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1. 钛渣三相电弧炉内自焙电极的焙烧模拟

刘泉管小平杨宁肖军

过程工程学报 2025, 25 (4): 323-331. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224185

摘要（16）

PDF （3911KB）（15）

在钛渣电弧炉冶炼过程中，自焙电极烧结的好坏决定了电弧炉能否正常运行。本文以攀钢钛渣三相电弧炉为原型，建立了交变电磁场耦合温度场的多物理场模型，开发了电磁场、温度场快速计算方法，并对比了实心/中空自焙电极焙烧过程中的电流密度、焦耳热以及温度分布规律。结果表明，实心/中空电极的电流密度分布均出现“中心低，边壁高”的分布，即集肤效应，且中空电极的集肤效应弱于实心电极，即电流分布相对更均匀。此外，实心/中空电极的开始焙烧温度均位于导电原件接触区域内，满足焙烧要求。同时，实心/中空电极到达焙烧平衡时的时间分别约为13.4 h和12.8 h，中空电极的焙烧时间相对缩短4.3%。

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2. 两椭球形湿颗粒间液桥的形状和气液界面能量模拟

王文哲姚桂焕

过程工程学报 2025, 25 (4): 332-340. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224247

摘要（12）

PDF （5086KB）（14）

湿颗粒物质广泛地存在于自然以及生产生活中。针对两垂直平行放置的椭球形湿颗粒相对旋转过程中形成的中心液桥，采用Surface Evolver软件对其形状展开研究，分析了接触角、旋转角度、重力等参数的影响。结果表明，液桥形状是一个非圆弧假设的旋转对称体，接触角变化会改变液桥形状，旋转角度、重力均使得液桥中心垂直截面轮廓线从椭圆线向双曲线转变，重力使得上下颗粒上的接触线发生移动，而颗粒旋转会导致接触线收缩；液桥气液界面面积与颗粒相对角度呈正弦函数关系。对重力下维持液桥所需的最小体积进行了研究，表明其与接触角呈二次函数关系，并随着液体密度增大而增大，而且接触角90°左右时维持液桥所需体积最小。

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3. 变径圆管内离散气泡运动行为及变形特性

李枫明亮邢雷蒋明虎赵立新关帅

过程工程学报 2025, 25 (4): 341-353. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224229

摘要（16）

PDF （9843KB）（41）

离散气泡在变径圆管内的变形动力学行为是指导气液两相介质输运及分离的重要理论。针对变径圆管结构，开展不同雷诺数及气泡粒径条件下的变径场域内离散气泡的运动行为研究。分析不同入口雷诺数下变径圆管内的流型流态、速度场以及气泡变形特性，探索变径圆管内流场特性与离散气泡间的相互作用规律。结果表明，气泡使其周围的流体速度变化，造成速度梯度增加，致使其周围流场的湍动能上升；此外，随着入口雷诺数增大，气泡在流场内的破碎位置越趋向于突扩截面处，当入口雷诺数Re=5.16×103时，气泡的破碎距离最短为16.09 mm；当雷诺数不变，气泡半径从2.5 mm增大至4.5 mm时，气泡的无量纲最大变形量由0.26增加至0.67，数值模拟结果与实验结果呈现出较好的一致性。

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4. 二元颗粒在气固流化床内流动、混合特性的数值模拟(I)：轴向/径向流场分布特性

王贵方孔双祝李建姚秀颖范怡平卢春喜

过程工程学报 2025, 25 (4): 354-363. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224286

摘要（19）

PDF （4002KB）（28）

在炼油/化工领域，一些新工艺涉及到两种功能/物性不同的催化剂颗粒与气相的混合及流动。本研究采用数值模拟的方法考察了Geldart A类和Geldart D类二元混合颗粒在气固流化床-提升管耦合反应器底部区域的流动特性。采用欧拉-欧拉多相流模型，考虑介尺度非均匀结构的影响，引入基于能量最小化多尺度原理的EMMS曳力模型，建立了气固流化床中二元颗粒的流动模型。通过分析二元颗粒体系的床层密度分布和床层压降分布的转折点，确定了密相区和稀相区的相交界面高度。沿床层轴向方向，通过对比床内两种颗粒的相对截面平均固含率，发现Geldart D类颗粒倾向于在床层底部运动；同时，大粒径/低密度颗粒和小粒径/高密度颗粒的二元颗粒体系的床层底部区域密度分布更稳定。沿径向方向，Geldart A类颗粒和Geldart D类颗粒均趋向边壁运动。定义相对固含率作为定量考察颗粒径向运动趋势的参数，发现Geldart D类颗粒较Geldart A类颗粒向边壁区域浓集的趋势更明显。

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5. 二元颗粒在气固流化床内流动、混合特性的数值模拟(II)：流场径向分布特性的力学分析

王贵方孔双祝李建姚秀颖范怡平卢春喜

过程工程学报 2025, 25 (4): 364-372. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224287

摘要（14）

PDF （2980KB）（13）

由于二元颗粒存在物性差异，气固流动体系会呈现出复杂的流体动力学行为。通过对相对固含率进行比较，发现Geldart D类颗粒更倾向于在边壁富集，但目前少有研究对该现象形成的具体原因进行报道。通过引入Kutta-Joukowski横向力，对气固流化床-提升管耦合反应器底部区域二元颗粒所受横向力进行考察，进而分析了二元颗粒局部浓度/局部分率沿径向的分布特性。Kutta-Joukowski横向力在床内的分布并非均匀，根据颗粒相与气相的速度矢量差以及颗粒速度分布梯度对Kutta-Joukowski横向力沿径向分布的影响程度，对耦合反应器底部流化床进行分区，包括Kutta-Joukowski横向力均匀影响区(I区域)、速度梯度主导区(II区域)、气-固速度矢量差主导区(III区域)。结果表明，在I区域，Geldart A类颗粒和Geldart D类颗粒向边壁运动的趋势相当，促使颗粒相沿径向均匀分布；在II, III区域，Geldart A类颗粒和Geldart D类颗粒均受到指向边壁的Kutta-Joukowski横向力，进而呈现中心低、边壁高的类“环-核”不均匀分布。在II区域Geldart D类颗粒受到的Kutta-Koukowski横向力更大，导致其向边壁聚集的趋势更明显。而在III区域，Geldart A类颗粒和Geldart D类颗粒向边壁运动的趋势均较弱。

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6. 面向新能源消纳的新型重力热管储能单元设计及其性能研究

张舒程远林余虎张毅谢锦林廖兴炜章仁刘昌会顾彦龙

过程工程学报 2025, 25 (4): 373-381. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224288

摘要（10）

PDF （2378KB）（3）

在全球气候变化问题日益严重的背景下，推动能源结构转型，减少对化石燃料的依赖，提高新能源的消纳能力，已成为必然趋势，在能源消耗占很大比重的建筑供暖领域更是如此。本工作设计了一种新型的翅片结构方形液腔及重力热管耦合的储能及供暖单元，并通过搭建储热平台对该储能单元的壁温特性、启动特性、传热性能及均温性能进行实验探究。随后，对该单元储放热特性进行综合评价，研究发现，该储能单元中耦合的新型重力热管对储能过程的启动特性、传热特性及均温性能均起到重要作用，其最低传热热阻低至0.018℃/W，最大等效导热系数可达239.15 kW/(m?℃)。最低启动温度仅为56.9℃，最低均温系数可达0.009。单元最大供暖系数可达3.83。该新型储能单元的设计及研究结果对移动式供暖单元及分布式能源的综合利用具有重要参考价值。

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7. 湿式弦栅协同作用下的新型线板式电除尘实验研究

丁厚成薛亚芹邓权龙张文静陈圳杨

过程工程学报 2025, 25 (4): 382-388. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224304

摘要（8）

PDF （3889KB）（6）

为提高工业上对细颗粒物的除尘效率，基于传统的湿式弦栅过滤除尘及电除尘理论，将湿式除尘与电除尘分区布置，搭建了湿式弦栅协同作用下的新型电除尘实验系统，通过单一静电除尘实验探究了波纹极板的波长与振幅在不同电压、风速下对除尘效率的影响，并获取波纹极板最佳的波长值与振幅值；通过复合湿式电除尘实验探究了电压、风速、雾化压力对除尘效率的影响，并验证了波纹极板作为收尘极板时在湿式电除尘系统中的除尘效果。结果表明，单一静电除尘中的除尘效率与电压成正比，与风速成反比；不同波长、振幅的波纹极板的除尘效率在不同的电压、风速条件下较平板均显著提高，其中振幅对波纹极板的除尘效率的影响更为显著，波长为150 mm、振幅为60 mm的波纹极板除尘效率最佳；复合湿式电除尘系统的除尘效果相较于单一电除尘系统显著升高，复合湿式电除尘系统中的波纹板与水组合的除尘效率高于平板与水组合的除尘效率，除尘效率随着风速、雾化压力增加先增加后降低，与电压成正比；当电压、风速、雾化压力分别为30 kV, 0.6 m/s, 6 MPa时，该系统除尘效率最高达到96.08%。

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8. CeO2/氮掺杂碳材料表面结构调控及染料去除性能

黄耀华张浩刘妍绮王冰慧饶日川

过程工程学报 2025, 25 (4): 389-398. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224210

摘要（21）

PDF （4849KB）（17）

本工作通过控制硝酸铈和三聚氰胺的投料顺序，调节了CeO2/氮掺杂碳复合材料的表面结构。通过透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和Zeta电位等表征技术，发现投料顺序对CeO2/碳氮复合材料的氮含量、CeO2分散性、表面电荷分布、孔的结构及比表面积产生显著影响。相对于先加入三聚氰胺制备的CeO2/碳氮复合材料(MCe)，先加入硝酸铈制备的CeO2/碳氮复合材料(CeM)尽管具有较低的比表面积和不太理想的孔结构，但由于其具有更高的氮含量，促进了CeO2在复合材料中的分散；此外，Zeta电位测试表明，CeM样品表面主要带正电荷，由于刚果红在溶液中主要以阴离子形式存在，能与带正电荷的样品表面形成静电吸附作用。因此，先加入硝酸铈所制备的CeO2/碳氮复合材料展现出更高的刚果红去除效率。

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9. 古陆相沉积型稀土矿浸出渣中有价金属在硫酸溶液中的浸出行为

毛兴宇敖先权曹阳郭妤

过程工程学报 2025, 25 (4): 399-407. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224199

摘要（7）

PDF （6313KB）（5）

古陆相沉积型稀土矿是一种新型稀土矿，对稀土矿浸出渣进行金属元素分离提取，可提高稀土矿的利用价值和解决固废处置难题。本工作采用硫酸溶液浸出稀土矿浸出渣，探究硫酸溶液对Al, Fe和Ti浸出行为的影响和反应机理。研究结果表明，硫酸溶液可以有效溶解稀土矿中的硅铝酸盐和赤铁矿，选择性地浸出Al和Fe，锐钛矿不易与硫酸反应，因此Ti的浸出率较低。通过单因素和正交实验优化反应条件，在反应温度115℃、反应时间6 h、酸渣质量比2.1 g/g和液固比4 g/g的最佳反应条件下，Al, Fe和Ti浸出率分别达到86.44%, 94.00%和7.14%。浸出液通过硫酸铝铵法可将Al和Fe有效分离，并制得Al2O3。

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10. 苯磺酸钠-硫酸钠-水三元体系相平衡及热力学特性

易嘉惠廖本仁陈鹏魏静玉姚涵黄惠婷卢智昊张乐华

过程工程学报 2025, 25 (4): 408-415. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224274

摘要（6）

PDF （2508KB）（7）

工业有机磺酸废水中含有高浓度的无机盐和多种磺酸盐，对其有效处理和分离回收面临挑战。因此，本工作采用等温溶解平衡法和湿固相法探究了苯磺酸钠(BSNa)-硫酸钠(Na2SO4)-水(H2O)三元体系在273.15, 283.15和313.15 K下的相平衡数据，并利用van't Hoff方程对其溶解过程的热力学进行了研究。相平衡研究表明，该体系在313.15 K时存在1个共饱和点、2个单变量曲线及由BSNa, Na2SO4及其共晶组成的3个结晶区。而在273.15和283.15 K下，该体系仅存在1个共饱和点、1条单变量曲线和2个结晶区，对应于Na2SO4?10H2O及BSNa和Na2SO4?10H2O的共晶，未见BSNa的结晶区和溶解度曲线，表明该体系在低温下分离更易得到纯盐，且在283.15 K下进行分离的能效比更高。热力学研究表明，在该三元体系中，Na2SO4的溶解是一个非自发的吸热熵增过程，焓变对溶解Gibbs自由能的影响较大。本研究为高浓度有机废水中BSNa和Na2SO4的分离和回收奠定了基础。

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11. 粉尘浓度和含水率对覆膜滤料滤饼形成特性及过滤性能影响研究

陈路敏李海金朱晨胡文元钱付平郑志敏

过程工程学报 2025, 25 (4): 416-424. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224303

摘要（10）

PDF （3364KB）（8）

本工作搭建了滤料实验测试台，通过分析覆膜滤料的压降、过滤效率、单位面积粉尘沉积量、滤饼厚度和厚度标准差探究粉尘浓度和粉尘含水率对覆膜滤料滤饼形成特性及过滤性能的影响。结果表明，随过滤时间延长，滤饼垂直方向上从顶部到底部厚度及其不均匀性逐渐增大，但经过一段时间后滤饼厚度不均匀性趋于稳定。随粉尘浓度增加，滤饼厚度和不均匀性逐渐增大；粉尘浓度较低时，滤饼厚度从顶部到底部整体增加缓慢，厚度差异较小；粉尘浓度较高时，滤饼顶部厚度增加较慢，底部厚度增加较快；随粉尘浓度增加，压降和单位面积粉尘沉积量增加，过滤效率约为99.9%，孔隙率整体逐渐减小。随粉尘含水率增加，滤饼均匀性差异明显，粉尘含水率为9%和13%时滤饼均匀性较差，粉尘含水率为10%~12%时，滤饼分布相对均匀。粉尘含水率对过滤性能的影响主要体现在压降的变化，含水率增加有助于减小滤饼压降，对过滤效率的影响并不明显。

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12. 相变微胶囊在金属泡沫微通道中的换热特性

李勇铜孙静王玮铂杨博宇杨云茜

过程工程学报 2025, 25 (3): 233-240. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224227

摘要（88）

HTML （9）

PDF （4566KB）（44）

相变微胶囊悬浮液(MEPCMs)是一种新型传热功能热流体，在热管理、储能等领域极具发展潜力。为提高能流密度电子器件的热管理性能，本工作采用相变微胶囊悬浮液和金属泡沫作为双重强化换热手段来提升微通道的冷却特性。利用数值方法研究了MEPCMs质量分数(5wt%, 10wt%和20wt%)、入口流速、金属泡沫填充率对微通道换热性能、流动阻力及综合换热性能的影响规律。结果表明，金属泡沫微通道的最高温度随着MEPCMs质量分数增大而降低，压降随着质量分数增大而增加；流速为0.06 m/s时，质量分数从5wt%增大到20wt%，压降增加了2.09倍。5wt%的MEPCMs的综合换热性能最好，综合能效因子较纯水提升了8.15%~12.18%。金属泡沫的填充率会显著影响微通道的换热性能，完全填充金属泡沫微通道的冷却性能最好。在整个流速范围内，以5wt%的MEPCMs为冷却工质，完全填充金属泡沫微通道Nuave为空微通道的9.06倍，流动压降为空微通道的56.91倍，综合能效因子可达2.61。本研究结果可为开发高效、紧凑的液冷电子器件散热装置提供理论指导。

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13. 固相体积分数对O型球阀空化特性的影响

周兆年吴斌彬华霆锋王照彤金志江李文庆钱锦远

过程工程学报 2025, 25 (3): 241-248. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224257

摘要（57）

HTML （9）

PDF （2994KB）（12）

O型球阀是煤化工行业中重要的流体控制设备，在工作过程中，球阀内部容易发生空化现象。球阀工质为含有固相颗粒的流体，颗粒的体积分数会对空化产生影响但机制尚不明确。针对这一问题，使用数值模拟的手段，探究了不同阀球转角下，固相体积分数对球阀内空化的影响。结果表明，当阀球转角为30°以及45°时，阀内并无空化发生；阀球转角为60°时，低浓度的颗粒会削弱阀内的空化程度，而浓度大于10%的颗粒会促进空化发生；阀球转角为75°时，不同浓度的颗粒均会促进阀内的空化。本工作揭示了固相体积分数对O型球阀空化特性的影响机理，对于控制O型球阀工作环境以及多相流仿真方面具有一定的指导作用。

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14. 基于流固耦合的褶式滤筒脉冲清灰特性的数值模拟

李逸非钱付平胡文元马琪鲁进利

过程工程学报 2025, 25 (3): 249-260. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224243

摘要（70）

HTML （8）

PDF （9171KB）（21）

脉冲喷吹气流是滤筒除尘器清灰的主要手段。通过喷吹气流的作用导致滤筒滤芯产生膨胀和抖动，滤筒上的粉尘被剥离并落入灰斗，从而保持滤筒的清洁和高效的过滤性能。为了更好地反映喷吹气流对滤筒滤芯的影响，利用ANSYS Workbench中的静态结构模块(Static Structural)进行滤芯脉冲清灰的流固耦合，通过对比不同喷吹时间、不同喷吹距离下的模拟结果，从而得出喷吹气流对滤筒褶结构部分的影响。先利用Fluent模拟得到滤筒内压力的变化，结果表明，虽在不同喷吹距离下压力在数值上略有不同，但都有着相同的分布趋势：气流沿过滤元件长度方向向下运动并沿径向扩散，并且在滤芯内部静压从底部向上积累，滤芯下部静压相对较大，上部静压相对较小，滤芯内部有明显压力积累的过程。再利用ANSYS Workbench中的静态结构模块将上一步Fluent模拟得出的压力耦合在滤筒的褶结构，在相同时间集下，通过模拟得到滤芯褶皱结构的总变形、弹性应变和最大剪切应力值及其分布规律。在实验范围内，当喷吹距离为150 mm时，气流作用在滤芯褶皱结构的各项参数值最好：总变形为0.133 27 μm，弹性应变为3.018×10-4 μm，最大剪切应力为222.69 Pa。

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15. 含列管束鼓泡塔的CFD模拟：湍流模型的影响

张南管小平王康军杨宁

过程工程学报 2025, 25 (3): 261-272. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224206

摘要（71）

HTML （8）

PDF （6598KB）（19）

含列管束鼓泡塔的CFD模拟结果准确性与相间作用力模型、湍流模型等封闭模型有关。本工作考察了常用的6种湍流模型(标准k-ε、RNG k-ε、Realizable k-ε、标准k-ω、SST k-ω和RSM)对不含内构件及含列管束的中试规模鼓泡塔内流体动力学的影响。结果表明，RSM预测的空塔内流体的湍流动能、湍流耗散率和湍流黏度均远高于涡黏模型(k-ε模型、k-ω模型)，但在模拟列管塔时这种差距明显缩小，而且列管显著抑制了液相的湍动程度。同时，将鼓泡塔内气含率及轴向液速的模拟值与实验测量数据进行了对比，发现涡黏模型仅可准确预测空塔内中心区域气含率而RSM可预测其余区域气含率，6种湍流模型预测的列管塔内气含率径向分布几乎一致；Realizable k-ε模型预测的空塔及列管塔内轴向液速值与实验数据高度吻合，明显优于其他湍流模型，在模拟鼓泡塔内流体力学时推荐使用。

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16. 层级梯度多孔铜表面强化沸腾传热特性研究

石尔叶双瑞王友兰彭启赵斌姜昌伟

过程工程学报 2025, 25 (3): 273-282. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224233

摘要（67）

HTML （7）

PDF （4605KB）（10）

为了提高能源系统的效率，采用电化学沉积方法在铜基底上构筑梯度结构多孔表面以强化沸腾传热，通过恒电流单步沉积法和恒电流恒电压两步沉积法制备了蜂窝状多孔和层级轴向蜂窝状梯度多孔两种结构，以HFE-7100为工质进行饱和池沸腾传热实验，研究多孔表面梯度孔径层级变化对沸腾传热性能的影响。结果表明，沉积总时长60 s，提升第二步沉积电压为3 V的层级梯度多孔表面强化传热效果最为显著，沸腾起始点的壁面过热度为9.5 K，相较光滑表面(16.8 K)下降了43.00%；临界热流密度和传热系数分别高达522.02 kW/m2和22.76 kW/(m2?K)，相较光滑表面，其临界热流密度和传热系数的强化比分别为193.40%和261.01%。层级多孔表面具有内部孔穴和枝晶凸起两类汽化核心，微孔及枝晶内部的微米孔穴具备丰富的孔径范围，在增加表面汽化核心密度和有效传热面积的同时，降低核化能垒；轴向孔径梯度变化加速气泡演化，梯度多孔结构和枝晶提供的毛细芯吸力使工质从水平和垂直方向回流至核化区域，提升了层级梯度多孔表面的沸腾传热系数和临界热流密度。

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17. 脉冲振幅对脉冲折流板萃取柱内气-液-液三相流动规律影响的模拟研究

于婷喻修成卢宗慧肖哲赵松鹤曲鸣何辉叶国安

过程工程学报 2025, 25 (3): 283-292. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224194

摘要（60）

HTML （8）

PDF （4541KB）（16）

基于CFD模拟技术建立了脉冲折流板萃取柱的气-液-液三相流模型，探究了脉冲振幅对折流板萃取柱内宏观流场演化的影响规律。结果表明，脉冲振幅为1.2 cm的工况下，振幅对水相、有机相两相的运动影响较小，水相在挡板上积聚，脉冲振幅为7.2和14.4 cm的工况下，振幅对水相、有机相两相的运动方向和速度大小均有显著影响，水相脱离挡板分散成更小的液滴；随脉冲振幅增大，湍动能与湍动能耗散率随之增大，在流体冲击固体壁面的区域出现最大值，随脉冲振幅增大，小直径的水相液滴占比更高，强化了萃取过程。本研究使用Euler-Euler两相流模型耦合群体平衡模型模拟脉冲折流板萃取柱内的气-液-液三相演化现象，可为后续脉冲折流板萃取柱的设计及工艺优化提供参考。

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18. 牛粪厌氧发酵释磷及蓝铁矿结晶法磷回收试验优化

陈智豪李卫华杨婷婷刘怡心

过程工程学报 2025, 25 (3): 293-301. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224223

摘要（59）

HTML （8）

PDF （2793KB）（7）

随着我国畜禽养殖业的快速发展，畜禽废弃物的处置与资源化利用引起了人们的广泛关注。为了最大限度地从这种废弃物中回收磷，本研究以富含磷的新鲜牛粪作为研究对象，提出了新的磷回收途径。通过考察不同浓度、厌氧发酵时间和初始pH值对新鲜牛粪厌氧发酵的释磷效果，发现牛粪浓度为180 g/L、厌氧发酵时间为14天、初始pH=7时，牛粪释磷效果最好，达156.57 mg/L；为了从厌氧发酵的牛粪上清液中回收磷，采用投加Fe2+盐诱导蓝铁矿结晶，通过L9(34)正交试验，探究反应温度、pH值和Fe/P比对磷回收率的影响。结果表明，影响磷回收效率的因素依次是初始pH值、反应温度和Fe/P比，最佳工艺条件为：反应温度35℃、pH=7及Fe/P比为1.9。在该条件下，磷的回收率最高，达84.20%，蓝铁矿纯度为25%；通过X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)和拉曼光谱(Raman)对回收产物表征，并采用改良的顺序磷提取方法研究了回收产物中蓝铁矿的丰度，证实了回收产物中存在蓝铁矿。本研究在有效提取新鲜牛粪中磷的基础上，为合成高价值的蓝铁矿提供了有价值的参考依据。

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19. 氧化铝对铝电解生物沥青阳极反应性的影响

张坤谟王维

过程工程学报 2025, 25 (3): 302-310. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224254

摘要（70）

HTML （7）

PDF （1533KB）（29）

为了深入探究氧化铝添加剂对生物沥青阳极性能的影响，本工作通过热压烧结制备了添加氧化铝的生物沥青阳极材料，并对制备的阳极进行气化反应实验，结合光学显微镜、XRD、HRTEM等微观分析手段，研究了生物沥青对石油焦的润湿性、添加剂对生物沥青阳极气化反应性以及添加剂对生物沥青阳极性能的影响。结果表明，在相同表面张力和黏度下，生物质沥青比煤沥青表现出更好的润湿性。氧化铝能够提高生物沥青的产焦率，从而降低生物沥青阳极的气化反应性，提高抗氧化性。氧化铝还可以提高生物沥青阳极的石墨化程度，改善阳极试样的原子排列有序度，从而提高阳极材料的性能。本研究为生物沥青阳极的工业应用以及降低工业生产能耗提供了理论指导。

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20. 烯丙孕素纳米混悬递送系统的制备、表征及体外释放特性

李超李东波王悦力赵海燕张竣郝符华林

过程工程学报 2025, 25 (3): 311-322. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224240

摘要（57）

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PDF （2082KB）（9）

烯丙孕素(ALT)作为一种动物用口服孕激素，其水溶性极低(约10 μg/mL)，且在体内代谢快，这严重制约了其临床疗效的发挥。纳米混悬递送系统(NS)可以将药物颗粒减小至纳米尺寸，有效提升难溶性药物的溶出能力和生物活性。本研究采用反溶剂法制备了烯丙孕素纳米混悬剂(ALT-NS)，通过单因素实验及星点设计-效应面法(CCD-RSM)对制备工艺和处方组成展开优化，并深入分析了ALT-NS的形成机理及制备影响因素。结果显示，ALT-NS最优处方和工艺参数为：烯丙孕素含量0.4wt%、十二烷基硫酸钠(SDS)浓度25 mg/mL、羟丙基甲基纤维素(HPMC)浓度4 mg/mL、搅拌速度1000 r/min、搅拌时间10 min。所制备的ALT-NS为淡黄色澄清液体，扫描电镜下呈类球形颗粒，平均粒径为104.87±1.10 nm、粒径分布指数(PDI)为0.19±0.01、Zeta电位为-37.87±0.81 mV。分析表明，在ALT-NS制备过程中，ALT由结晶状转变为无定形态。体外释放度研究表明，ALT-NS在72 h的体外累计释放度为98.4%，约是原药组的1.54倍，展现出高效、快速的释药特性。综上，本研究制备的ALT-NS能够显著减小ALT的粒径，有效提高ALT的溶解和释放效率，这对于ALT在临床应用中的疗效具有重要意义。

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21. 基于数据驱动的乙二醇精馏过程能耗与产品质量建模

冯康康耿欣娄清辉王玉胡华军石祥建薄翠梅

过程工程学报 2025, 25 (2): 142-149. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224158

摘要（66）

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PDF （2303KB）（32）

能耗和产品质量是精馏过程中的重要经济指标，能耗和产品质量预测是实现工艺优化操作的必要环节。以煤制乙二醇精馏过程为例，采用一种改进的最小二乘支持向量机算法，构建乙二醇精馏过程能耗与产品质量模型。首先基于煤制乙二醇精馏过程的工业数据，采用互信息法提取关键特征参数，进行变量筛选和数据预处理。然后引入局部目标集提高模型预测精度，并通过UMDA算法进行迭代寻优，得到LSSVM模型的最佳超参数。最后采用改进的LSSVM算法对数据样本建模，验证了算法的有效性。后续可以将模型作为多目标优化问题的目标函数求解最佳操作参数，来达到稳定操作、提高产品质量、避免过度分离操作以及降低精馏过程能耗的目的。

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22. 氧枪区位置对大型铜熔炼氧气底吹炉流动特性影响研究

姜保成肖涛王松松郭学益王亲猛

过程工程学报 2025, 25 (2): 150-158. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224173

摘要（68）

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PDF （4194KB）（40）

随着我国对含铜复杂资源清洁冶炼需求增加，氧气底吹炼铜技术正在发挥重要作用，对其核心装备(底吹炉)冶炼能力提出更高的要求。与其他底吹炉相比，大型氧气底吹炉规格更加庞大、结构更加复杂，结构与功能高度匹配将是一个非常重要的问题。氧枪区位置是影响大型氧气底吹炉内流体流动与传质的重要因素，从而对冶炼效果产生重要影响。本工作以某企业大型铜熔炼氧气底吹炉为研究原型，通过数值模拟方法对氧枪区位置对大型氧气底吹炉流动特性影响进行研究，考察了氧枪区位置对炉内功能区、流场的影响规律。结果表明，调整氧枪区位置可改变炉内功能区的分布模式。“一端反应一端沉降”模式、炉内功能区非对称分布、沉降区有效延长，有利于渣、锍充分分离。氧枪区向铜口一侧偏移2300 mm，会形成“一端反应一端沉降”模式，渣口前沉降区延长53.74%，铜锍与铜渣获得合理过渡、充分分离，可作为一种定向调控措施优化生产。

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23. 流化床电石合成过程的反应与气固流动特性

王旭苏国辉李婷韩振南付亮亮许光文

过程工程学报 2025, 25 (2): 159-168. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224166

摘要（62）

HTML （2）

PDF （8788KB）（30）

电石合成是典型高温固相反应，通过减小原料粒径可显著提高颗粒内和颗粒间的传质传热速率，有望实现该过程的低温化和技术变革。基于此，本工作提出流化床合成固相电石工艺，分别在固定床和喷动流化床反应器中考察了小颗粒原料合成电石过程的反应和气固流动特性，探究了流化床中颗粒表面反应及形貌变化过程，阐述了流化床合成电石过程中床层失流机制。结果表明，对于147~178 μm的焦炭和氧化钙原料，电石合成反应在1500℃时即可发生，在1600℃时反应速率显著增加，1600℃时产物乙炔收率和CaO转化率分别可达101~105 mL/g和25%~26%；当原料C:Ca摩尔比小于9.6时，焦炭-氧化钙流化床在1500~1600℃出现失流现象，且大量焦炭颗粒黏附于氧化钙颗粒表面；流化床失流是由床内颗粒团聚造成的，团聚物形成途径包括氧化钙颗粒间烧结团聚和焦炭-氧化钙颗粒间黏结，但前者是引发失流的主导因素，提高床内半焦颗粒浓度可避免失流发生。本工作验证了流化床合成固相电石工艺的可行性，可为电石生产技术变革提供技术思路和数据支撑。

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24. 考虑气泡形状及气泡诱导湍流的聚并模型

施炜斌龙姗姗杨晓钢黄辉段念

过程工程学报 2025, 25 (2): 169-178. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224140

摘要（85）

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PDF （3280KB）（34）

在描述气泡聚并的碰撞筒(Collision Tube)理论中，气泡沿碰撞方向的横截面积及其所携带的湍动能是决定碰撞速率的两个关键点。在气液鼓泡流动中，随着气泡体积增大，气泡形状由球形向椭球形、球帽形转变，其相应的投影面积也发生变化。由于气泡对液相的强烈作用，液相湍流中剪切湍流和由气泡尾涡诱导的湍流涡漩二者共存，并且在不同的时空范围内对即将发生碰撞的气泡所携带的湍动能产生影响。针对Prince and Blanch聚并模型中的球形气泡假定和剪切湍流作用，本研究建立了考虑气泡形状和气泡诱导湍流的气泡聚并过程动力学模型，并基于群体平衡模型进行了模拟。研究结果表明，在气泡聚并模型中考虑气泡形状变化、气泡诱导湍流和剪切湍流的共同作用，能够准确捕捉气液鼓泡流动中气泡的尺寸分布特征，并且能够进一步影响气液两相的动力学特性预测结果。

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25. 微气泡强化碳酸化法制备纳米碳酸钙

田文鑫杜浩刘彪王少娜

过程工程学报 2025, 25 (2): 179-189. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224147

摘要（79）

HTML （2）

PDF （6269KB）（27）

CO2矿化利用是低品位石灰石和含钙固废资源化利用的重要方向，以乙酸为介质的间接矿物碳酸化固定CO2工艺由于乙酸介质可循环，被认为是新一代的清洁工艺，但该工艺加压5 MPa下碳酸化反应转化效率不足20%，即使引入萃取剂后碳酸化反应转化效率仍不足30%，限制了其工业化应用。针对乙酸体系反应过程碳酸化反应转化效率低的问题，本研究开发了微气泡强化碳酸化法制备纳米碳酸钙新工艺，系统研究了介质钙含量、反应温度、反应时间、pH值、曝气头孔径等对碳酸化反应转化效率的影响。结果表明：(1) 最优工艺条件为：反应时间1 h，反应温度80℃，初始pH值7.2，初始钙含量70.07 g/L，曝气头尺寸0.22 μm，在常压条件下碳酸化反应转化效率可达19.17%，与加压3 MPa的转化效率相当，同时实现了乙酸介质的再生循环，源头上避免了废水产生。(2) 将有机溶剂磷酸三丁酯(TBP)与微气泡技术耦合，所得碳酸化反应转化效率达57.5%，比文献报道的加压萃取工艺提高了13.4个百分点。(3) 在常压条件下制得长度400~800 nm、宽度小于100 nm的棒状文石型纳米碳酸钙产品。

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26. 微细粒蛇纹石浮选夹带行为与机制研究

刘家俊张国范

过程工程学报 2025, 25 (2): 190-200. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224160

摘要（53）

HTML （1）

PDF （4017KB）（23）

在硫化铜镍矿浮选体系中，以蛇纹石为主的微细粒脉石矿物极易随泡沫夹带进入精矿中，对精矿产品以及后续冶炼过程产生负面影响。为了解硫化铜镍矿浮选体系中微细粒蛇纹石等脉石矿物随泡沫夹带过程中的影响因素以及是否存在交互作用，在单因素试验的基础上进行了响应曲面分析试验，分析了起泡剂用量、气体体积流速、泡沫层厚度三因素的交互作用对机械夹带的影响。结果表明，起泡剂用量和矿浆浓度通过影响水回收率以及夹带度进而影响蛇纹石机械夹带回收率，而气体体积流速、颗粒粒度、泡沫层厚度只影响夹带度进而影响回收率。响应曲面试验预测值与实际值一致，说明此回归模型预测值较准确，可以用于对试验结果进行分析与预测。探究的三种因素对蛇纹石机械夹带回收率的影响顺序为起泡剂用量>泡沫层厚度>气体体积流速。起泡剂用量以及泡沫层厚度对蛇纹石机械夹带有明显影响，为显著影响因素。响应曲面法优化浮选条件一般针对有用矿物而非脉石矿物，并且交互作用分析表明不同因素对蛇纹石的机械夹带并无交互影响。

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27. 广西高铁铝土矿氧化铝的溶出与分离

吴浩马淑花欧彦君

过程工程学报 2025, 25 (2): 201-209. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224050

摘要（70）

HTML （0）

PDF （4373KB）（26）

以难处理广西高铁复合型铝土矿为研究对象，在明晰铝土矿中氧化铝的赋存形式基础上，第一步采用氢氧化钠溶液，对其中的氧化铝进行溶出。结果表明，该铝土矿的主要矿物成分是三水铝石、一水软铝石、铝针铁矿、赤铁矿以及锐钛矿、石英等。其中，氧化铁72.22wt%以铝针铁矿形式存在，27.78wt%以赤铁矿形式存在，在铝针铁矿中，铝对铁的取代率为24.5 mol/mol；氧化铝以三种形式存在，即三水铝石、一水软铝石和铝针铁矿，各占原矿的37.48wt%, 3.89wt%和42.46wt%。在低碱浓度(Na2O 100 g/L)、反应温度180℃、反应时间1 h条件下，高铁铝土矿中以三水铝石和一水软铝石形式存在的氧化铝可近完全溶出，但矿物中的铝针铁矿在此温和条件下难以转化，严重影响新工艺的经济性。为了解决铝针铁矿中铝铁分离问题，基于针铁矿在一定温度下可向赤铁矿转化的机理，采用低温焙烧的方法将铝针铁矿转化为赤铁矿和活性氧化铝，在450℃温度下将富铁相焙烧0.5 h。研究发现，在转化过程中，铝针铁矿中约57wt%的氧化铝被释放到赤铁矿晶格之外，实现了铝-铁的分离和相转化。第三步将转化之后的矿物再次在低碱浓度(Na2O 100 g/L)、反应温度220℃、反应时间1 h条件下溶出。被释放的氧化铝溶出后，三步法氧化铝的总溶出率可达到85.92%，且溶出后尾渣氧化铁含量达到83.06wt%以上，可用作炼铁原料。

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28. 二维聚酰胺改性无色聚酰亚胺复合薄膜的制备及性能研究

李子健吴任钊董海峰易芬云王彦陈德富蔡玉富

过程工程学报 2025, 25 (2): 210-220. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224184

摘要（70）

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PDF （2403KB）（31）

无色聚酰亚胺(CPI)广泛用作柔性显示器件的盖板、基板以及触控层面板，这些领域要求CPI具有高玻璃化转变温度(Tg)、低热膨胀系数、出色的光学透明度以及良好的力学性能。CPI主要通过引入含氟基团改变分子链的化学结构的方法获得，这种方法制备可以得到透光率高的CPI，但同时也会造成其热性能和力学性能的下降。二维无机材料改性的方法可以有效改善CPI的热学和力学性能。然而，与CPI相容性差、改性工艺复杂等技术难题也限制了二维无机材料在CPI改性中的应用。基于此，本研究提出二维有机聚合物——二维聚酰胺(2DPA)改性CPI的新方法，并通过溶液相混法和两步热酰亚胺法制备了2DPA/CPI复合薄膜。分析了2DPA的结构及性能，并探究了2DPA添加量对2DPA/CPI复合薄膜的透光率、吸水率、Tg和拉伸强度等性能的影响规律。结果表明，在不影响透光率的情况下，2DPA/CPI复合薄膜中2DPA的添加量为1wt%时效果最佳，与CPI膜相比，Tg从338℃提高至358℃；拉伸强度达到了71.44 MPa，断裂伸长率达4.34%，分别提升了21.37%和24.36%；吸水率降低了39%，由3.33%降至2.03%。这种二维有机材料改性CPI复合材料的成功制备，为高性能CPI基复合材料的研究与应用提供了新思路，具有重要的研究意义。

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29. 加氢装置高压换热器铵盐结晶行为研究

张建文苏国庆冯磊磊李彦张帆卢世林赵亚辉盛刚

过程工程学报 2025, 25 (1): 20-33. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224129

摘要（84）

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PDF （12054KB）（48）

铵盐结晶问题对于加氢装置换热系统的安全生产至关重要，极易导致换热系统堵塞、腐蚀泄漏和非计划停车，因此，对铵盐结晶过程的研究有着重大意义。针对柴油加氢装置高压换热器铵盐腐蚀失效问题展开研究，依据组分浓度确定铵盐结晶温度，编写C++铵盐结晶模型及用户自定义函数(UDF)。通过对换热器等比建模，利用ANSYS Fluent有限元分析软件并嵌入UDF对其多相流场、传热、传质过程进行数值模拟计算，分析腐蚀失效的内在原因。结果表明，NH4Cl结晶分为传热控制和传质控制两种机理，NH4Cl结晶腐蚀的位置与实际腐蚀吻合；通过正交实验分析得到影响铵盐结晶的显著因素，并对显著因素进行独立性分析得到各因素对铵盐结晶的具体影响。本研究可为工艺装置操作优化提供依据。

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30. 结合流程仿真的甲烷化反应动力学多目标参数辨识方法

金卓航韩晓霞刘奉宜

过程工程学报 2025, 25 (1): 34-43. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224091

摘要（96）

HTML （4）

PDF （2530KB）（44）

甲烷化反应器的仿真模型可以指导甲烷化工艺流程的优化，具有重要的研究意义。然而甲烷化反应器仿真模型的构建涉及反应器建模与反应动力学建模两部分，两个部分相互耦合，如果忽略反应器传递作用单独考虑动力学模型或不关注动力学仅从化学平衡的角度求解反应器模型会导致仿真精度较低，难以有效指导流程优化。采用多目标优化算法对Aspen Plus中建立的甲烷化反应器模型的动力学参数进行辨识，可以通过较少的数据点位实现高精度的动力学方程组参数辨识，该方法同时考虑反应器作用和反应动力学，可以有效解决复杂反应过程中的动力学方程组参数辨识问题。结果表明，甲烷化反应器流程仿真模型的多目标参数辨识方法可以使CO转化率和CH4选择性仿真结果的均方根误差分别降低至1.96%和4.59%，低于目前已有的动力学模型。

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31. 应用于流化床的耐磨型核壳氧化铝载体的制备及其表征

张银虎张战国许光文

过程工程学报 2025, 25 (1): 44-52. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224170

摘要（79）

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PDF （4021KB）（59）

应用于流化床甲烷干重整反应的Ni基催化剂需要同时具备高耐磨性和高活性，这要求催化剂载体本身须兼具良好的耐磨性和高Ni负载能力。本研究基于Al2O3晶型转变机制，旨在通过高温焙烧γ-Al2O3制备具有一定Ni负载能力的外壳为α相的高耐磨性核壳结构@Al2O3载体。选用商业球形介孔γ-Al2O3颗粒(比表面积325 m2/g，平均粒径850 μm)作为载体前驱体，并利用立式高温炉在不同焙烧温度和时间下得到焙烧程度不同的@Al2O3颗粒试样；利用X射线衍射(XRD)技术以及N2等温吸附脱附方法(BET)对Al2O3晶型转变程度进行表征，以电子显微镜(SEM)观察颗粒断面形貌的方法表征壳核结构的形成进程，利用冷态以及热态流化态磨损试验对其耐磨性进行表征。XRD结果表明，在1250, 1300和1370℃下通过控制焙烧时间可制备α-相和γ-相或θ-相共存的Al2O3载体；SEM以及BET表征结果表明，在1300℃焙烧6 min可得到外壳为30~50 μm、比表面积为86 m2/g、平均孔径为22 nm的壳核@Al2O3载体；流化态磨损试验揭示该载体具有与α-Al2O3同样出色的耐磨性能，在800℃的流化状态下的磨损速率仅为0.003wt%/h。利用该核壳@Al2O3，通过浸渍法制10wt%Ni@Al2O3催化剂，该催化剂在800℃流化状态下也具有与α-Al2O3相同程度的耐磨性，作为流化床催化剂具有良好的实际应用前景。

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32. COSMO-RS筛选离子液体分离异丙醇-乙腈机理分析

范俊刚孟月赫明鑫郝家锐李文秀

过程工程学报 2025, 25 (1): 53-61. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224115

摘要（87）

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PDF （4905KB）（66）

高效分离化工生产中产生的醇腈类共沸物是化学工业领域的一项难题，该领域中应用较广泛的萃取精馏技术对萃取剂的选择及机理分析提出了更进一步的要求。利用COSMO-RS模型辅助，通过量化计算预测流体热力学性质，从大量可能溶剂中筛选出适用于某一混合体系的离子液体(ILs)萃取剂，可显著减少实验量，提高研究效率。通过模型预测值与实验值的对比，验证了COSMO-thermX软件预测离子液体分离醇腈共沸物效果的准确性。以ILs的分离选择性、ILs对异丙醇(IPA)-乙腈(MeCN)混合物近沸点处相对挥发度的影响以及ILs对于IPA的溶解度为指标，分析了由24种阳离子和19种阴离子组成的456种ILs对IPA-MeCN的分离效果的影响规律。筛选得到四乙基醋酸铵([N2,2,2,2][Ac])为最佳萃取剂。进一步利用超额焓分析、相互作用能分析和弱相互作用分析等方法研究混合物中IPA、MeCN分子与[N2,2,2,2][Ac]的相互作用，探讨了[N2,2,2,2][Ac]为萃取剂分离IPA-MeCN的分子间分离作用机理。结果表明，[N2,2,2,2][Ac]与IPA之间的相互作用强于MeCN，从而加速了原有共沸结构的破坏。COSMO-RS模型辅助筛选ILs萃取剂及分离机理分析为进一步了解离子液体在共沸体系分离中的作用提供了重要的信息，对新型萃取精馏技术中萃取剂的开发具有一定的参考价值。

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33. 预焙烧活化低质铝土矿的碱液溶出机理与动力学

陈天祥马海军庞凯峰王源涛张亦飞

过程工程学报 2025, 25 (1): 62-69. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224137

摘要（97）

HTML （5）

PDF （1329KB）（41）

近年来，随着氧化铝产量急剧增加，我国可供开发利用的优质铝土矿资源严重不足，多数为难处理的高硫高碳低品位一水硬铝石型铝土矿，优质铝土矿资源贫化与低品位铝土矿利用问题已成为制约我国氧化铝行业可持续发展的主要瓶颈。因此，低品位铝土矿资源的有效利用对我国氧化铝行业可持续发展具有重要意义。针对这一问题，本工作提出了一种硝酸钠与低品位铝土矿预焙烧活化耦合低碱溶液溶出的新方法。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等技术手段对铝土矿及预焙烧制的熟料进行表征，详细研究了预焙烧铝土矿碱液溶出氧化铝的温度、溶出时间、固液比等技术参数的影响，重点研究了预焙烧铝土矿低碱溶液溶出的机理与动力学。研究结果表明，添加硝酸钠预焙烧后，促使铝土矿的微观结构变得疏松，呈现出孔洞和沟壑结构；铝硅比为3.57的铝土矿经活化预焙烧后，使用较传统拜耳法溶出浓度更低的160 g(Na2O)/L的低浓度苛性碱溶液溶出，在溶出温度为270℃、溶出时间为60 min、固液比为300 g/L的条件下，氧化铝的溶出率可达87.22%，赤泥的铝硅比可降至0.88，该方法能有效提高低品位铝土矿中氧化铝的溶出率，并突破了拜耳法理论溶出率的限制；其动力学研究表明，预焙烧熟料氧化铝溶出的表观活化能为23.21 kJ/mol，其溶出过程为混合控制。

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34. 退火对冷轧430铁素体不锈钢显微组织与力学性能的影响

徐帅康孙晓宇陈琳李景辉张明亚

过程工程学报 2025, 25 (1): 70-79. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224124

摘要（93）

HTML （3）

PDF （2315KB）（18）

采用55%的压下量对430铁素体不锈钢进行室温冷轧变形后，分别在800, 850, 900, 950, 1000℃进行保温退火处理15 min，采用原位拉伸和纳米压痕测试，并且利用场发射扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)、透射电子显微镜(TEM)等技术手段研究了430铁素体不锈钢的微观组织和力学性能影响及其规律。结果表明，当退火温度由800℃升高至850℃时，试样冷轧组织再结晶率逐渐提高，由66%提高至68%，平均晶粒尺寸明显减小，由9.23 μm减小至8.07 μm，此时试样组织主要受到了晶粒细化的作用，试样强塑性提高。当退火温度从900℃升高到1000℃时，冷轧组织再结晶率进一步提高，由71%提高至89%，平均晶粒尺寸增大约1.5倍，位错密度显著降低，强度下降，塑性增强，硬度明显降低。样品在850℃退火时，晶粒细小均匀，屈服强度达到882 MPa，伸长率达到17.5%，此时硬度值为2.08 GPa，具有较好的微观组织及力学性能，因此在850℃保温退火15 min为430铁素体不锈钢的理想退火工艺。

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35. 高强度珠光体钢丝拉拔过程中渗碳体的演变

吴燕焦建宇白凤梅周红伟赵刚薛军郑光文

过程工程学报 2025, 25 (1): 80-88. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224150

摘要（68）

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PDF （7618KB）（26）

冷拔珠光体钢丝因具有高强度和一定的韧性而获得广泛应用。冷拔过程中，渗碳体片层演变对钢丝强韧性有重要的影响。本工作选用直径为7.81 mm的高碳钢盘条，通过多道次冷拉拔至最大真应变2.18，获得系列高强度珠光体钢丝。通过透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)观察盘条拉拔过程中渗碳体片层的演变规律及其微观机制。结果表明，在钢丝拉拔过程中，珠光体纤维化程度不断增强，由铁素体和渗碳体构成的珠光体片层逐渐向拉拔方向调整，在真应变为2.18下全部平行于拉拔方向。拉拔过程中渗碳体片层发生了复杂的变化，形貌上表现为片层细化、弯曲和断裂，微观结构上出现了多晶化、非晶化和纳米晶化等现象。珠光体片层取向与拉拔方向近平行时，片层间距逐步减小，片层排列方向逐渐转到拉拔方向，渗碳体片层发生了非晶化和纳米晶化等现象。珠光体片层与拉拔方向近垂直时，渗碳体片层发生了弯曲、断裂和多晶化。拉拔过程中，位错与渗碳体强烈交互作用，渗碳体内晶格畸变增大，是渗碳体片层发生复杂变化的主要原因。

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36. 氧化铝煅烧烟气CO催化氧化脱除中试研究

顾兴龙李洋李长明龚子君宁欢缘汤瑞剑余剑

过程工程学报 2025, 25 (1): 89-100. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224114

摘要（78）

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PDF （7421KB）（38）

氧化铝工业煅烧过程由于温度偏低或过量空气系数偏小，导致排放燃烧烟气含有约10 000 mg/m3的高浓度一氧化碳(CO)，不仅造成能源浪费，而且对局部大气环境造成污染。为探究锰铈基催化剂催化氧化脱除氧化铝煅烧烟气CO技术可行性，采用共沉淀法制备了锰铈颗粒体工业催化剂，并在山东某铝业公司进行了烟气量为1000 Nm3/h的中试应用研究。中试运行结果表明，在低硫条件下(<10 mg/m3)，当进气温度在170℃时，CO脱除率在80%~85%，而温度在200℃以上时，CO脱除率提升至90%以上；在190~200℃连续运行500 h后，整体CO脱除效率无明显下降。对反应器中不同位置催化剂进行取样分析，结果表明烟气入口处样品催化性能略有降低，典型样品XRD, TG, BET, SEM-EDS和H2-TPR等表征结果表明，烟气入口处催化剂样品晶体衍射峰增强、比表面积下降、硫沉积增多，表明局部升温烧结和硫沉积是造成催化剂部分失活的主要原因。

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37. 水汽在单颗粒表面异质凝结的模态可视化研究

吴相承闾荔钱丽娟

过程工程学报 2025, 25 (1): 101-110. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224142

摘要（112）

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PDF （2501KB）（36）

水汽在颗粒表面异质凝结作为一种极具应用价值的工业除尘预处理技术，可有效提高除尘效率。为研究水汽异质凝结过程中液滴在颗粒表面的动态行为，本工作基于环境扫描电子显微镜(ESEM)可视化观察了水汽在颗粒表面的异质凝结过程，研究了液滴模态的演变过程，分析了线张力在凝结过程中对系统吉布斯自由能的贡献以及颗粒粒径、接触角对线张力的影响。结果表明，颗粒首先会成核形成一个晶胚液滴，该晶胚液滴继续生长并快速扩散至颗粒赤道线上。然后液滴停留在赤道线上不断凝结增长，逐渐过渡到越过赤道线。随着凝结时间的增加，液滴会包裹颗粒，当颗粒被完全包裹后，由异质凝结转变为均质凝结并持续生长。整个凝结过程可以划分为五个模态：成核、扩散、过渡、包裹、生长。对五个模态的线张力进行分析，发现当液滴处于颗粒上半球时，越靠近赤道线，线张力对系统吉布斯自由能变化量的贡献越大，促进其向赤道线运动，而处于下半球时则会促进其对颗粒实现包裹。数值研究了颗粒粒径和接触角的变化对线张力的影响，发现随着颗粒粒径增大，线张力也增大。颗粒本征接触角对线张力的影响很小，但与表观接触角之间的差值越大，线张力越大。

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38. 超薄玻璃物理钢化使用的冲击射流阵列设计与传热性能

李智杰朱科钤林金汉张忠强程广贵丁建宁

过程工程学报 2024, 24 (12): 1387-1397. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224106

摘要（118）

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PDF （5215KB）（55）

针对气浮式超薄玻璃物理钢化加热炉内高效、均匀传热需求，开展低射流高度下带回流孔冲击射流阵列参数化设计研究。建立了三维高温阵列射流冲击传热数值模型，模拟研究了不同设计参数对射流冲击瞬态传热的影响。结果表明，在低射流高度下带回流孔的阵列射流模型中，当雷诺数从2000增加至10 000，表面平均努塞尔数增加了243.3%，传热均匀性提高了90.9%；回流孔直径对传热影响显著，回流孔与射流孔直径比值(D1/D)从1增至3，平均努塞尔数先增大后减小，在D1/D=2时，平均传热效果出现转折点，且始终获得了比对应的传统阵列射流更高的平均努塞尔数；回流孔直径越小，回流孔与射流孔处的最大流速差逐渐减小，从而表现出优秀的传热均匀性。此外，减小射流孔间距与直径比值(S/D)改善了传热均匀性，S/D=4和D1/D=1时，相对于相应的传统阵列射流，传热均匀性最大改善了46.24%。研究结果可为高效射流冲击结构设计及应用提供理论基础。

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39. 射流角度对中心多股射流反应器的混合性能的影响

王丁王宗勇马立勋丁鰲榜徐占华

过程工程学报 2024, 24 (12): 1398-1406. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224111

摘要（126）

HTML （2）

PDF （4901KB）（47）

为了探究中心多股射流反应器射流与横流相对流动方向与混合性能之间的关系，提出了以法向角α和旋转角θ表征的三维射流角度概念，采用Fluent多相流模型对空间多种射流角度下的混合性能进行了模拟研究。结果表明，在各个角度下，分离强度随着轴向距离增加而减小，且在第六列射流管之前分离强度下降幅度最大；θ=67.5°是较为理想的旋转角，在此角度下各反应器均呈现较好的混合效果；进出口截面的压降随着旋转角增大而提高，且上升幅度随着α增大而升高；θ=90°时分离强度下降斜率最大，说明其能够在较短距离使分离强度达到0.05；随θ增大，混合发展段螺距减小，旋流作用增强；射流冲击壁面的距离与α成正比，与θ成反比。

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40. 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（167）

HTML （2）

PDF （836KB）（42）

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。

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