微波场强化化工分离过程研究进展

优化化工分离技术、实现化工分离过程的节能减排,一直是化工分离过程研究的热门课题。近年来,微波场强化分离过程的研究非常活跃。本文阐述了微波对物质的作用机理以及微波加热较普通加热的优势与特点;系统介绍了微波场在萃取、精馏、干燥、脱附/吸附、蒸馏和反应精馏等分离过程的强化效果和应用进展,并分析总结了微波场在这些分离过程中的强化机理,分析表明将微波应用于化工分离过程具有加热速度快、产品质量高、耗能低和易于控制等特点;同时指出微波在分离过程特别是蒸馏/蒸发和反应精馏领域研究的欠缺,提出对于微波是否对蒸馏/蒸发或反应精馏过程具有强化作用还需要大量的实验验证和相应的理论支撑;最后本文对微波在分离领域的发展作了分析与展望。     

基于介电性质差异的微波诱导强化蒸馏分离

具有选择性加热特性的微波辐射场对混合物相对挥发度影响的发现,对基于混合物介电性质差异而实现化工分离新技术的开发和工程强化能起到极大的推动作用。本文梳理了近年来发展的微波场强化化工分离方法,阐述了微波场与各类物质的特殊作用机制,重点介绍了微波场诱导强化极性-非极性混合物蒸馏分离新技术的相关研究。针对微波诱导分离技术在实际应用中亟需解决的关键问题,着重综述了作者课题组在微波诱导分离机理、分离装置与微波腔体结构设计及过程模型方面的研究进展。最后,对微波技术在化工分离过程强化领域应用目前尚存在的问题提出建议,期望对未来通过介电性质差异实现分离的发展方向提供参考。     

仿真模拟技术在微波裂解技术上的应用研究

微波加热具有加热速度快、选择性加热等优点,而电磁场分布不均会导致加热不均,这一问题制约了微波加热技术在工业中的应用。仿真模拟技术是研究微波场分布的最佳方法。综述了微波仿真的基本原理及方法,以及国内外采用仿真模拟技术对微波加热均匀性及效率进行的研究。     

农产品微波干燥均匀性研究

微波干燥技术具有脱水速度快、热效率高、易于控制等特点,并且能很好地保持物料中的营养成分,兼具杀菌作用。但在农产品微波干燥过程中,干燥均匀性一直是难以解决的瓶颈问题。微波对于农产品加热具有选择性,过度加热,易出现物料边缘或尖角部分焦化、产品表面硬化和内部糊化等现象。本文以解决农产品微波干燥均匀性的问题为切入点,对目前国内外相关研究进行了较为全面的分析和归纳,为微波技术在农产品干燥中的应用提供参考。     

微波有机合成及在混凝土减水剂制备中的应用研究进展

微波辐射作为反应活化的新型能源,已成为有机化学中普遍应用的先进技术。本文从过热、热点和选择性加热以及高极化场下的非热效应4方面阐述微波有机合成机理,结合国内外应用案例进行理论验证。重点从反应动力学角度分析了微波辐射对提高混凝土减水剂品质上的作用效果,总结了近几年微波辅助合成减水剂的研究进展,旨在推动微波技术在水泥混凝土外加剂领域中的实际应用。最后,提出微波辐射通过在电磁场作用下极性分子的快速振动实现,其热效应对体系起深层加热作用,非热效应改变反应动力学,但对作用的反应体系具有"选择性",应着重分析。微波辅助合成减水剂具有显著优势,可增大反应速率常数且存在非热效应,应加深研究及进一步推广。     

微波技术在煤炭加工利用过程中的应用

从微波加热对煤的除湿干燥,微波辐照对煤可磨性的影响,微波在煤炭脱硫领域的应用和煤的微波热解等方面对微波技术在煤炭加工利用过程中的应用情况进行了综述,指出微波技术具有选择性加热材料、穿透性强、升温速率快、加热效率高、易于控制和安全卫生无污染等特点,使其在煤炭领域中的应用具有广阔前景.     

微波场选择性加热过程中的影响因素分析

对微波场加热过程中所涉及的液体高径比、测温方式、微波功率等影响因素进行了考察,并通过水在不同温度下的温升速率,使用SPSS软件,通过线性回归分析的方法,对介电常数、密度、粘度、比热4种液体物理常数的影响力大小进行了统计分析。结果表明,微波场作用下,各物理常数对于温升的影响力大小为:介电常数>密度>粘度>比热。最后,通过对甘油、油酸、1,4-丁二醇、四氯化碳、苯甲醇5种有机溶剂在微波场中的温升速率进行分析,确定了各物理常数的影响力大小关系。     

微波加热技术在催化化学中的应用进展

本简要介绍微波加热技术在催化化学中的最新应用情况。微波加热与传统的加热方式不同，传统的加热方式中，容器壁大多由热的不良导体做成，热量由器壁传导到物料内部需要一定的时间；相反，微波加热是一个内部加热过程，它不同于普通的外加热方式将热量由物料外部传递到内部，而是同时直接作用于介质分子，使同于普通的外加热方式将热量由物料外部传递到内部，而是同时直接作用于介质分子，使整个物料同时被加热，此即所谓的“体积     

物质介电特性对微波加热影响研究进展

微波作为一种重要的快速加热手段,近年来在化工行业领域得到广泛重视。由于微波加热原理有别于传统加热具有特殊性,因此探究其影响因素对于改进微波加热工艺意义重大。介电特性是分子中束缚电荷对外加电场的响应特性,对于微波加热影响十分关键。纵观物质介电特性对微波加热影响的相关研究,分别从含水量、堆积密度等物性参数角度出发,探索并总结物质介电特性影响微波加热的核心关键点。最后列举目前国内外基于介电特性所优化的微波加热工艺构想,为今后该技术在面向工业化应用的道路上拓宽新思路。     

微波法制备生物柴油研究进展

基于微波的选择性、瞬时性及体积性加热的特点,可以有效提高反应分子的平均能量、分子的碰撞频率,加快反应速率,采用微波辅助催化酯交换反应制备生物柴油近几年得到了国内外学者的广泛关注。将微波能应用于生物柴油制备过程具有显著的优势,与传统加热方式相比,采用微波辐射加热,反应时间明显缩短,产物组成也有所变化。因此主要从酸碱催化剂催化酯交换反应和酯化反应的角度,综述了国内外对微波辅助生物柴油制备的研究进展,并对微波优势及未来发展趋势进行了展望。     

基于低温蒸馏-喷雾蒸发集成工艺的海水淡化

考察了利用低温蒸馏-喷雾蒸发集成工艺进行海水深度淡化的可行性,使用喷雾蒸发技术深度浓缩蒸馏淡化过程排出的浓盐水,并将余热用于驱动蒸馏过程。考察了蒸馏柱进液量、浓盐水喷雾量、加热空气温度及流速对淡水产量的影响。结果表明,较高的加热空气温度有利于淡水产量的提高,而为获得较高的淡水产量,加热空气流速、浓盐水喷雾量以及蒸馏柱进液量则应控制在一定的范围之内,即10—15 m3/h,0.4—0.6 kg/h和0.8—1 kg/h。对于该集成装置,蒸馏柱淡水产量、总淡水产量及淡水产量与输入淡化系统的蒸汽当量之比(造水比)分别可达5 kg/(h.m2),1 kg/h及1.2,回收率可以达到70%以上。     

卧式双轴搅拌釜内流场分析及釜残回收研究

采用SolidWorks软件建立卧式双轴搅拌釜三维模型,应用FLUENT软件进行数值模拟。针对高黏度流体,分析了卧式双轴搅拌釜沿Y轴方向截面上的流场特性。计算结果表明:该卧式双轴搅拌釜中高黏度流体具有较好的流场分布,搅拌效果良好;在导热油为加热介质的实验装置上分别进行了高黏度二价酸酯混合物(MDBE)蒸馏釜残和甲苯二异氰酸酯(TDI)蒸馏釜残中产品的回收实验。实验结果证明将该釜作为蒸馏塔釜残的深度蒸馏再沸器,产品回收率高达99%以上,可以大幅度减少化工固体废物排放。     

Energy saving in acetic acid process using an azeotropic distillation column with a side stripper

Dilute acetic acid is obtained primarily from fermentation and synthesis processes and cannot be produced by simple distillation due to relatively low volatility of acetic acid compared to water. Instead, an azeotropic distillation is applied to increase the concentration of dilute acetic acid. When acetic acid is extracted from a dilute aqueous solution using a solvent mixture of ester and alcohol, its recovery requires an energy-intensive azeotropic distillation. In the water stripping process that follows azeotropic distillation, two distillation columns handle the acetic acid and water mixture in similar composition. Therefore, the two columns can be combined as a side stripper connected to the azeotropic distillation column. The energy-saving effect is examined with the HYSYS (Aspentech Corporation) evaluation of the process. Compared to the conventional process, the modified process suggests 39% reduction in heating duty and 24% coolant savings. The economic analysis shows 32% decrease in investment and 36% utility savings. Based on heat utilization analysis, the thermodynamic efficiency is enhanced by 11%.     

太阳能直热式多效蒸馏淡化系统热力分析

本文设计了一种太阳能直热式多效蒸馏淡化系统,它将太阳能直热式系统和多效蒸馏系统相结合来淡化苦成水。文中对这一系统进行产水量和蒸发器的热力分析并进行了模拟计算,结果表明当太阳能直热式系统出水温度达到60℃,系统一天的产水量可达40Kg,当多效蒸馏的效数为4时,淡水的成本在5—7元。在太阳能资源丰富而淡水缺乏的地区,使用太阳能直热式多效蒸馏系统是可行的。     

高沸点热敏体系精馏过程的研究进展

在精馏系统中，高沸点、热敏性物系分离存在物料受热温度高且时间长的问题，容易引起热敏性物质变质，一直是高效分离与提纯的难点。本文对高沸点热敏性物质精馏分离理论基础进行归纳，提出操作压力低和停留时间短的工艺要求。基于此，总结了分子蒸馏和真空精馏（包括真空蒸馏、真空分馏、真空间歇精馏）在高沸点热敏性物系分离中的优缺点及应用，发现分子蒸馏的真空度和分离程度较真空精馏高，但分离效率和工业化程度比真空精馏低。最后，文章指出，对于采用精馏分离高沸点热敏性体系仍需在新工艺和新设备等方面进行探索，以提高分离效率和降低分离能耗，便于实现工业规模应用。     

马尼拉草挥发油的提取及其化学成分的GC—MS分析

马尼拉草是城市草坪中应用最广泛的一种。本实验利用水蒸气蒸馏法研究不同单因素,如浸泡时间、加水量及加热时间对马尼拉草得油率的影响,并做正交试验得出最佳提取条件。同时将最佳提取条件进行优化,采用同时蒸馏萃取法提取,利用气相色谱一质谱联用技术分析马尼拉草挥发油中的化学成分。结果表明,影响马尼拉草挥发油提取效果的最主要因素是加热时间,加水量的影响次之,浸泡时间的影响最小,当浸泡时间为90min、加水量为300mL、加热时间为5h时马尼拉草挥发油的提取效率最大为0．54％;分析可知马尼拉草挥发油中鉴定出24种化合物,包括烯烃、醛类、醇类、醚类、烷烃及酯类。     

分子蒸馏技术在医药行业的应用及研究进展

介绍了分子蒸馏基本原理与技术特点,是一种新型的液一液分离纯化技术。具有蒸馏温度低、受热时间短、分离程度高等优点。叙述了分子蒸馏在维生素、不饱和脂肪酸、挥发油等中药及合成药物粗产物有效成分的分离纯化方面的应用及进展。认为我国在这方面的研究应用起步相对晚。需要进一步探索分离与纯化的最佳工艺条件。     

Membrane distillation enhanced by an asymmetric electric field

A novel membrane distillation (MD) process enhanced by an asymmetric electric field was proposed. By applying an asymmetric electric field across a membrane with an increased field intensity in the direction of permeation, the permeation of water molecules through the membrane will be facilitated by the electric potential gradient, resulting in a higher flux than that achieved with the conventional process. The effectiveness of using asymmetric electric field to enhance mass transport was confirmed experimentally, and the effects of electric field parameters (including voltage, electrode distance, and electrode geometry) on water permeation were investigated. The novel process was tested for water desalination by MD and the results showed that both permeation flux and salt rejection were increased by the electric field. © 2014 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 60: 2307–2313, 2014     

氨法制取纳米氧化锌的粒径控制研究

为有效控制氨法制取纳米氧化锌的粒径,在蒸氨前将浸出原液用一定量的纯净水稀释,可增加初期沉淀生成的晶核数,使沉淀粒径更加均匀和细化,同时发现蒸氨残液不可以作为浸出原液的稀释剂回用.蒸氨的加热方式对纳米氧化锌的粒径也有影响,选择蒸汽直接加热,当溶液含锌质量浓度小于0.3 g/L时,所制取的纳米氧化锌粒径满足GB/T 19589-2004纳米氧化锌的要求 .