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2017年 第17卷 第3期    刊出日期：2017-06-20

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前沿论坛

从“酸碱联产”到“化学工程学”理论基础的重新定位----生态循环工程学的由来

李佐虎

过程工程学报. 2017, 17(3):  427-432.  DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.217139

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“化学工程学”又称“化工过程”(Process)，它的理论基础一直被限定为“三传一反”. 20世纪80年代末，我曾基于活体细胞生物反应提出新“四传一反”原理，90年代郭慕孙先生提出“三传一反+X”新观点. 近20年来，我从“酸碱联产”新“化工单元”出发，发现“单元操作”与“Process”有着层次上的本质差别. 研究发现Process的理论基础是“多相动力学封闭系统”，是非平衡热力学中的第三类“熵致有序”结构，“三传一反”只是单元操作内的唯象理论. 在此基础上形成了应用范围更广的“生态循环工程学”，是“生态循环经济”技术与理论的完备基础.

综述

螺旋藻培养过程中生长因素的影响

曹雷鹏 段邓乐 黎紫含 薛命雄 阮榕生 刘玉环

过程工程学报. 2017, 17(3):  433-439.  DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.216314

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螺旋藻是一种螺旋状、不分枝的丝状蓝藻，含有多种营养成分并具有一定的生物活性. 近年来有许多研究者证实螺旋藻具有提高人体免疫力、抗肥胖、抗病毒等生物活性功能. 随着人们对食品营养及健康意识的提高，以螺旋藻为原料的大众食品及保健食品将越来越多，螺旋藻的需求及出口量也将逐年升高. 目前螺旋藻企业面临着成本高、产量低及环境污染等问题，严重阻碍螺旋藻的生产与应用，降低生产成本、提高产量和控制环境污染的风险将成为今后螺旋藻培养研究工作的主攻方向. 本工作综述了氮源、碳源、pH值、温度、轮虫及微量元素等因素对螺旋藻生长、形态及其成分含量的影响，为提高螺旋藻的培养技术提供理论参考.

人工神经网络在浮选工艺中的应用

赵敏捷 方建军 张琳 代宗 尧章伟

过程工程学报. 2017, 17(3):  440-446.  DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.216338

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人工神经网络作为一门新的技术科学，已成为世界各国的研究热点，得到了非常广泛的应用，在浮选测中也起着重要作用. 本工作总结了神经网络在浮选中的应用情况，介绍了浮选中常用的神经网络，分别对神经网络在浮选中的浮选参数预测、浮选柱系统等方面的应用进行综述，指出神经网络在浮选中应用的研究方向应该包括神经网络与多种算法结合、神经网络的改进和新的神经网络应用3个方面.

流动与传递

改进型INTER-MIG桨搅拌槽内流场的PIV实验

王璐璐 周勇军 鲍苏洋 辛伟 陶兰兰

过程工程学报. 2017, 17(3):  447-452.  DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.216263

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采用粒子图像测速技术(PIV)研究了双层改进型INTER-MIG桨搅拌槽内的流场，考察了流体粘度m、桨叶转速、底桨尺寸对流场的影响. 结果表明，m<962.5 mPa·s时随粘度增大，局部涡流增多，对整体混合有利；m=962.5 mPa·s时形成2个涡合能力差的涡流，对整体混合不利. Re=459~918时，桨叶转速增加对叶端处无因次化速度无影响，随流体远离桨叶，无因次化速度随桨叶转速增大而增大. 底桨尺寸增大对无因次化径向速度影响较小，对底桨所在区域无因次化轴向速度影响较大，底桨尺寸满足桨槽直径比D/T=0.57时无因次化轴向速度最大，湍动能最大，搅拌功率随底桨尺寸增大而增大.

法兰结构参数对新型双楔角环垫密封性能的影响及显著性分析

卢军 刘杨 李刚 刘路维 陆晓峰 程可 朱晓磊

过程工程学报. 2017, 17(3):  453-460.  DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.216271

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采用数值模拟方法研究了法兰结构参数对双楔角环垫密封接触压力及有效密封宽度的影响，并通过正交实验法对法兰结构参数进行了显著性分析. 结果表明，随法兰各结构尺寸减小，双楔角环垫主、从密封面最大接触压力不同程度增大. 法兰结构参数对新型双楔角环垫密封性能影响的显著性顺序为主法兰小端外径>法兰外径>锥颈大端厚度>锥颈高度>法兰有效厚度. 主法兰小端外径对双楔角环垫主、从密封面最大接触压力影响最大.

基于CFD数值模拟的换热器外导流筒优化设计

王庆峰 郝帅 李凯 李中

过程工程学报. 2017, 17(3):  461-468.  DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.216279

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基于计算流体力学方法，模拟了换热器外导流筒结构参数入口倾角q、内筒高端间隙L和导流筒高度H对壳程纵截面和入口截面流场流动均匀性的影响. 结果表明，改变影响流通面积的结构参数q, L, H，能改善介质进入壳程后流场分布的均匀性，优化参数为q=9°~15°，L=105~110 mm，H=204~212 mm.基于计算流体力学方法，模拟了换热器外导流筒结构参数入口倾角q、内筒高端间隙L和导流筒高度H对壳程纵截面和入口截面流场流动均匀性的影响. 结果表明，改变影响流通面积的结构参数q, L, H，能改善介质进入壳程后流场分布的均匀性，优化参数为q=9°~15°，L=105~110 mm，H=204~212 mm.

不同出入口条件下气液喷射器喷射性能的数值模拟

秦敬轩 郑平 陈旭

过程工程学报. 2017, 17(3):  469-476.  DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.216318

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针对气液喷射器传统二维几何模型和模拟中未考虑温度导致气液相变的不足，建立三维几何模型，导入考虑时间、温度影响的气液相变UDF程序，用CFD软件模拟气液喷射器喷射性能. 40000 s条件下有相变的模拟结果与实际情况符合较好. 改变气液喷射器出入口气液相的速度和压力条件，得到气液喷射器轴线速度、压力、温度、引射比及气液相体积分数等参数. 结果表明，随液化天然气(LNG)入口速度增加，气液喷射器引射比增大，合理的LNG入口速度能使喷射器内各相体积分数及引射比趋于稳定，有利于喷射器正常喷射；随混合出口压力增加，引射比减小，LNG体积分数增大，过大的出口压力会导致气液喷射器内喷射偏斜、扩散室出口气相闪蒸汽(BOG)液化现象，不利于喷射器正常喷射. 液相入口速度11~12 m/s、混合出口压力0.101~0.304 MPa时，气液喷射器喷射性能最优.

组合式旋流器处理污水的数值分析

陈启东 孙越高

过程工程学报. 2017, 17(3):  477-483.  DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.216321

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参考文献 | 相关文章 | 计量指标

利用RNG k-e模型计算流量分配器，确定了组合式旋流分离器的结构形式；利用雷诺应力模型(RSM)对入口切向角度不同的旋流分离器内部流场进行了分析；利用离散相模型(DPM)计算了其分离效率；利用所设计的组合式旋流分离器进行污泥浓缩实验，确定了流量分配器的结构形式，得到了斜切单入口式旋流分离器入口与分配器环形管外圆周面的最佳夹角为5°，该分离器可将污水的含固率从2.7%提升至7.1%.利用RNG k-e模型计算流量分配器，确定了组合式旋流分离器的结构形式；利用雷诺应力模型(RSM)对入口切向角度不同的旋流分离器内部流场进行了分析；利用离散相模型(DPM)计算了其分离效率；利用所设计的组合式旋流分离器进行污泥浓缩实验，确定了流量分配器的结构形式，得到了斜切单入口式旋流分离器入口与分配器环形管外圆周面的最佳夹角为5°，该分离器可将污水的含固率从2.7%提升至7.1%.

反应与分离

梧桐树皮活性炭对刚果红的吸附性能

卫新来 李聪 金杰 吴克 张丹丹 吴妍蓓

过程工程学报. 2017, 17(3):  484-490.  DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.216294

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参考文献 | 相关文章 | 计量指标

以园林废弃物梧桐树皮为原料，用氯化锌活化制备梧桐树皮活性炭，研究了其对污水中刚果红的吸附性能. 采用物理吸附仪、扫描电镜等进行表征，考察了吸附剂用量、吸附时间、振荡速度等因素对刚果红吸附性能的影响，分析了吸附过程的等温线、动力学和热力学特征. 结果表明，梧桐树皮活性炭存在大量的中孔结构，空隙结构发达；增大吸附剂用量可提升对污水中刚果红的吸附效果，吸附在120 min内基本达到平衡；室温，投加量3.0 g/L、吸附时间120 min、振荡速度60 r/min条件下时，刚果红的去除率可达98.2%. 吸附过程符合Langmuir等温吸附模型和Lagergren准二级动力学模型，吸附过程是自发、吸热的熵增过程.

纳滤和电渗析对浓海水一二价离子的分离性能

陈静 张杰 金艳 孙玉柱 宋兴福 于建国

过程工程学报. 2017, 17(3):  491-499.  DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.216298

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参考文献 | 相关文章 | 计量指标

采用纳滤及一价选择性离子交换膜电渗析2种方法对模拟浓海水进行分离浓缩，探索一、二价离子(Na⁺/Mg²⁺, Cl^-/SO₄^2-)的分离效果. 实验表明，DL2540膜对二价离子的截留性能优于NF270膜，在2.1 MPa压力、浓侧流量为300 L/h的条件下，对Mg²⁺和SO₄^2-的截留率分别达98.1%和80.5%，分离因子为2.5和40.0. 一价离子选择性电渗析膜对阴离子Cl^-和SO₄^2-的分离效果明显好于阳离子Na⁺和Mg²⁺，Na⁺回收率为90%时，选择性迁移比分别为18.4和2.9. 纳滤和选择性电渗析对一、二价离子都有较好的分离效果，电渗析离子分离的同时可实现浓缩，而纳滤对一价离子几乎无浓缩效果.

组合抑制剂柠檬酸钠和焦磷酸钠在某铅锌矿分离浮选中的作用

李健民 宋凯伟 章晓林 李佳磊 刘殿文

过程工程学报. 2017, 17(3):  500-505.  DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.216316

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在对某复杂多金属矿进行矿石性质研究的基础上，对其进行浮选分离. 结果表明，矿石中矿物种类繁多，嵌布关系复杂，可综合回收的元素为铅、锌，主要以方铅矿、闪锌矿形式存在. 铅矿物嵌布粒度细，氧化率高，与锌矿物共生关系密切，分离困难. 采用铅锌依次优先工艺流程，阶段磨矿阶段选别，石灰为矿浆pH值调整剂，D₄₂₁为铅矿物捕收剂，组合药剂焦磷酸钠和柠檬酸钠为闪锌矿和硫矿物抑制剂，经1次粗选、3次精选和1次扫选获得铅精矿；硫酸铜为闪锌矿活化剂，丁基黄药为锌矿物捕收剂，经1次粗选、2次精选和1次扫选获得锌精矿. 闭路实验所得铅精矿铅品位为60.34%，铅回收率达81.31%，含锌6.74%；锌精矿锌品位为47.86%，锌回收率达93.11%，含铅0.62%. 组合抑制剂焦磷酸钠和柠檬酸钠对闪锌矿具有选择性协同抑制作用，二者质量比为1:1时抑制效果最佳.

牛初乳中唾液酸乳糖和乳糖的色谱分离

李明 周家春 秦臻 陈启明 邱勇隽 赵黎明

过程工程学报. 2017, 17(3):  506-511.  DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.217174

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相关文章 | 计量指标

采用纳滤及一价选择性离子交换膜电渗析2种方法对模拟浓海水进行分离浓缩，探索一、二价离子(Na⁺/Mg²⁺, Cl^-/SO₄^2-)的分离效果. 实验表明，DL2540膜对二价离子的截留性能优于NF270膜，在2.1 MPa压力、浓侧流量为300 L/h的条件下，对Mg²⁺和SO₄^2-的截留率分别达98.1%和80.5%，分离因子为2.5和40.0. 一价离子选择性电渗析膜对阴离子Cl^-和SO₄^2-的分离效果明显好于阳离子Na⁺和Mg²⁺，Na⁺回收率为90%时，选择性迁移比分别为18.4和2.9. 纳滤和选择性电渗析对一、二价离子都有较好的分离效果，电渗析离子分离的同时可实现浓缩，而纳滤对一价离子几乎无浓缩效果.

过程与工艺

转底炉平焰烧嘴燃烧过程的数值模拟

刘雨 仇灝 刘和平

过程工程学报. 2017, 17(3):  512-519.  DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.216135

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分别采用涡耗散模型和非预混燃烧模型模拟烧嘴内的燃烧条件. 结果表明，增加煤气喷入速度和降低空气喷入速度，C_xH_y, CO和H₂的消耗速率及CO₂和H₂O的生成速率减小，火焰长度增加. 相同计算条件下，采用涡耗散模型计算的高温区域比非预混燃烧模型计算的高温区域集中；煤气喷入速度增加，涡耗散模型计算的回流区域减小，空气喷入速度增加，回流区域略有增加,煤气喷入速度和空气喷入速度变化对非预混燃烧模型计算的回流区域无影响. 涡耗散模型预测流场分布更准确，非预混燃烧模型预测温度分布更准确.

制冰溶液特性对螺旋式流态冰制取性能的影响

黄成 刘曦 林仕 刘家俊 唐燕娟 李学来

过程工程学报. 2017, 17(3):  520-525.  DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.216226

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在一台自行设计并搭建的新型螺旋式流态冰制取装置上，以醇类、盐类为添加剂加入制冰溶液，通过理论分析和实验研究制冰溶液特性对装置性能及流态冰产物的影响. 结果表明，在该装置上螺旋式流态冰制取方法是可行的，所得流态冰分布均匀，具有良好的流动性，最大含冰率可达13.68%，流态冰中冰晶颗粒一般呈条状和扁圆状，平均冰晶颗粒面积为10^-8~10^-9 m²；流态冰出口温度与制冰溶液添加剂种类和浓度有关，实测温度接近同种溶液过冷相变阶跃终点温度；同种添加剂时提高制冰溶液浓度会延长装置流态冰产生时间并降低出口冰浆温度，促使其含冰率升高；溶液浓度对产物流态冰中冰晶粒度的影响则因溶液种类和浓度不同呈现不同规律.

B-F-S梯度掺杂改性TiO2薄膜材料的光催化性能

王晓民 曹海莲 张廷安

过程工程学报. 2017, 17(3):  526-531.  DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.216261

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研究了B, F, S梯度掺杂TiO₂薄膜的光催化活性，考察了晶相结构及吸收光波长的变化. 结果表明，离子单掺杂或共掺杂后TiO₂薄膜的光催化活性均优于表面掺杂的TiO₂薄膜，共掺杂TiO₂薄膜的光催化性能优于单掺杂的TiO₂薄膜，离子三掺TiO₂薄膜对品红的最佳降解率可达81.11%，与离子间的协同效应有关.

响应曲面法优化某氧化铜矿硫化浮选

赵敏捷 方建军 张铁民 张琳

过程工程学报. 2017, 17(3):  532-538.  DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.216269

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对云南某地难选氧化铜矿进行了SEM, XRD表征和铜物相分析，确立了硫化浮选的选矿工艺，进行了单因素实验，并通过响应曲面法优化浮选条件. 结果表明，响应曲面法优化精矿铜品位和回收率模型p值均小于0.05. 磨矿细度和磷酸乙二胺用量对铜精矿回收率有显著影响，磷酸乙二胺用量对铜精矿品位影响显著. 响应曲面法优化的最佳浮选条件为磨矿细度小于0.074 mm占86.07%、硫化钠用量2012.75 g/t、磷酸乙二胺用量132.19g/t，该条件下得到回收率79.007%、品位22.156%的铜精矿，通过浮选实验结果与响应曲面法优化结果基本一致. 根据优化的浮选条件进行浮选闭路流程实验，所得铜精矿含铜21.93%，回收率为76.23%.

基于快速粒子群算法的蒸发过程优化控制

柴琴琴 林琼斌 林双杰

过程工程学报. 2017, 17(3):  539-544.  DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.216286

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基于欧拉法，改进了蒸发过程离散时滞动态模型，构建了在线非线性预测控制模型. 针对时滞系统小采样周期与长预测控制域带来的计算负担，提出了快速粒子群算法的求解方法，保证控制实时性. 实例模拟表明，在采样时间足够小时仍能保证实时性，液位和浓度很快达到设定范围，新蒸汽消耗量下降1%，可节约蒸汽0.6 t/h.

玉米秸秆成型颗粒烘焙工艺优化及产品质量分析

邢献军 范方宇 施苏薇 张学飞 朱国婷

过程工程学报. 2017, 17(3):  545-550.  DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.216289

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以质量产率、能量产率、高位热值为评价指标，对热解温度、升温速率、保留时间进行正交实验，确定了玉米秸秆成型颗粒烘焙最佳工艺条件. 结果表明，热解温度290℃、升温速率7.0 ℃/min、保留时间45 min时产品综合性能最好，热值为20.32 MJ/kg，能量产率为75.37%. 产品含水率、平衡含水率、吸水率、耐久性、跌落强度等质量指标分析表明，烘焙玉米秸秆成型颗粒具有优良的贮藏、运输性质.

玉米秸秆与煤流化床的共气化特性

曾曦 敖先权 曹阳 杨爱江

过程工程学报. 2017, 17(3):  551-557.  DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.216309

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以玉米秸秆与无烟煤为原料，在循环流化床中进行空气-水蒸汽气化试验，采用预热装置将气化剂（空气、水蒸汽）由常温加热至500 ℃，研究了不同气化温度、气化剂类型及生物质掺混比例对气化燃气组分和热值、气化效率及碳转化率等评价指标的影响。结果表明：提高气化温度能增大碳转化率及气化效率，在800～1000℃范围内，无烟煤单独气化950 ℃时气化效率最高，掺混比（m玉米秸秆：m煤）20%的混合试样850 ℃时气化效率最高；选择空气-水蒸汽气化剂时，H2体积分数由1.80%增加到15.53%；随着玉米秸秆掺混比增加，促进了CO的生成，抑制了CO2的生成，但掺混比例大于40%时会降低燃气热值及碳转化率。使用空气作气化剂，掺混比20%时燃气热值最高，选择空气-水蒸汽作气化剂时，掺混比40%时燃气热值最高。

氮化钒制备热力学和动力学

王安仁 袁吉峰

过程工程学报. 2017, 17(3):  558-564.  DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.216312

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研究了氮气气氛下V₂O₅碳热还原氮化反应的热力学和动力学，并进行了实验验证. 结果表明，反应炉内V₂O₅优先还原，在碳充足的情况下，还原的中间产物依次是V₂O₃, VO, V₂C, VC. 还原氮化通常在N₂气氛下同炉进行，先还原后氮化，温度高于1267℃时，VC比VN更稳定，存在动力学和热力学矛盾. V₂O₅碳热还原反应的控速环节为球形颗粒的三维扩散，氮化反应的控速环节为一级界面反应. 制备了氮含量18%、钒含量78%、碳含量小于2%的钒氮合金.

含氟铁矿石烧结过程中枪晶石的生成及其与铁酸钙的作用

孙敬焘 郭兴敏

过程工程学报. 2017, 17(3):  565-570.  DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.216325

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参考文献 | 相关文章 | 计量指标

通过CaO-SiO₂-CaF₂三元系的烧结实验，结合光学显微镜观察和X射线衍射分析，对含氟矿烧结过程中枪晶石(Ca₄Si₂O₇F₂)的生成及其与铁酸钙(CaFe₂O₄)的作用进行了研究. 结果表明，1050℃空气气氛下烧结时，CaO和SiO₂先发生反应生成Ca₂SiO₄，再与SiO₂和CaF₂发生反应生成枪晶石；CaFe₂O₄和枪晶石在1220℃下烧结时，都可稳定存在，自由态SiO₂是含氟矿烧结过程中CaFe₂O₄分解的关键因素，SiO₂与CaFe₂O₄反应生成Ca₂SiO₄和中间产物Ca₂Fe₂₂O₃₃，随SiO₂含量增加，Ca₂Fe₂₂O₃₃量逐渐减少，Fe₂O₃量逐渐增加；SiO₂含量为6.0%(w)时，Ca₂Fe₂₂O₃₃消失，最终产物为Ca₂SiO₄和Fe₂O₃；生成的Ca₂SiO₄会与SiO₂和CaF₂发生反应生成枪晶石，抑制CaFe₂O₄生成. CaFe₂O₄、枪晶石和CaF₂在1200℃下烧结时三者不发生反应.

直拉式单晶炉PDE降维模型的生长界面温度控制

丛其然 闫鹏

过程工程学报. 2017, 17(3):  571-577.  DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.216331

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基于抛物线型偏微分方程(PDE)研究了直拉式单晶炉中生长界面的温度控制，将Galerkin法应用于PDE的处理，求解中使用空间映射对较复杂形状的空间区域进行简化，并用Karhunen-Loève (KL)分解法求取经验特征方程；针对非齐次边界条件，设计了一种高效的模型分解方法，基于优化模型引入最优控制方法实现了温度控制，验证了模型的有效性.

硅铝合金还原含钛提钒尾渣制备Ti-Si-(Al)合金

孙路恩 马文会 雷云

过程工程学报. 2017, 17(3):  578-583.  DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.216333

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以含钛提钒尾渣为原料、铝硅合金为还原剂，于管式电阻炉内氩气气氛下制备Ti-Si-(Al)合金，研究了保温时间、还原剂成分、助溶剂添加量对钛回收率的影响及随还原剂成分变化所制合金中含钛物相的转变规律. 结果表明，在温度1550℃、渣金质量比3:1时，最优还原条件为保温时间2 h、还原剂成分Si-70% Al、助溶剂(CaO)添加量45%，该条件下钛回收率最大，为89.23%，此时合金中钛含量为42.32%, 渣中TiO₂含量由28.8%降至2.2%；随还原剂中铝含量增加，所制合金中含钛物相的主要变化为TiSi₂→Ti₇Al₅Si₁₂→(TiAl₃, Ti₅Si₃).

纳米级癸酸-棕榈酸/SiO₂相变储湿复合材料的团聚原因及分散方法

张浩 宗志芳 刘秀玉 唐刚

过程工程学报. 2017, 17(3):  584-587.  DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.216343

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以SiO₂为载体、癸酸-棕榈酸为相变材料，采用溶胶-凝胶法制备纳米级癸酸-棕榈酸/SiO₂相变储湿复合材料，以复合材料粒度d₅₀, d₉₀, d₁₀和d₉₀-d₁₀为评价指标，用激光粒度分析仪研究了溶质浓度、超声波功率、超声波分散时间及分散剂浓度对复合材料粒度分布的影响. 结果表明，激光粒度分析仪(测试范围1~10000 nm)可用于检测纳米级癸酸-棕榈酸/SiO₂相变储湿复合材料的粒度分布，且具有高度重复性，最佳分散条件为溶质(复合材料)浓度4 g/L，超声波功率300 W，超声波分散时间30 min，分散剂六偏磷酸钠浓度3 g/L.

基于PCA权重的化工报警阈值优化

张桂鑫 田文德 靳满满

过程工程学报. 2017, 17(3):  588-593.  DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.216345

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为避免海量报警影响正常操作，对报警阈值进行了优化. 考虑了变量相关性，利用主元分析法(PCA)分析变量的重要程度，并求出变量权重；结合国际标准，根据变量权重分配变量报警数，优化报警阈值；在平行坐标图上将变量数据及报警阈值可视化，查看正常和异常工况区域，考察各变量之间的变化趋势，提取有效报警值；对某工业原油常减压操作数据进行验证，结果表明优化方法能有效减少报警数.

水蒸气和H₂S对白云石循环碳酸化/煅烧过程中CO₂捕获性能的影响

杨新芳 赵丽凤 刘洋 肖云汉

过程工程学报. 2017, 17(3):  594-599.  DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.216355

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基于水汽变换条件，利用加压热重分析仪研究了温度、压力及煤气中H₂O和H₂S对白云石煅烧/碳酸化循环捕获CO₂性能的影响. 研究表明，吸收剂在650和700℃时的吸收反应速率和循环稳定性明显优于550和600℃时；加压促进吸收剂对CO₂的吸收，且有H₂O时促进作用更明显；H₂O能有效改善吸收剂的循环稳定性，提高吸收剂在快速动力学反应控制阶段的吸收能力. 650℃时CaO硫化反应速率远小于碳酸化反应速率，煤气中H₂S对CaO吸收CO₂的反应动力学特性无明显影响，但硫化产物CaS在吸收剂表面累积会减少用于吸收CO₂的CaO量，而反应过程中H₂O的存在又会减缓CaS的累积.

多元回归综合优化碳化硅超细粉球团变温干燥工艺

李军 许树栋 张红超 王露 李朋

过程工程学报. 2017, 17(3):  600-604.  DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.217114

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采用先高温后低温的变温干燥工艺降低碳化硅超细粉球团的干燥成本，以干燥时间和单位能耗为指标，以变温干燥的前期温度、前期风速、转换干基含水率、后期风速和后期温度为主要影响因素进行了L₁₆(4⁵)正交实验，研究了变温干燥工艺，并结合多元回归，根据多指标权重进行线性加权和优化. 结果表明，最佳优化变温干燥工艺参数为前温期度200℃、前期风速0.83 m/s、转换干基含水率5%、后期风速1.78 m/s、后期温度140℃，该条件下干燥时间为203 min，单位能耗为65 MJ/kg.

赤霉素发酵过程动力学建模与分析

王卫 吴耀辉 黎继烈 姚跃飞

过程工程学报. 2017, 17(3):  605-612.  DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.216304

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采用5 L全自动发酵罐对赤霉菌进行发酵培养，分时取样，记录不同时段发酵液中菌丝浓度、残糖浓度、氨基氮浓度及赤霉素浓度；将赤霉素发酵过程分为菌丝营养生长阶段(0~64 h)与菌丝产赤霉素阶段(64~192 h)，分段建立发酵动力学模型，对赤霉素发酵培养基中初始碳源、氮源浓度及碳氮质量比(C/N)进行优化. 结果表明，在考察的碳源、氮源浓度适用范围内，模型计算值与实验值吻合度较好.

铝离子对二水硫酸钙晶体结晶性能的影响

孙祥斌 窦焰 方羊 郑之银 刘荣 崔鹏

过程工程学报. 2017, 17(3):  613-618.  DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.216281

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以CaHPO₄·2H₂O和H₂SO₄为原料，AlCl₃·6H₂O为添加剂，在温度80℃、搅拌速率150 r/min、反应时间4 h的条件下制备CaSO₄·2H₂O晶体，研究了Al³⁺对CaSO₄·2H₂O晶体结晶性能的影响. 结果表明，Al³⁺浓度增加，CaSO₄·2H₂O晶体宽度提高，长宽比下降. XRD结果表明，衍射峰发生偏移，对应晶面的晶面间距减小；晶面间距减小可能与Al³⁺掺入CaSO₄·2H₂O晶格间隙中有关，Al³⁺抑制了晶体沿长度方向生长，降低了CaSO₄·2H₂O的长宽比.

制备条件对锗酸盐分子筛形貌及晶型的影响

赵金花 王宇松 陈武华 王春梅 张汉强 许惠瓶 罗江水

过程工程学报. 2017, 17(3):  619-625.  DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.216315

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以N-甲基吗啉和对氯苯胺为原料，丙酮为溶剂，制备了N-甲基-N-对胺基苯基吗啉离子液体；利用该离子液体辅助，在水热条件下制备锗酸盐分子筛，考察了晶化温度、离子液体用量、体系水含量及酸度对锗酸盐分子筛制备的影响，对分子筛形貌及晶型进行了表征. 结果表明，酸度与离子液体用量对分子筛晶粒尺寸有影响，温度与体系水含量对分子筛形貌影响显著，体系水含量能改变分子筛晶型结构，所制多数分子筛在1000℃内失重未超过4%.

环境与能源

双温低品位热驱动跨临界CO₂-[emim][Tf₂N]吸收制冷系统的性能

何丽娟 黄艳伟 李虹琰

过程工程学报. 2017, 17(3):  626-631.  DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.216322

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在能量梯级利用的基础上，建立了双温热驱动跨临界CO₂-[emim][Tf₂N]吸收制冷系统，针对该系统的特点构建了相应数学模型，分析了各关键参数对系统性能的影响. 结果表明，在一定条件下，与使用相同工质对的传统吸收制冷循环相比，本工作提出的系统性能系数(COP)最高增加50%.在能量梯级利用的基础上，建立了双温热驱动跨临界CO₂-[emim][Tf₂N]吸收制冷系统，针对该系统的特点构建了相应数学模型，分析了各关键参数对系统性能的影响. 结果表明，在一定条件下，与使用相同工质对的传统吸收制冷循环相比，本工作提出的系统性能系数(COP)最高增加50%.

富氧气氛下碳氢燃料同轴射流扩散火焰的形态特性

曹文健 任飞 相龙凯 冯艳 楚化强 顾明言

过程工程学报. 2017, 17(3):  632-639.  DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.217116

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采用碳氢燃料燃烧实验台，在不同燃料流量和氧浓度下研究甲烷、乙烯同轴射流扩散火焰的火焰形态和温度变化，利用场发射扫描电镜观测不同位置的碳黑样本. 结果表明，氧浓度由21%(j)升至100%(j)时，甲烷、乙烯火焰高度下降79%，火焰边缘温度比中心温度分别高234和337℃，乙烯外焰的腰部位置出现“黄金区域”. 乙烯流量增至170 mL/min、氧浓度增至31%(j)时，火焰尖端出现“焰翅”，而甲烷火焰始终未见“焰翅”. 在乙烯火焰“黄金区域”大量积聚的碳黑颗粒具有很高的发射率，火焰亮度明显增强. 在火焰分层处，碳黑团聚体热解导致火焰温度出现波谷.

高氯酸铵对铝/冰燃料燃烧特性的影响

王启昌 朱宝忠 孙运兰 李凡 吴玉欣 韩伟康

过程工程学报. 2017, 17(3):  640-646.  DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.217117

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通过点火燃烧实验研究了高氯酸铵添加量对铝/冰燃料点火燃烧特性的影响. 结果表明，添加高氯酸铵可促进铝/冰燃料燃烧，明显减短燃料表面引燃时间，提高燃烧最大升温速率，明显降低最快反应速率对应温度. 但随高氯酸铵添加量增大，铝/冰燃料出现不稳定燃烧，升温过程中热量流失严重. 未添加高氯酸铵的铝/冰燃料燃烧产物为Al₂O₃，主要呈球形颗粒，添加1%高氯酸铵的燃烧产物为Al₂O₃和nAl，主要呈絮状物，添加3%高氯酸铵的燃烧产物主要以球形颗粒并夹杂部分絮状物形式存在.

典型钢铁源颗粒物形貌及元素的特征分析

罗雷 郭旸旸 郑扬 高翔 朱廷钰

过程工程学报. 2017, 17(3):  647-654.  DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.217134

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采集河北省某钢铁企业烧结、高炉和转炉工序中的PM_2.5和PM₁₀样品进行单颗粒物形貌、粒径和元素分布特征分析，与全颗粒物的化学组成进行对比，采用分歧系数对不同工序细颗粒物成分进行相似性比较. 结果表明，3个工序排放的颗粒物主要为富铁、富铅、无机盐复合、富硅、富钙和碳质颗粒等6类，烧结工序颗粒物粒径分主要为1.5~10.0 µm，高炉和转炉工序主要为0~2.5 µm. 烧结工序排放源主要成分为Cl, K, OC, Fe, Na和SO₄^2-，高炉和转炉工序中PM_2.5和PM₁₀的主要成分为Fe. 相同工序中PM_2.5与PM₁₀成分组成相对一致，不同工序中颗粒物成分组成差异较大.