过程工程学报

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过程工程学报. 2025, 25(1): 0.

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用于治疗阿尔茨海默症的靶向载药系统设计与制备

邱嘉媛陈玺叶肖倩周理龙 Jimmy Yun

过程工程学报. 2025, 25(1): 1-19. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224086 　　CSTR: 32067.14.jproeng.224086

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阿尔茨海默症(Alzheimer's Disease, AD)是一种非常常见的进行性和破坏性中枢神经系统的退行性疾病，对老年人的生活质量产生影响，对老年人的生命安全造成严重危害，给家庭、社会和国家带来了巨大的经济负担。目前治疗AD的药物尚未取得较大突破和创新，面临着突破血脑屏障的挑战，且治疗方法不当可能会导致患者产生不良反应。靶向载药系统作为一种有效的治疗方式，能够显著降低血液中的药物浓度、给药频率和药物毒副作用，同时提高药物在目标部位的浓度和疗效以及药物生物利用度，还能对药物起到缓释效果。此外，靶向载药系统还有望穿透血脑屏障，提高血脑渗透率，实现脑靶向性，精准递送药物，从而为治疗AD提供了一条高效且安全的途径。本工作综述了AD的发病机制、AD的治疗辅助药物、非药物治疗方法以及针对Aβ聚集、乙酰胆碱酶抑制和受体拮抗等主要药物的作用机理和副作用，并对磁性纳米颗粒、脂质体等针对治疗AD的靶向载药系统进行了简单的介绍、梳理及总结，指出了现在存在的问题，提出了可能的解决方案，指明了未来可能发展的方向。

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 　　CSTR: 32067.14.jproeng.224129

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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。

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 　　CSTR: 32067.14.jproeng.224091

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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。

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 　　CSTR: 32067.14.jproeng.224170

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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。

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 　　CSTR: 32067.14.jproeng.224115

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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。

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 　　CSTR: 32067.14.jproeng.224137

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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。

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 　　CSTR: 32067.14.jproeng.224124

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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。

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 　　CSTR: 32067.14.jproeng.224150

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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。

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 　　CSTR: 32067.14.jproeng.224114

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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。

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 　　CSTR: 32067.14.jproeng.224142

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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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