过程工程学报

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1. 封面和目录

过程工程学报 2025, 25 (1): 0-.

摘要（126）

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2. 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

摘要（254）

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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。

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3. 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（279）

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PDF （12054KB）（74）

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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4. 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（242）

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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。

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5. 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（228）

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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。

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6. 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（291）

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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。

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7. 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（347）

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PDF （1329KB）（122）

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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8. 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（411）

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PDF （2315KB）（61）

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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9. 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（199）

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PDF （7618KB）（66）

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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10. 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（426）

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PDF （7421KB）（98）

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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11. 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（249）

HTML （7）

PDF （2501KB）（74）

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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12. 封面和目录

过程工程学报 2025, 25 (10): 0-.

摘要（105）

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13. 耐氧一氧化碳脱氢酶研究进展

张智文王国胜彭小伟

过程工程学报 2025, 25 (10): 995-1007. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224389

摘要（142）

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耐氧一氧化碳脱氢酶(Carbon Monoxide Dehydrogenases, CODHs)包括好氧一氧化碳(CO)代谢菌中的CODHs及厌氧CO代谢菌中经改造后具备耐氧能力的CODHs。好氧CO代谢菌中的CODHs含有钼(Mo)和铜(Cu)金属辅助因子，缩写为Mo/Cu-CODHs。该酶可专一性催化CO氧化为二氧化碳(CO2)，同时产生2个质子(H+)和2个电子(e-)，且对O2不敏感。厌氧CO代谢菌中的CODHs含有镍(Ni)和铁(Fe)金属辅助因子，缩写为Ni/Fe-CODHs。大多数Ni/Fe-CODHs对O2敏感，虽有少数种类可轻微耐受O2，但其酶活较对O2敏感的Ni/Fe-CODHs更低。通过工程手段可提高高酶活Ni/Fe-CODHs的耐氧性，使其成为耐氧CODHs。耐氧CODHs不受环境O2浓度限制，在生物制造和电化学领域展现出重要的应用价值。本工作首先综述了Mo/Cu-CODHs的结构、功能及催化机制。Mo/Cu-CODHs由3个亚基(coxL, coxS, coxM)组成，CO氧化反应主要发生在L亚基的活性位点上。目前，该酶催化CO氧化机制已基本明确：CO首先与Cu相结合，随后受到Mo=O的O配体亲核攻击，进而形成五元环中间体，再通过硫代碳酸酯等一系列中间体的转化，最终释放CO2完成催化循环。此外，本工作还介绍了影响Ni/Fe-CODHs耐氧性的因素及提高耐氧性的改造方法，总结了耐氧CODHs异源表达与纯化的研究进展，梳理了该酶在生物转化合成化学品及体外催化应用方面的进展，并对其未来发展趋势进行了展望，为耐氧CODHs的进一步研究与开发提供参考。

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14. 混合基质膜在膜法碳捕集技术中的应用分析

秦宇海玉琰熊日华

过程工程学报 2025, 25 (10): 1008-1020. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224358

摘要（238）

HTML （3）

PDF （2481KB）（57）

在“双碳”战略背景下，碳捕集、利用与封存(Carbon Capture, Utilization and Storage, CCUS)技术的重要性日益凸显。作为CCUS技术中的关键环节，CO2分离已成为当前的研究热点。在众多分离法中，膜分离技术凭借低能耗、可连续操作的优势脱颖而出。本工作全面综述了国内外各类CO2分离膜在膜法碳捕集领域的研究现状，重点介绍了混合基质膜的CO2气体渗透分离性能及制备方法的优化。目前，绝大多数混合基质膜的CO2渗透速率介于0~1000 Barrer之间，CO2/N2的分离系数在20~120范围内。研究表明，通过使用修饰改性的晶态多孔填料或直接使用非晶态多孔填料，可有效提升聚合物基底与多孔填料的兼容性，是优化混合基质膜制备方法的可行途径。从后续工业应用的实际需求出发，本工作剖析了不同CO2分离膜组件的优势与不足，明确螺旋卷式是当前最适用于膜法碳捕集领域的组件形式。混合基质膜具备优异的机械与热稳定性、杰出的抗塑化能力及卓越的CO2渗透分离性能，因此在利用螺旋卷式膜组件实现膜法碳捕集应用中展现最大潜力。此外，在添加吹扫气等合适的捕集工艺条件下，基于当前混合基质膜的性能，CO2捕集成本可控制在23 USD/t CO2以内。充分证明了混合基质膜在膜法碳捕集技术中应用的可行性，本工作旨在为CO2膜分离在CCUS技术中的广泛应用提供有力指导。

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15. 薄板式静态混合器耳板最佳折弯角度研究

宋泽润姬宜朋陈家庆王秀军华朝陈翔宇王春尧

过程工程学报 2025, 25 (10): 1021-1029. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224391

摘要（108）

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PDF （4282KB）（32）

薄板式静态混合器采用1个耳状薄板结构的混合元件完成两种介质的混合，其结构比常规静态混合器更简单、压降更低；尤为重要的是分散相注入口设置在耳板后，处理混合后产生的高黏度介质时，可以避免管路堵塞。带折弯耳板的薄板是薄板式静态混合器内唯一混合元件，耳板折弯角度直接影响混合水力环境。本工作构建保持过流面积不变而只改变耳板折弯角的模型，通过数值模拟和可视化实验分析薄板式静态混合器耳板出口处流场特性，考察流体混合的不均匀系数(CoV)和压降(ΔP)随耳板折弯角度的变化规律。结果表明，耳板后流体向一侧偏移的康达效应与其折弯角密切相关，在折弯角为10°时，康达效应最弱，流体的分布对称性能最佳。康达效应对混合效果有负面影响，折弯角为10°时的对称流状态下混合效果最佳，CoV降低到0.05所需的完全混合距离仅3.4D，压力损失仅4.26 kPa。

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16. 基于PAM-GRU的三苯收率预测方法研究及应用

韩永明孙亚帅倪庆旭潘峰孙庆峰谭蕾胡渲耿志强

过程工程学报 2025, 25 (10): 1030-1038. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225005

摘要（73）

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PDF （2755KB）（29）

针对传统三苯收率预测中存在的模型精度低的问题，本工作提出了一种基于金字塔注意力机制的门控循环单元网络(PAM-GRU)的三苯收率预测方法。PAM-GRU通过引入金字塔注意力机制，利用卷积对多特征序列数据建立层次化的注意力结构，解决传统自注意力机制性能增益受限问题，以提取空间特征。同时引入门控循环单元，利用其循环结构捕捉时间序列中的动态信息，挖掘时序数据的时间变化规律。通过融合数据的时空特征，实现对三苯收率的准确预测。所提方法应用在实际连续重整化工生产流程中，在平均绝对百分比误差、平均方根误差、平均绝对误差、决定系数四个指标上与循环神经网络、长短期记忆网络、门控循环单元、基于注意力机制的长短期记忆网络、基于注意力机制的门控循环单元模型对比。结果表明，所提出的PAM-GRU模型能够有效整合连续重整生产过程中的空间和时间特征，实现对三苯收率的高效、准确预测。此外，为应对复杂生产环境，对模型增加了鲁棒性测试，结果表明，所提模型具有较强的鲁棒性，能够有效抑制突发噪声的干扰。

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17. 常规和串联变温吸附碳捕集工艺的设计与评估

邓硕丘东亮张留淦陈龙祥

过程工程学报 2025, 25 (10): 1039-1048. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225021

摘要（123）

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近年来，新型吸附剂的饱和吸附量不断增加，但其在循环过程中的实际吸附量因工艺流程设计局限而显著低于饱和值。为构建精准的吸附床模型，深入探究吸附工艺中复杂的传热与传质机理，本研究选用13X分子筛对CO2/N2进行吸附实验。通过静态吸附与动态穿透实验，确定了竞争吸附等温线及吸附过程的传质传热系数，并基于该数据完成了变温吸附(Temperature Swing Adsorption, TSA)系统模型的搭建。对吸附床负载情况分析表明，常规TSA工艺的吸附剂利用率(AUR)仅为58.13%，大量吸附剂未实现充分利用，存在明显优化空间。为此，本研究设计了多床串联式新型TSA吸附工艺，通过使不同吸附床在上游床和下游床之间切换，使吸附剂利用率提升至85.50%，产品纯度从常规TSA工艺的90.74%提升至94.21%，能耗从6.48 MJ/kg CO2降至4.79 MJ/kg CO2。然而，串联工艺在吸附阶段存在少量CO2泄露问题，导致气体回收率降至87.92%。此外，常规TSA工艺虽可通过延长吸附时间达到与串联工艺相近的AUR，但此时气体回收率仅为71.80%，较串联工艺低16.12个百分点。

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18. 还原拜耳法高铁赤泥中钛转型与选择性配位溶出研究

刘龙锴蔡涛涛郑诗礼王一霖周秋生曲鹏程俞小花张盈

过程工程学报 2025, 25 (10): 1049-1063. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225024

摘要（159）

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PDF （17256KB）（29）

还原拜耳法为铝铁协同冶炼创造了有利条件，但该方法产生的高铁赤泥中，普遍存在不利于铁冶炼的Al, Si和Ti等杂质元素。其中Ti4+和Fe3+之间易发生类质同象置换，导致钛铁分离困难，是影响高铁赤泥用作炼铁原料的重大难题。针对上述难题，本研究以某冶炼厂还原拜耳法工艺产出的高铁赤泥为研究对象，根据铝、硅和钛等杂质的赋存形态与分布特征，开展了高铁赤泥中钠硅渣弱酸选择性溶解脱除及含钛赤铁矿还原转型-配位溶钛的技术研究。研究结果表明，在优化的弱酸溶出条件下，高铁赤泥中Al和Si杂质实现了大幅脱除，其中Si的溶出率约为80%，Al的溶出率约为70%~80%。当酸溶赤泥被钛转型剂钠碱和铁粉共同还原转型后，Ti配位溶出率达到36.7%；而利用酸溶赤泥被钛转型剂钠碱和氢气共同还原转型后，Ti配位溶出率显著提升至70%~80%。此外，酸溶赤泥经还原转型后形成的方铁矿相与金属铁相，在钛配位溶出所用的碳酸氢钾溶液中，可进一步转化为菱铁矿相。综上，本研究成果为解决钛铁类质同象赋存而难以分离的难题提供了新思路。

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19. 熔盐热解法制备α相氮化硅粉体

杨帆韩召刘鹏飞李杰

过程工程学报 2025, 25 (10): 1064-1074. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225050

摘要（134）

HTML （7）

PDF （7142KB）（14）

随着氮化硅(Si3N4)陶瓷在航空航天、电子器件和高温结构材料等应用领域的不断扩展，对高质量Si3N4粉体的需求日益增加。然而，传统硅亚胺热解法普遍存在结晶温度较高与晶须易形成的问题，严重影响Si3N4粉体质量与应用性能。本研究的创新点在于引入熔盐环境，通过降低硅亚胺[Si(NH)2]的结晶与相变温度，实现了对Si3N4粉体粒径的控制，并避免了不规则晶须的生成。研究以Si(NH)2为原料、氯化钠(NaCl)为熔盐介质，采用熔盐热解法制备了形貌规则的α-Si3N4粉体，并探究了热解温度和硅盐比对粉体物相组成、粒径分布及微观形貌的影响。结果表明，NaCl熔盐可显著降低Si(NH)2结晶与相变温度，在1400℃保温2 h的条件下，Si(NH)2可完全转化为结晶度高、形貌规则的Si3N4粉体，其中α-Si3N4含量达75.52wt%，平均粒径为905.40 nm。此外，随NaCl熔盐含量增加，粉体中α-Si3N4含量呈先降低后增加的变化趋势，但粉体粒径逐渐减小。该方法有效抑制Si(NH)2热解过程中晶须的形成，降低α-Si3N4粉体的结晶温度。机理分析显示，在熔盐提供的液相环境中，Si(NH)2通过溶解-析出机制促进α-Si3N4颗粒生长。此方法为制备高质量、形貌规则的Si3N4粉体提供了新思路，具有广泛的应用潜力。

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20. 3,6-二(3,5-二甲基吡唑-1-基)-1,2-二氢-1,2,4,5-四嗪合成方法优化及过程探究

范思绮王桂龙冯鑫段晓霞陈杰杜军杨超詹发禄

过程工程学报 2025, 25 (10): 1075-1087. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225014

摘要（94）

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PDF （2356KB）（14）

3,6-二(3,5-二甲基吡唑-1-基)-1,2-二氢-1,2,4,5-四嗪(DHBT)是合成四嗪类含能材料的前体化合物。本研究以自制三氨基胍盐酸盐为原料，与乙酰丙酮通过成环反应制备DHBT。使用新建立的高效液相色谱方法定量分析该反应的动力学过程，表征反应过程中产生的中间体1,1'-(3,5-二甲基-吡唑-1基)-烯胺肼，并基于该中间体提出DHBT关环反应机理。随后对间歇釜式合成DHBT的反应条件进行优化，探究反应器类型、搅拌方式、反应物浓度配比、反应温度和溶剂种类对DHBT收率的影响。结果表明，在采用带内挡板的250 mL玻璃夹套釜和斜叶搅拌桨，转速400 r/min，反应体系中加入5.0倍原料质量的去离子水与2.0倍原料摩尔量的乙酰丙酮，并在70℃下反应2 h的条件下，DHBT的实际收率达77.5%，产品纯度为96.3%。在该优选条件基础上，进一步完成480 g级放大合成，收率达到72.9%。动力学研究显示，反应决速步为中间体向产品的转化过程，对70~90℃下以中间体为起点的环化过程分析表明，该反应遵循二级反应动力学，表观活化能Ea=112.66 kJ/mol，指前因子A=1.64×1018 mol/(L?min)，线性相关系数R2=0.9967。此外，结合反应量热仪对反应过程进行量热测试，测得化学反应焓变?rHm=364.03 kJ/mol。

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21. 活性冰中水合物生成放大实验研究

李娟娟肖朋刘康杨博旭亓美霞朱玉洁陈光进孙长宇

过程工程学报 2025, 25 (10): 1088-1095. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224367

摘要（96）

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PDF （1163KB）（16）

通过向冰粉末中均匀分散水合物动力学促进剂制备得到的“活性冰”可以显著加速气体水合物的生成，从而有效解决水合物法气体储运的动力学问题。为了研究活性冰大规模应用时的水合物生成动力学特性，本工作以天然雪为原料制备活性冰，并将其应用于千克级水合物生成。采用恒压法考察了动力学促进剂浓度、反应压力、活性冰温度及堆积密度对甲烷水合物生成动力学的影响，同时对活性冰的循环使用性能展开研究。结果表明，以雪为原材料制备的活性冰能够有效促进水合物的生成；动力学促进剂十二烷基硫酸钠(SDS)浓度大于0.25wt%，且活性冰温度在269.15 K以上时，水合物生成反应可在6 min内基本完成，且最高储气量可达177.00；甲烷储气量随压力的升高而略微增大。此外，通过改变活性冰的堆积密度，最高可取得118.90的表观储气密度。在千克级的水合物生成-分解循环过程中，活性冰也表现出良好的循环性能。上述千克级水合物生成结果表明，活性冰用于水合物生成时无明显的放大效应，已基本满足水合物法气体储运技术的应用需求。

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22. 基于碳酸氢钠活化的铁氮共掺杂生物炭制备及其高效吸附去除水中双酚A

秦子琛秦源施园丁章昊李燕朱云涛丁磊

过程工程学报 2025, 25 (10): 1096-1112. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225059

摘要（169）

HTML （2）

PDF （12012KB）（22）

本工作以丝瓜络为碳源，碳酸氢钠为活化剂，高铁酸钾和尿素作为铁源和氮源，采用一步热解法制备了铁氮共掺杂生物炭(K2FeO4@NSBC)，并研究了其对水中双酚A (BPA)的吸附去除性能与作用机制。在K2FeO4∶NaHCO3∶CH4N2O∶丝瓜络为0.1∶0.5∶0.5∶1 (质量比)、热解温度为800℃条件下，制备的K2FeO4@NSBC具有较大的比表面积(864.83 m2/g)和孔隙体积(0.54 cm3/g)。在298 K条件下，其对BPA的吸附平衡容量(312.58 mg/g)远高于原始生物炭(7.00 mg/g)。溶液pH与外源有机物腐殖酸对K2FeO4@NSBC吸附去除BPA的影响较小，外源离子CO_3^(2-)对BPA的去除有明显抑制作用。K2FeO4@NSBC对BPA的吸附过程遵循拟二级动力学模型，Sips模型能很好地描述其吸附平衡，且该吸附是一种自发、吸热且无序性增强的过程。K2FeO4@NSBC具有良好的再生和回用性能。孔隙填充、疏水作用和π-π相互作用是K2FeO4@NSBC去除BPA的主要机制，同时Fe和N元素的引入在吸附过程也起到了重要作用。本研究为生物炭去除水中BPA提供了兼具环境友好性与经济可行性的解决方案。

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23. 封面和目录

过程工程学报 2025, 25 (11): 0-.

摘要（159）

PDF （3359KB）（23）

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24. 过渡金属基催化剂应用于海水电解的研究进展

严茜陈炳旭胡中慧李思达喻嘉王元庆

过程工程学报 2025, 25 (11): 1113-1129. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225067

摘要（206）

HTML （7）

PDF （4515KB）（102）

在可持续能源技术研究中，电解水制氢被认为是电化学能源转化的关键技术之一，其技术突破对实现“双碳”目标具有重要意义。电解水过程包括两个半反应：析氢反应(HER)与析氧反应(OER)。相比于HER，OER涉及四电子转移过程(4OH-→O2+2H2O+4e-)，具有较高的反应能垒，其缓慢的动力学导致了电解水的整体效率降低，因此成为研究的重点。近年来，研究人员逐渐将目光转移至海水电解的技术开发，因为相较于有限的淡水资源，海水储量丰富，约占地球总水量的96.5%，这使得海水电解在未来具有广阔的应用前景。然而，直接海水电解面临着多重技术挑战：高浓度氯离子导致的氯离子氧化竞争反应不仅会降低海水电解的效率，还会导致电极和催化剂的腐蚀；电极表面产生的气泡会覆盖活性位点并增加界面阻抗；海水中的Mg2+, Ca2+等离子会在电极表面形成沉淀，堵塞活性位点。这些问题会导致催化剂在海水电解中的活性、选择性和稳定性受限。本文综述了海水电解阳极催化剂所面临的关键挑战，并重点总结了近年来针对过渡金属基催化剂的多种设计策略，包括组分调控、几何结构优化、选择性透过层设计、复合材料设计等。最后，探讨了未来实现高活性、高选择性及优异稳定性的过渡金属基催化剂的发展方向，应该将理论计算与实验相结合，借助原位表征技术与人工智能技术，深入探究过渡金属基催化剂中活性位点的演化机制，为设计更高效的催化剂提供理论依据。

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25. 变径快速流化床内气固流动特性的双流体模拟研究

巩向阳杨雷首时赵翔宇龚剑洪杨超

过程工程学报 2025, 25 (11): 1130-1142. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225052

摘要（123）

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PDF （6691KB）（42）

催化裂解反应器是重油深度利用生产轻质烯烃的重要工具，而反应器内部气固两相流动和混合特性对反应效果具有重要影响。为了获得变径快速流化床催化裂解反应器中复杂的相间、相内相互作用及流动行为，采用双流体模拟方法对流化床内气固流动行为进行模拟，以探究其内部气固流动特性。通过与现有实验数据进行对比，验证了模拟方法的可行性/准确性。并进一步研究了喷嘴气体流量和床层结构参数对颗粒流动的影响。结果表明，增加气体流量在一定程度上可以缓解颗粒在突扩段的聚集，使颗粒在反应器内分布更加均匀。而气体流量对上部区域的颗粒浓度分布影响不大。反应器结构参数优化的结果显示，流化床整体结构中渐扩段上部直径和底部直径呈现一定倾角更有利于颗粒在反应器内的均匀分布，使气固混合得到改善，有利于催化裂化过程的进行。

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26. 高炉冲渣水余热驱动的双吸收式热泵系统优化设计与耦合研究

黄志甲胡耀孙凤张样鲁月红王俊

过程工程学报 2025, 25 (11): 1143-1155. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225023

摘要（104）

HTML （1）

PDF （1683KB）（28）

为降低高炉煤气碳捕集系统的再生能耗，同时合理利用冲渣水余热，本工作建立了双吸收式热泵热力学模型，研究了蒸发温度、冷凝温度、吸收蒸发温度、吸收温度对系统性能的影响。利用遗传算法进行模型优化计算，并与高炉煤气碳捕集系统进行耦合研究，分析了冲渣水温度波动对耦合系统的影响。研究结果表明，当蒸发温度为75℃时，系统COP最大值为0.3168；冷凝温度为20℃时，系统COP最大值为0.3032；吸收蒸发温度为103℃时，系统COP最大值为0.3116；吸收温度为130℃时，系统COP最大值为0.3015；优化后系统换热面积减少14.8%，面积性能比提高了16.5%。冲渣水温度从75℃升高至85℃时，热泵制热量提升18.6%，碳捕集能耗降低约10.3%；系统投资回收期为3.48年。此研究拓宽了双吸收式热泵在冶金行业的应用领域，也为双吸收式热泵优化设计提供了方法，对于推动冶金行业的节能减排和可持续发展具有重要意义。

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27. 工业余热回收的高温蒸汽热泵工质筛选及系统模拟

李建辉韦俊赵贯甲

过程工程学报 2025, 25 (11): 1156-1167. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225058

摘要（111）

HTML （4）

PDF （2057KB）（30）

工业领域排放了大量低品位余热，采用热泵技术将其提质后再利用是降低碳排放的有效手段。针对热泵回收工业余热时在热源和热汇端均存在较大温度变化，从而造成不可逆损失的问题，本工作结合非共沸混合工质在相变过程中具有一定滑移温度，可实现蒸发器和冷凝器中换热温度匹配的特点，筛选了一种适用于余热回收系统的非共沸混合工质，建立了针对大容量工业余热回收的离心式高温蒸汽热泵模拟模型，研究了选定非共沸工质与传统工质R245fa在不同工况下的系统特性。结果表明，选定非共沸混合工质R600a/R1234ze(Z)/R1336mzz(Z)以30%/20%/50%摩尔分数进行混合时，较R245fa具有更为优良的热力学性能。相同热源条件下，R245fa与非共沸混合工质的最佳冷凝温度分别为107.5和110℃，在最佳冷凝温度下两者系统能效比(COPh)分别为3.36和3.94；冷凝温度为110℃时，COPh提高了20.45%；在热源条件发生变化时，混合工质压比相较于R245fa降低了18%以上，COPh提升了19.31%，采用非共沸混合工质节能效果明显。

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28. 基于Volterra级数模型和核熵成分分析的控制阀粘滞故障检测

王俊伟赵众

过程工程学报 2025, 25 (11): 1168-1182. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225028

摘要（87）

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PDF （2286KB）（18）

控制阀粘滞现象是导致工业过程控制回路振荡和阀门非线性行为的主要原因之一，这不仅会降低控制回路性能和缩短阀门使用寿命，还可能增加产品质量波动及能耗，因此，控制阀门粘滞的实时检测对保证过程平稳运行意义重大。基于时域的传统粘滞检测方法通过分析控制阀输入信号OP (Output Position)和过程变量PV (Process Variables)波形并计算粘滞指数判断粘滞是否存在。然而，在实际工业实践中，过程PV信号呈现非线性和非高斯的随机波动特征，基于时域波形分析的控制阀粘滞故障检测方法在准确率和泛化能力上存在局限性。针对实际过程的检测信号的随机波动特性，本工作提出了一种基于Volterra级数模型和角度方差指标(Angular Variance Index, AVI)的核熵成分分析(Kernel Entropy Component Analysis, KECA)故障检测方法。基于AVI的KECA定义为改进核熵成分分析(Improved Kernel Entropy Component Analysis, IKECA)。首先，基于二阶Volterra级数模型对非线性粘滞控制阀进行建模。其次，基于谱分析理论和二阶Volterra级数提取用于表征粘滞的OP-PV相位特征。然后针对故障和正常数据，利用KECA方法对多维特征进行降维、特征提取和分类，以差分向量角度方差指标作为统计量，通过核密度估计(Kernel Density Estimation, KDE)来确定识别控制限AVILim，从而实现对控制阀粘滞故障的实时检测。基于所提方法开发了工业应用软件，工业应用结果证实了所提方法的可行性和有效性。

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29. 酸性溶液中冰晶石的合成调控及磷酸铁锂废粉酸性浸出液中低锂损除铝应用

罗枫张盈郑诗礼张洋王晓健乔珊

过程工程学报 2025, 25 (11): 1183-1194. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224349

摘要（108）

HTML （9）

PDF （3886KB）（62）

从LiFePO4 (简称LFP)废粉中回收有价元素已成为当下重要的研究方向之一。在此过程中，高效回收该废粉中的有价元素面临一个关键挑战，即如何在含铁、铝、磷的酸性溶液中深度去除Al3+，以便于后续制备电池级磷酸铁。本研究参考LFP废粉硫酸全浸液的成分，配置了Na2SO4-Li2SO4-Al2(SO4)3溶液，并利用冰晶石沉淀法脱除Al3+。在对冰晶石沉淀除铝条件进行优化的基础上，深入阐明了多种类型冰晶石(如Na1.5Li1.5AlF6, Na2LiAlF6和Na3AlF6)的形成规律，尤其明确了溶液初始Na/Li摩尔比和初始Al3+浓度对冰晶石形成的影响机制，进而确定了各类冰晶石纯相的生成条件，为冰晶石沉淀法除铝提供了理论依据。将该方法应用于LFP废粉酸浸液中的Al3+深度脱除研究，结果表明，冰晶石沉淀除铝的最佳条件为：F/Al摩尔比为6.6、初始pH值为2.5、反应温度为50℃、反应时间为2 h。在上述条件下，当初始Na/Li摩尔比为1.50或2.00时，沉铝产物为Na1.5Li1.5AlF6冰晶石；当Na/Li摩尔比为3.00时，则形成Na3AlF6冰晶石。同时发现溶液中铁和磷的存在会抑制Na2LiAlF6的生成。利用冰晶石沉淀法，Al3+质量浓度可从0.50 g/L降至20 mg/L以下，并能在低锂损的同时生成Na3AlF6冰晶石。本研究为LFP废粉湿法回收过程中Al3+的低锂损深度选择性脱除提供了有效方法。

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30. 含氟废水中氟化钙颗粒结晶行为研究

黄鸶云钱玉鹏张雨茜解蕾李军霄

过程工程学报 2025, 25 (11): 1195-1203. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224386

摘要（122）

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PDF （24295KB）（44）

为解决工业排放含氟废水所带来的环境危害问题，通过模拟含氟废水钙盐沉淀反应过程，考察钙氟比、pH值、反应温度和反应时间对除氟效果的影响，运用粒数衡算模型分析各因素下氟化钙晶核粒数密度与生长速率的关系，得出各条件下氟化钙成核相对生长动力学方程及其对应敏感系数，并利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜-能谱(SEM-EDS)表征结晶产物特征，明确NaF与CaCl2化学沉淀反应生成氟化钙的结晶行为。研究结果表明，初始F-浓度5000.00 mg/L含氟废水，以CaCl2为钙盐沉淀剂，当钙氟比为2、pH值为7、反应温度为60℃、反应时间为60 min时，沉淀除氟效果较好，处理后废水中F-浓度降至8.82 mg/L，除氟率达99.82%，该条件下，氟化钙沉淀结晶成核速率为0.19470 */(mL?min)、生长速率为2.952×10-3 μm/min。各因素敏感系数大小关系为：ipH<iT<0<it<iCa/F，适当增大钙氟比和时间有利于氟化钙晶体成核，适中的pH和温度有利于氟化钙晶体生长。最终沉淀产物为氟化钙，其表面微观形貌为球状团聚体组成的堆积结构。

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31. 低分子量聚烯烃对沥青-集料界面黏附性能的作用机制

陈美祝于静君张建伟冷滨滨马佳萌

过程工程学报 2025, 25 (11): 1204-1216. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225084

摘要（84）

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PDF （8855KB）（24）

沥青-集料界面黏附性能是控制路面水损害的关键因素，直接影响道路服役寿命。针对传统改性剂成本高、工艺复杂等问题，本研究创新地采用低分子量聚烯烃作为沥青混合料改性剂，通过接触角测量、表面能计算及界面能参数(黏附功Was、剥落功Wasw、能量比ER)的多维度分析，系统研究了聚烯烃掺量(2wt%~8wt%)对石油沥青与花岗岩、玄武岩、石灰岩三种典型岩性集料界面性能的影响规律，并采用多元回归分析和改良水煮法验证了其黏附增强效应。研究结果表明，低分子量聚烯烃可显著降低沥青的接触角(8%~58%)，使沥青-集料界面间的Wasw提升38.3%~39.5%、ER增加1.38~1.41倍，同时将Wasw降低至-94.86~-97.85 mJ/m2，有效改善了沥青润湿性和黏附性能。集料岩性差异导致聚烯烃最佳掺量分化，花岗岩、玄武岩与石灰岩分别在2wt%, 4wt%与6wt%掺量时达到最小Was值(-97.85, -96.15, -94.86 mJ/m2)。相关性分析显示，聚烯烃掺量与ER的相关系数达0.90 (p<0.01)，显著高于集料氧化物调控作用，证实其主导沥青黏附性能提升。实验验证表明，改性后沥青的剥落率Wb降低34%，水稳定性提升显著。研究结果为低分子量聚烯烃在沥青路面工程中的应用提供了理论依据与技术支撑。

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32. 基于商用多模光纤的高灵敏SPR生物传感器

车淇陈超赵一凡赵大伟张松平李秀男张香美

过程工程学报 2025, 25 (11): 1217-1226. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225035

摘要（84）

HTML （3）

PDF （7652KB）（14）

针对光纤SPR传感器制备难度大、增敏手段复杂、成本高等问题，本工作采用商用多模光纤，使用常规镀膜方法，优化镀膜条件后，成功制备出高灵敏度的光纤SPR传感器，并集成了一套光纤SPR传感系统。结果表明，优化后的最佳镀膜条件为：镀膜电流15 mA，镀膜时间20 s。通过SEM对传感器结构进行表征，结果表明光纤表面形成了呈轴向粒径大小渐变的非均匀金纳米颗粒膜层。在折射率1.339~1.384范围内，传感器的灵敏度可达3416 nm/RIU。经羧基化后交联Protein A配体，将制备出的生物传感器对HIgG进行免疫检测，在1.25~20.00 μg/mL HIgG浓度范围内，其线性相关系数R2为0.9987，灵敏度和检测限分别为0.6786 nm/(μg/mL)和0.15 μg/mL，检测性能与文献中经复杂方法增敏后的传感器相当。本研究制备的光纤SPR生物传感器制备工艺简单、性能稳定、灵敏度高，具有广泛的应用前景。

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33. 封面和目录

过程工程学报 2025, 25 (12): 0-.

摘要（115）

PDF （4621KB）（30）

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34. 间接式熔盐电加热炉流动及传热特性研究

任永苍柳楠孙凤枝贾春桦郭新勇黄春建赵卫东王冠达张瑞王娟

过程工程学报 2025, 25 (12): 1227-1237. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225066

摘要（179）

HTML （10）

PDF （6105KB）（67）

为满足绿色环保的节能减排需求，充分利用熔盐耐热稳定性好的优势，提出了一种熔盐间接加热的管壳式电加热炉。基于自然对流模型和Boussinesq假设，采用数值模拟方法对加热炉封闭空间内的熔盐及导热油的流动与传热特性进行了研究，并分析电加热管的不同表面热强度对电加热炉内流动及传热特性的影响。研究结果表明：炉内熔盐受热后膨胀产生的密度差和温度差，形成密闭空间内的自然对流换热，表面热强度为设计值时熔盐平均流速为0.00613m/s，平均温度为409.3℃，在电加热管横截面上形成从底部高温加热管区域至上部导热油管的对称环形循环流动，强化了炉内的自然对流和传热效果；炉内整体流场和温度分布呈现稳定和均匀性；电加热管释放的热量，经过中间介质熔盐的间接加热使导热油进出口温度增加13.1℃，可以满足工艺需求。电加热管热强度超过设计值时，炉内熔盐自然对流循环流动明显增强，湍动程度增加，电加热管上方熔盐与周围存在明显速度边界，正向影响炉内流动及传热特性。

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35. 水泥回转窑四通道煤粉燃烧器操作条件优化模拟

王蓝欣关晶田于杰刘银杰李飞叶家元许成文申峻卢春喜王维

过程工程学报 2025, 25 (12): 1238-1247. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225075

摘要（146）

HTML （5）

PDF （2748KB）（27）

水泥回转窑燃烧器作为水泥烧成系统的核心装备，其性能对水泥生产效率和质量具有重要影响。由于回转窑内部的高温复杂反应过程难以全面测量，燃烧器性能的评估往往依赖于经验，缺乏理论指导。为此，本研究通过计算流体力学(CFD)对煤粉燃烧过程进行模拟，以实现水泥回转窑燃烧器的优化。模拟结果表明，随着轴流风速在合理范围内增加，气相温度显著升高，高温区域扩大，氧气消耗速率增大，二氧化碳生成速率增大，一氧化碳质量分数降低，燃烧效率提高。旋流风速增加对温度场影响相对较小，但能显著改善煤粉与空气的混合效果，促进燃烧。以此为基础，通过增大轴流风速和旋流风速对燃烧器性能进行优化，优化结果改善了窑内的温度场和组分场，影响了熟料矿物成分，其中C3S和C4AF含量增加，C2S和C3A含量减少，对水泥性能产生积极影响。本工作通过数值模拟方法深入分析了轴流风速、旋流风速对水泥回转窑燃烧器性能的影响，为燃烧器的优化设计提供了理论支持，提出的燃烧器优化方案有效改善了窑内温度场和组分场的分布，提高了燃料的燃烧效率和熟料质量。

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36. 自激振荡脉冲射流器液-液非均相混合特性分析

程亚龙张昆明张美琪陆小菊黄永春唐湘毅刘灵惠

过程工程学报 2025, 25 (12): 1248-1261. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225094

摘要（134）

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PDF （7450KB）（31）

自激振荡脉冲射流器因结构简单、可产生无源振荡空化，且易于实现工程化应用而备受关注。但是，目前该射流器的研究对象以均相水介质体系为主，对于多相介质流动与混合特性的研究匮乏，这限制了其在强化液-液非均相介质混合过程中的应用。本工作以油为连续相，水为分散相，采用数值模拟结合实验研究的方法，模拟了油-水非均相介质在射流器内的混合过程及分散相液(水)滴直径分布。结果表明，油-水非均相介质在射流器内能够产生脉冲空化射流及大小周期性变化的空化泡；谐振腔出/入口附近流体受湍流惯性力作用最强，混合效果最好；相较于蓄能状态，释能状态下谐振腔室内非均相流体受黏性剪切力作用更强，更有利于油-水两相间混合；湍流惯性力与黏性剪切力共同作用，促进了分散相液(水)滴破碎，强化了油-水非均相介质间的混合过程；射流器的混合作用可获得液(水)滴尺寸分布窄的分散相。

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37. 润湿性对聚结滤材过滤性能影响研究

张丽尹琦岭黄雪松李楹丁一航谢宇辰常程

过程工程学报 2025, 25 (12): 1262-1273. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225078

摘要（119）

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PDF （4724KB）（48）

天然气开采与输运过程中，夹带的油雾等杂质会直接影响管线中计量仪表、压缩机组等设备的可靠运行，由滤材制成的聚结过滤器是目前去除油雾等杂质的可靠设备。润湿性是影响滤材油雾过滤性能的重要因素，但其具体影响规律尚不明确。针对目前工业中使用的亲油滤材过滤效率低、过滤阻力高的问题，本研究系统性地研究了润湿性对滤材油雾过滤性能的影响。结果表明，滤材的油雾过滤性能随滤材疏油性的增强而提升，主要表现为油雾过滤效率增加及稳态压降降低。尤其是针对精度较低的滤材时，改性后的超疏油滤材相较未改性亲油滤材的过滤效率提高13.62%，稳态压降降低20.46%。在多层滤材搭配实验中发现，疏油性较高的滤材具有较高的过滤效率和较低的稳态压降，结合“跳跃-通道”模型分析，疏油性越高的滤材可减少液膜形成及夹带现象，从而降低通道压降。本研究的实验结果可为天然气管道输送工业中聚结过滤器滤材的优化提供可靠的选择。

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38. 脱铜阳极泥还原熔炼富集稀贵金属过程行为研究

马勇齐徐娟张福元田勇攀胡雨欣任仰瑞

过程工程学报 2025, 25 (12): 1274-1284. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225137

摘要（114）

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卡尔多炉熔炼技术是综合处理铜阳极泥的典型工艺，但目前对其关键组分的还原顺序及物相变化规律仍缺乏明确认知。本工作通过熔炼渣型模拟计算、还原过程热力学分析，结合熔渣与贵铅的微观表征，系统研究了脱铜阳极泥还原熔炼过程中稀贵金属捕集的物相演变规律。结果表明，脱铜阳极泥还原熔炼过程中，主要形成以PbSiO3和Na2Si2O5物相的PbO-Na2O-SiO2三元渣系；各元素的还原优先级顺序为Ag>Se>Te>Bi>Pb，主要成分PbSO4的物相演变历程为PbSO4→PbO?PbSO4→PbS→Pb；贵铅物相为PbSe, BiSe和AgTe，未出现元素单质的衍射峰；形貌分析显示，Pb和Se的分布区域高度重合，Ag和Bi呈互补分布特征，Te在整体区域内均匀分布，且Ag, Bi, Pb均有集中分布区域，存在偏聚现象及衬度差异；贵铅中Pb, Ag, Bi和Te元素均存在0价和正价，0价占比分别为64%, 88%, 52%和47%，Se以0价(38%)和负价(62%，主要为Se2-)存在。结合XRD和SEM表征结果可知，铜阳极泥在还原熔炼过程中，主要通过形成稳定的金属间化合物实现稀贵金属的捕集。

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39. 发泡温度对自发泡聚甲基丙烯酰亚胺泡沫的影响

张鹏轩白慧娟丁成成乔宇王朵徐俊波杨超

过程工程学报 2025, 25 (12): 1285-1291. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225064

摘要（89）

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聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫是一种具有优异热力学性能的硬质泡沫，广泛应用于航空航天、体育器械及医疗器械等领域。其性能受发泡剂影响，发泡剂在加热过程中分解产生气体的种类及总量均对PMI泡沫的泡孔大小、形貌、性能有显著影响。自发泡PMI泡沫的热力学性能受可共聚发泡单体的直接影响。本工作以丙烯腈(AN)、甲基丙烯酸(MAA)为聚合单体，丙烯酰胺(AM)为交联剂，偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂，甲基丙烯酸叔丁酯(tBMA)为可共聚发泡单体，通过自由基聚合和自由热发泡工艺制备了轻质高强的PMI泡沫。tBMA分子中的叔丁酯基在发泡阶段受热分解成羧基和异丁烯，其中异丁烯的析出速率决定了PMI的物理结构，进而影响其性能。基于此，系统考察了不同发泡温度对PMI泡沫微观结构及宏观热力性能的影响。通过傅立叶转变红外光谱仪(FTIR)、场发射扫描电镜(SEM)、热重分析仪(TGA)、差示扫描量热仪(DSC)及万能试验机对PMI泡沫塑料的物理化学结构和性能进行分析。结果表明，随着发泡温度升高，PMI亚胺化程度升高，提升了泡沫的热稳定性；同时高的发泡温度也增大了泡孔尺寸，致使泡沫的密度和力学性能呈下降趋势。在200℃下进行发泡，泡沫具有较低的密度，为63 kg/m3，同时表现出优异的热稳定性和机械性能，玻璃化转变温度(Tg)为216.1℃，压缩强度达1.08 MPa。

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40. 丙烯酰胺-丙烯酸共聚过程转化率的原位拉曼光谱监测方法

温佳娴常诚顾雪萍冯连芳张才亮

过程工程学报 2025, 25 (12): 1292-1299. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225088

摘要（66）

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丙烯酰胺-丙烯酸自由基共聚反应具有快引发、快终止的特性。单体转化率作为聚合过程的关键参数，亟需高时效性监测手段。通过原位拉曼光谱技术可以实现在线监测，但单体转化率对光谱特征域的影响机制仍缺少研究。在引发温度为1~30℃及复合引发剂质量比(偶氮/氧化还原引发剂)为0∶100~90∶10的条件下研究单体转化率与拉曼光谱的对应关系。基于碳骨架摇摆振动、丙烯酰胺C-N键伸缩振动及单体CH2和C=C伸缩振动特征峰，建立基于峰面积的分析方法。通过解析单体转化率与峰面积的关联，构建双单体转化率机理模型。在线监测结果与核磁共振氢谱对比，采用1386~1517 cm-1和1517~1732 cm-1特征域建立的光谱模型对丙烯酰胺、丙烯酸转化率预测的R2分别为0.989和0.981，验证集平均相对误差为2.14%。该方法可用于丙烯酰胺-丙烯酸自由基共聚过程的转化率实时监测，为高黏体系的在线质量监测提供了解决方案。

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