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期刊信息/Journal information
化工学报
中国化工学会 化学工业出版社
化工学报

中国化工学会 化学工业出版社

李静海

月刊

0438-1157

hgxb@cip.com.cn

010-64519485/86/89/90

100011

北京市东城区青年湖南街13号

化工学报/Journal CIESC JorunalCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>《化工学报》以促进国内外化工科技发展和学术交流为宗旨，主要刊载化工及相关领域的原创性研究论文，报道有价值的基础数据，扼要报道阶段性研究成果和重要研究工作的最新进展，选载对学科发展起指导作用的综述与专论。栏目包括：热力学；流体力学与传递现象；催化、动力学与反应器；分离工程；过程系统工程；表面与界面工程；生物化学工程与技术；能源和环境工程；材料化学工程与纳米技术；现代化工技术。《化工学报》是我国创刊较早的科技期刊之一，多年来本刊一直保持严谨求实的优良传统，严把稿件质量关。由国内外知名专家组成的学术实力强大的编委会，严格的审稿制度和编校程序，保证了刊物的内容质量和出版质量，保持了国内化工界权威性学术期刊地位。发表文章中国家自然科学基金等重大项目的文章达83％，其中获国家科技进步奖、国家发明奖以及各种省部级以上科技奖励项目所属的文章占有较大比例。《化工学报》是很多国际重要检索系统的源期刊，如美国的《CA》、《EI》，俄罗斯的《文摘杂志》，日本的《科学技术文献速报》等，影响因子、总被引频次、综合评价指标在同类期刊中位于前列。在期刊评比中多次获奖，2006年以来主要获如下奖项：2006 年获第六届全国石油和化工行业优秀期刊一等奖2006－2010 年连续入选“百种中国杰出学术期刊”2006－2010 年连续入选中国科协精品科技期刊工程示范项目B类2007 年论文“用石蜡-CO2超临界流体快速膨胀在流化床中进行细颗粒包覆”获第五届中国科协期刊优秀学术论文奖 2008 年被评为“中国精品科技期刊”2008 年论文“高固气比状态下的粉煤气力输送”被评为“2007年中国百篇最具影响优秀国内学术论文”2008 年论文“固体碱法制备生物柴油及其性能”获第六届中国科协期刊优秀学术论文一等奖2010 年获第二届中国出版政府奖期刊奖提名奖
正式出版
收录年代

    计及气泡诱导与剪切湍流的气泡破碎、湍流相间扩散及传质模型

    施炜斌龙姗姗杨晓钢蔡心悦...
    2573-2588页
    查看更多>>摘要：在以鼓泡塔为代表的气液鼓泡流动中,存在着气泡诱导湍流(BIT)和剪切湍流两种湍流机制,并且二者在不同的时间、空间范围内既相互竞争又共同作用.受制于BIT动能能谱的形式和特性不够完整清晰,过去的研究中关于BIT如何对气泡破碎聚并、相间作用力、相间传热传质等相间相互作用过程产生影响的结论比较模糊.因此,本文在具有波数κ-3特性的BIT能谱的基础上,提出了在不同工况下考虑BIT与剪切湍流共同作用的研究思路.研究结果表明,考虑两种湍流机制的气泡破碎模型和湍流相间扩散模型对BIT在整体或局部占据不同程度主导地位的情况,都能很好地捕捉气液鼓泡流动的动力学特性,为进一步准确揭示气液相间传质过程的内在机理提供了基础.

    气泡湍流传质种群平衡大涡模拟气液两相流鼓泡塔

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    鼓泡塔内空气-醋酸体系流体力学参数的CFD-PBM耦合模型数值模拟

    张文龙宁尚雷靳海波马磊...
    2589-2602页
    查看更多>>摘要：通过二维和三维CFD-PBM耦合模型对空气-醋酸体系中流体力学参数进行数值模拟,采用表面张力修正曳力模型与聚并模型,考察了醋酸浓度对鼓泡塔内气含率、气泡大小分布及轴向液速等参数的影响,与差压法、光纤探针和电阻层析成像技术(ERT)测量的实验数据进行了对比,并讨论分析了气含率和气泡直径等流体力学参数的模拟结果.结果表明,醋酸浓度在70％～80％(质量分数)范围内平均气含率存在最大值,且平均气含率的预测值在±10％误差内,三维模拟结果和ERT实验值吻合较好,说明修正后的模型在不同浓度醋酸体系中具有较好的预测性.

    空气-醋酸体系鼓泡塔计算流体力学两相流气含率

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    散斑能见度光谱法测量筒仓内颗粒流的颗粒温度

    陈泉郑泽希李然孙其诚...
    2603-2611页
    查看更多>>摘要：筒仓内颗粒流在化工生产中广泛应用,准确描述颗粒流的动力学规律对于调控化工反应过程中的混合和传输效率极为重要.颗粒温度是影响颗粒流的重要参数之一,为此搭建了基于线阵CCD相机的散斑能见度光谱测量装置,选取均值粒径分别为0.94和1.55 mm的球形颗粒进行实验.通过测量卸料过程中筒仓内颗粒流的时变颗粒温度,发现了离散颗粒运动在介尺度条件下具有稳定性.进一步,对比两种粒径颗粒的颗粒温度值,观察到稳态流动中大粒径颗粒具有更高的能量耗散,从而建立了宏观质量流率与介观颗粒温度之间的联系.通过分析筒仓内颗粒温度场的分布特征,发现了孔口附近的离散颗粒存在定向有序的运动.最后,根据筒仓内颗粒流堵塞过程中的颗粒温度变化曲线,揭示了颗粒流堵塞的弛豫变化规律.实验结果揭示的筒仓内颗粒流的运动规律,为完善化工生产中颗粒材料的存储与运输提供了参考数据.

    颗粒流动力学介尺度颗粒温度堵塞

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    基于重置温度方法的双参数介尺度气固传热模型构建

    刘怡琳李钰余亚雄黄哲庆...
    2612-2621页
    查看更多>>摘要：颗粒聚团等介尺度结构在气固两相流中普遍存在,这些介尺度非均匀结构直接影响气固流动特性及气固接触效率,进而影响气固相间传热、传质及化学反应过程.在更适合工业大尺度气固传热模拟的粗网格方法中缺乏准确度高、简单易用且可以考虑介尺度非均匀结构影响的传热模型.采用计算流体力学-离散单元法(CFD-DEM)研究了气固两相流相间传热,为了保证气固相间持续传热,采用了两种维持气固相间传热温差的方法,并讨论了两种方法的优缺点.方法一:给气相能量方程添加热源项;方法二:每间隔一段时间重置气相温度,重置温度后气固两相自由传热,两种方法中均保持固相温度不变.结果表明聚团界面位置的局部单位体积气固传热量最大,重置温度方法在稀相和界面位置的局部单位体积传热量与总单位体积传热量之比大于热源项方法,而在浓相位置的局部单位体积传热量与总单位体积传热量之比小于热源项方法.通过过滤CFD-DEM计算数据,为重置温度方法构建了双参数(过滤固含率、过滤尺度)传热系数修正因子模型,通过先验分析评价了模型的表现,研究表明所构建模型在过滤网格尺度为5～40倍颗粒直径范围内优于文献中已有的双参数模型.

    介尺度传热气固两相流计算流体力学-离散单元法过滤技术重置温度

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    密相流化床中介尺度流动结构的流体力学特性研究

    牛犁刘梦溪王海北
    2622-2635页
    查看更多>>摘要：在一套流化床冷模实验装置中对黄沙颗粒和黄沙-硅微粉(20μm)混合颗粒进行实验.测量固含率时间序列信号并进行统计分析,提出并建立复杂光纤脉动信号的解耦方法,实现稠密气固流中介尺度流动结构的准确识别.基于统计矩一致性原理提出气泡阈值的计算方法,通过遍历法确定气泡阈值.对气泡阈值变化规律进行分析,发现加入细颗粒有助于改善流化质量,随表观气速的增加,气泡阈值减小.对气泡、乳化和聚团三相的相分率进行统计,发现在黄沙颗粒中加入少量(5％,质量分数)细颗粒能够显著改善流化质量,细颗粒添加量过多时(10％),对流化质量的改善将减弱.对气泡的流体力学特性进行分析,发现加入10％硅微粉后,气泡弦长增大,频率降低,速度略有降低.对颗粒聚团流体力学特性进行分析,发现随硅微粉含量增加,表观气速对聚团速度的影响减弱,聚团弦长略有减小.加入5％硅微粉后,颗粒聚团的出现频率较小且径向上分布均一.加入10％硅微粉后,聚团频率有所增大,说明加入过多硅微粉会促进聚团的形成.

    密相流化床介尺度气泡颗粒聚团流体力学特性

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    磁场对湿颗粒流化床系统中介尺度结构影响机制研究

    唐天琪何玉荣
    2636-2648页
    查看更多>>摘要：湿颗粒系统在自然界及工业过程非常普遍,例如喷雾造粒、反应器中矿物黏结、催化以及制药等,这其中含有大量典型介尺度结构如颗粒聚团、结块以及气泡等结构,这些结构的存在导致颗粒系统的流动及热质传递特性发生明显改变.针对鼓泡流化床湿颗粒系统中颗粒聚团以及气泡等介尺度结构,应用离散单元模型并引入外加磁场,研究磁场作用下湿颗粒系统中介尺度结构的演化机制,探究磁场力、液桥力、接触力对气泡演化过程的影响.研究发现,在不考虑磁场的条件下,颗粒易形成聚团并存在气泡边界不规则等现象,引入外加匀强磁场后,磁场力对鼓泡流化床内气泡结构存在破坏和抑制作用.

    湿颗粒离散单元模型磁场介尺度

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    气固流化床启动阶段挡板内构件受力特性的CFD-DEM模拟

    李铁男赵碧丹赵鹏张永民...
    2649-2661页
    查看更多>>摘要：流化床启动阶段内构件会受到较大的破坏性载荷冲击,为了保障流化床内构件的长周期可靠性,需要掌握这个阶段内构件在流化床内的受力特性.首先提出了一种统计内构件表面受力的方法,将微观颗粒-挡板作用信息转换为宏观挡板受力载荷信息.在此基础上采用CFD-DEM方法,统计分析了流化床启动阶段床层中水平挡板内构件的受力载荷特性.研究结果表明:CFD-DEM方法可半定量复现实验中启动阶段内构件表面受到的动态载荷信号,并复现了表观气速和颗粒粒径对挡板峰值载荷强度的影响规律.本研究证明了内构件表面受力载荷强度统计方法的正确性和CFD-DEM统计分析受力载荷的可行性.

    内构件介尺度结构流化床CFD-DEM方法多相流数值模拟

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    光纤内窥图像法测量MTO催化剂表观形貌及其积炭量的实验研究

    陆勇刘对平李晨阳周吉彬...
    2662-2668页
    查看更多>>摘要：催化反应过程中的多尺度现象一直是近年来颗粒学领域研究的热点,其中颗粒形貌、积炭都是影响催化剂流态及活性的关键参数.为了从颗粒尺度深入探究积炭对催化剂颗粒表观形貌的影响,选取了DMTO工艺中第二代分子筛SAPO-34催化剂,在实验室微型固定流化床反应器中制备了停留时间分别为0、30、60、90、120 min等多种催化剂样品.使用课题组研制的光纤内窥显微成像平台,拍摄了催化剂样品的微尺度图像,并以此构建了基于深度学习的样本形貌图像库,实现批量统计催化剂颗粒表观特性(包括粒径、球形度、椭圆比、色度等参数及其分布)的功能.测量结果表明:积炭会明显改变催化剂的粒径及其分布,但是对催化剂的球形度或椭圆比等参数的影响较小.通过比较这些催化剂样本图像的色度信息与其对应的热重法测得的积炭量数据,建立了催化剂色度信息与其积炭量之间的定量关系,并预测了两种来自某企业DMTO生产装置反应器内催化剂的平均积炭量.实验数据表明:图像色度法与热重法测量结果的相对误差小于10％,具有较好的一致性.这将有助于发展基于图像色度法测量催化剂积炭量的工业仪表,为工业过程从颗粒尺度认识反应器内催化剂的状态提供便携的观测手段,进而指导操作人员对DMTO工艺进行优化调控.

    催化剂积炭颗粒形貌图像色度

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    甲醇制丙烯反应中ZSM-5分子筛催化剂积炭失活介尺度机制研究

    李丽媛王建强陈奕郭友娣...
    2669-2676页
    查看更多>>摘要：甲醇制丙烯(MTP)是当前煤化工领域亟需发展的关键催化技术,积炭被认为是导致催化剂失活的重要原因之一.以积炭分子筛为研究对象,通过IGA、FTIR及TG等多种表征手段,考察甲醇的吸附行为、分子筛表面酸性、积炭成分与MTP反应中甲醇反应活性之间的构效关系.研究结果表明,甲醇的吸附量随催化剂的失活而降低,其下降速率与甲醇转化率成正比.催化剂上滞留的碳物种的主要成分为轻烃、BTX芳烃、活性结焦和积炭,而其中积炭是引起分子筛失活的主要原因.完全失活的催化剂与新鲜催化剂相比仍保留一定的甲醇吸附能力,推测积炭主要存在于酸活性中心周围.积炭首先覆盖的是B酸中心的羟基和桥式羟基,随后是非骨架Al—OH;而催化剂的甲醇转化率与分子筛中可接触的B酸和L酸数量成正比.另外,基于催化剂的失活速率与转化率存在的正比关系,结合反应动力学,推导出了失活曲线的数学表达式,理论上解释了MTP反应过程中的积炭失活介尺度机制.

    甲醇制丙烯ZSM-5吸附积炭失活介尺度催化

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    Fe5C2-MnOx尺度调控及催化合成气制烯烃性能研究

    孟博刘艳萍蒋新科韩一帆...
    2677-2689页
    查看更多>>摘要：催化剂结构调控及反应过程普遍面对多层次多尺度结构的复杂系统,从宏观合成条件到催化剂结构尺度调控,从催化性能到催化剂表面活性位尺度调控,均离不开对催化体系介尺度结构的认识.采用四种方式(低温共沉淀、沉积沉淀、前体混合煅烧及机械混合)制备不同结构Fe-Mn催化剂(Fe与Mn摩尔比为1:4),探究催化剂结构对其活化历程、铁碳化合物分布以及催化合成气制烯烃性能的影响.结果表明,合成方法对催化剂结构有显著影响,体现在三个方面:活化过程、铁碳化合物尺寸及催化反应性能.发现共沉淀制备的Fe-Mn催化剂显示出较高的CO转化率(20.07％)、烯烷比(2.32)及铁时空收率(4.37×10-5 mol CO∙(g Fe)-1∙s-1),这主要得益于该催化剂活化后形成的较小的铁碳化合物颗粒尺寸及更多的Fe5C2活性相.

    催化剂铁碳化合物介尺度烯烃合成气

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