别相当于回收了进入系统全部碳含量的58.69%, 58.65%, 59.55%.

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32. Simulation of Fuel Ethanol Production from Lignocellulosic Biomass

张素平 Fran?ois Maréchal Martin Gassner 任铮伟颜涌捷 Daniel Favrat

2009, 9 (2): 333-337.

摘要（2004）

PDF （137KB）（286）

Models for hydrolysis, fermentation and concentration process, production and utilization of biogas as well as lignin gasification are developed to calculate the heat demand of ethanol production process and the amounts of heat and power generated from residues and wastewater of the process. For the energy analysis, all relevant information about the process streams, physical properties, and mass and energy balances are considered. Energy integration is investigated for establishing a network of facilities for heat and power generation from wastewater and residues treatment aiming at the increase of energy efficiency. Feeding the lignin to an IGCC process, the electric efficiency is increased by 4.4% compared with combustion, which leads to an overall energy efficiency of 53.8%. A detailed sensitivity analysis on energy efficiency is also carried out.

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33. 钛渣碳热氯化尾气的组成

熊绍锋袁章福徐聪徐聪

2009, 9 (1): 63-68.

摘要（1241）

PDF （505KB）（419）

基于对钛渣碳热氯化反应的热力学计算，系统地分析了不同碳/矿比、氯气量和反应温度下氯化炉尾气中的平衡CO/CO2摩尔比值(qEq)，并与新型复合流化床作氯化反应器的钛渣碳热氯化实验值(qEx, 0.2~0.3)和文献参考值(qRe)进行了比较. 结果显示，qEx接近qRe但小于qEq，这与对沸腾氯化工艺的预期情况相符. 炉渣的物相分析结果表明，qEx

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34. 中国氯元素工业代谢分析

杨宁陈定江胡山鹰李有润金涌

2009, 9 (1): 69-73.

摘要（1272）

PDF （216KB）（484）

运用工业代谢研究方法，对中国2005年氯元素的工业代谢进行了宏观研究，通过大量数据、资料的分析与核算，首次较为系统地完成了"资源开采-产品加工-环境消纳"生命周期内定量的氯元素工业代谢网络图，并对氯元素利用率、氯元素损失以及最终环境消纳途径进行了初步分析，为系统认识中国氯元素工业代谢及后续研究氯元素可持续工业发展奠定了基础.

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35. 15℃时NaCl-CO(NH2)2-H2O2-H2O四元体系相平衡

张朝郭康宁曹吉林

2009, 9 (1): 74-78.

摘要（1386）

PDF （216KB）（370）

为了改进过氧化尿素合成的生产工艺，采用等温法测定了15℃时NaCl-CO(NH2)2-H2O2-H2O四元体系及其三元子体系CO(NH2)2-H2O2-H2O和NaCl-CO(NH2)2-H2O的相平衡数据，依据所绘相图分析，结合热重和XRD表征，得出实验条件下NaCl和尿素能形成新的加合物CO(NH2)2×NaCl，其热稳定性比纯尿素高. 根据相图计算，15℃时CO(NH2)2-H2O2-H2O体系合成过氧化尿素的适宜条件范围较宽，在母液不利用的情况下H2O2的收率为58.08%；而在NaCl-CO(NH2)2-H2O2-H2O体系中，NaCl对过氧化尿素形成没有盐析效应.

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36. 氢/氩热等离子体裂解煤碳-氢-氧-氩多相多组分体系的热力学分析

陈宏刚赵辉孙亚玲张永发

2009, 9 (1): 79-83.

摘要（1221）

PDF （387KB）（448）

采用Gibbs自由能极小化法对等离子体裂解煤制乙炔碳-氢-氧-氩多相多组分体系的化学反应平衡组成进行了计算，结果表明，在C-H-Ar平衡体系中，惰性组分氩的存在降低了乙炔的最高平衡产率，氩在5000 K以下基本不电离，典型组成为C:H:Ar=1:13.39:0.6的液化石油气裂解反应体系的最佳反应温度区间为2800~3200 K. 在C-H-Ar-O多相平衡体系中，氧作为杂质同样降低了乙炔的平衡产率，体系中氧以CO的形式存在，典型组成为C:H:O:Ar=1:8.638:0.160:3.339的煤裂解反应体系的最佳反应温度区间为3000~3200 K.

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37. CaSO4-Ca(OH)2-H2O体系中硫酸根的平衡浓度

王云燕彭小玉柴立元舒余德

2009, 9 (1): 84-87.

摘要（1340）

PDF （197KB）（476）

测定了25℃时不同pH值下CaSO4-Ca(OH)2-H2O三元体系中SO42-的平衡浓度，考察了Na+离子的影响. 结果表明，pH值在3.0~12.0范围内SO42-平衡浓度最小，为0.01235 mol/L，基本不受pH值的影响；Na+的存在使溶液中SO42-的平衡浓度增大，且二者呈线性关系. 应用Pitzer电解质溶液理论对体系进行了活度修正，计算结果与实验测定结果基本一致. 研究结果为含SO42-工业废水处理提供了一定的理论依据.

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38. 基于神经网络规则抽取的带钢热镀锌质量监控模型

王建国阳建宏张文兴徐金梧

2008, 8 (5): 957-961.

摘要（2450）

PDF （306KB）（664）

为了克服传统神经网络产品质量监控模型中解释性差的困难，提出了基于神经网络规则抽取的带钢热镀锌质量监控模型. 以带钢热镀锌生产中锌层重量监控为研究对象，利用神经网络规则抽取方法对样本数据进行学习，以知识规则的形式给出模型中输入(原料参数及生产控制参数)与输出(产品质量)间的定量关系，用于对生产控制参数的设定与更新. 选取756个训练样本和376个测试样本分别对网络进行了训练和检验，结果表明，新模型中的知识规则覆盖率达到94.8%，并可根据输出变量的目标区间快速地设定各输入变量的范围，为产品质量的自动控制提供了有效的方法.

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39. 生物质资源收集过程成本、能耗及环境影响分析

邢爱华刘罡王垚魏飞金涌

2008, 8 (2): 305-313.

摘要（2637）

PDF （337KB）（833）

基于秸秆类生物质资源的岛式分布特点，建立了描述秸秆收集过程成本、能耗和污染物排放的数学模型. 针对单资源岛秸秆收集过程，讨论了压缩对秸秆收集成本、能耗及环境的影响，建立了计算秸秆收集过程的临界收集量和临界运输距离的数学表达式，并对收集成本和能耗进行了参数敏感性分析. 结果表明，无论压缩与否，秸秆单位收集成本与a'0.5(a'为可利用资源密度)成反比，与运输距离成正比. 不压缩时收集成本与Q0.5(Q为收集量)成正比，压缩后再运输收集成本随收集量的增加呈先降低后增加的规律. 参数敏感性分析表明，运输费率、收购价格、运输距离是对收集成本影响比较敏感的参数，各参数变化±50%均会引起收集成本变化±17%以上. 运输油耗、运输距离对收集过程能耗的影响较大，参数变化±20%会导致能耗的变化在±17%以上.

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40. 煤与生物质液排渣混烧特性的数值模拟

汪小憨赵黛青曾小军

2008, 8 (2): 314-320.

摘要（1491）

PDF （349KB）（804）

提出将液排渣低尘燃烧和混烧技术相结合的思路，并在自行编制的包含颗粒沉积、附壁燃烧及渣层流动等子模型的燃烧计算程序中加入生物质的热解和燃烧动力学模型，采用数值模拟手段对煤和木粉的液排渣混烧特性进行理论分析. 对150 kg/h燃料量的圆筒形燃烧器内燃烧特性的计算结果表明，添加25%(w)木粉可以提高燃烧初始段的温度，有利于充分利用燃烧器的前部空间，可以加大燃烧初始阶段的反应速度，改善煤粉的着火性能，提高煤粉的空间燃尽及附壁燃尽效果，总体燃尽率提高5%，从而有利于颗粒在有限的空间内进行充分燃烧及原有煤粉燃烧装置的小型化改造或设计. 理论分析研究证明，将混烧和液排渣低尘燃烧技术相结合，充分发挥两者的优势，用于工业窑炉洁净燃烧技术的开发是可行的.

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