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氟代反应毕业论文

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氟代反应毕业论文

1. 氟气氟化 一般来说,要使用氟气进行单氟代反应是比较困难的,产物常常是全氟代化合物。用单质氟反应太激烈,发热量很大,无法控制,会造成碳2. 金属氟化物氟化 用金属氟化物氟代,效果比较好,也可在金属存在下,用稀释的单质氟氟化。具有氧化性的金属氟化物,如三氟化钴上的氟可以取代碳氢3. 其他氟化剂 随着含氟医药、农药的迅速发展,各种在特定位置氟代的化合物越来越受人关注,各种选择性氟化试剂发展很快。 对于一些具有活泼氢的化合物,可以

氟化物取代能在无水条件下进行,因为氟的活泼性非常强,氟气遇水即发生剧烈反应。

在此条件下,氟氧键不稳定,进行非均裂反应,形成氟正离子进攻富电子化的苯环从而进行取代

氟化氢毕业论文

哈氏合金牌号:Hastelloy C276、 Hastelloy C22 、Hastelloy C-2000 、Hastelloy C-4 、 Hastelloy C、 Hastelloy B、Hastelloy B-2 、 Hastelloy B-3、  Hastelloy X 、 Hastelloy G-30、  Hastelloy G-35等。

下面大概介绍几种参考吧

最常用的Hastelloy C-276哈氏合金,镍铬钼合金,耐高温耐腐蚀。

Hastelloy C-276特性及应用领域概述:

该合金在氧化和还原状态下,对大多数腐蚀介质具有优异的耐腐蚀性。出色的耐点腐蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀开裂性能。合金适用于各种含有氧化和还原性介质的化学流程工业。较高的钼、铬含量使合金能够耐氯离子的侵蚀,钨元素也进一步提高了其耐腐蚀性。Hastelloy C-276是仅有的几种能够耐潮湿氯气、次氯酸盐以及二氧化氯溶液腐蚀的材料之一,该合金对高浓度的氯化盐溶液具有显著的耐腐蚀性(如氯化铁和氯化铜)。

Hastelloy C-276相近牌号:

  NiMo16Cr15W (德国)  NC17D (法国)

上海勃西曼

Hastelloy C-276 金相组织结构:

合金为为面心立方晶格结构。

Hastelloy C-276工艺性能与要求:

1、热加工燃料中的含硫量越低越好,天然气中的硫含量应少于,重油中硫含量应少于。

2、合金的热加工温度范围1200℃~950℃,冷却方式为水冷或快速空冷。

3、适合采用任何传统焊接工艺焊接,如钨电极惰性气体保护焊、等离子弧焊、手工亚弧焊、金属极惰性气体保护焊、熔化极惰性气体保护焊。

Hastelloy C-276主要规格:

Hastelloy C-276无缝管、Hastelloy C-276钢板、Hastelloy C-276圆钢、Hastelloy C-276锻件、Hastelloy C-276法兰、Hastelloy C-276圆环、Hastelloy C-276焊管、Hastelloy C-276钢带、Hastelloy C-276直条、Hastelloy C-276丝材及配套焊材、Hastelloy C-276加工件等。

HASTELLOY C-22是哈氏合金系列材料,镍基合金,耐高温耐腐蚀

Hastelloy C-22 牌号:

哈氏合金、C-22、INCONEL Alloy C-22、HC-22、Hastelloy C-22、UNS N06022、. 、ATI C-22、Nicrofer 5621 hMoW-Alloy C-22、NAS NW22、NS338、inconel622

Hastelloy C-22执行标准:

ASTM B575/ASME SB-575、ASTM B574/ASME SB-574、ASTM B622/ASME SB-622、ASTM B619/ASME SB-619、ASTM B366/ASME SB-366、ASTM B564/ASME SB-564

上海勃西曼

Hastelloy C-22热处理:

1150-1175℃之间保温1-2小时,快速空冷或水冷。

Hastelloy C-22下特性:

Hastelloy C-22合金是QUAN能的镍铬钼钨合金,比其他的现有的镍铬钼合金拥有更好的总体抗腐蚀性能,包括Hastelloy C-276、C4合金以及625合金。Hastelloy C-22合金有很好的抗点蚀,缝隙腐蚀和应力腐蚀开裂能力。它具有优异的抗氧化水介质能力,包括湿氯,硝酸或者含有氯化物离子的氧化性酸的混合酸。同时,Hastelloy C-22合金也有理想的的抵抗过程中遭遇的还原性和氧化性环境的能力。依靠这种WAN能的性能,它能在一些令人头疼的环境中使用,或者在多种生产目的工厂中应用。Hastelloy C-22合金对各种化工环境有着异常的抵御能力,包括强氧化性物质,比如氯化铁、氯化铜、氯、热污染溶液(有机的无机的),甲酸、乙酸、醋酸酐、海水和盐溶液等。Hastelloy C-22合金在焊接热影响区有抵抗晶界沉淀形成的能力,这样使它在焊接状态下也能适应很多种化工过程的应用。

Hastelloy C-22 的金相结构:

Hastelloy C-22为面心立方晶格结构。

Hastelloy C-22 的耐腐蚀性:

Hastelloy C-22合金适用于各种含有氧化和还原性介质的化学流程工业。较高的钼、铬含量使合金能够耐氯离子的侵蚀,钨元素也进一步提高了其耐腐蚀性。Hastelloy C-22是仅有的几种能够耐潮湿氯气、次氯酸盐以及二氧化氯溶液腐蚀的材料之一,该合金对高浓度的氯化盐溶液具有显著的耐腐蚀性(如氯化铁和氯化铜)。

Hastelloy C-22 应用范围应用领域有:

Hastelloy C-22合金在化工和石化领域得到了广泛的应用,如应用在接触含氯化物有机物的元件和催化系统中。这种材料尤其适合在高温、混有杂质的无机酸和有机酸(如甲酸和乙酸)、海水腐蚀环境中使用。

应用领域有:电厂脱硫脱硝环保、石油化工装备、煤化工、氟化工、精细化工、PTA、航空制造、海洋平台、海水淡化、造纸机械、制药设备、换热设备、电化学、冶金、核能、氯碱、造船、水泥制造、复合板、醋酸醋酐、制盐及板式换热器、波纹管膨胀节等行业和产品。

Hastelloy C-22 其它应用领域:

1.醋酸/醋酸酐

2.酸浸

3.玻璃纸制造

4.氯化系统

5.复杂的混合酸

6.电镀锌槽的辊子

7.膨胀波纹管

8.烟气清洗器系统

9.地热井

10.氟化氢熔炉清洗器

11.焚烧清洗器系统

12.核燃料再生

13.杀虫剂生产

14.磷酸生产

15.酸洗系统

16.板式热交换器

17.选择性过滤系统

18.二氧化硫冷却塔

19.磺化系统

20.管式热交换器

21.堆焊阀门

Hastelloy C-22 主要规格:

Hastelloy C-22 无缝管、Hastelloy C-22 钢板、Hastelloy C-22 圆钢、Hastelloy C-22 锻件、Hastelloy C-22 法兰、Hastelloy C-22 圆环、Hastelloy C-22 焊管、Hastelloy C-22 钢带、Hastelloy C-22 直条、Hastelloy C-22 丝材及配套焊材、Hastelloy C-22 圆饼、Hastelloy C-22 扁钢、Hastelloy C-22 六角棒、Hastelloy C-22 大小头、Hastelloy C-22 弯头、Hastelloy C-22 三通、Hastelloy C-22 加工件、Hastelloy C-22 螺栓螺母、Hastelloy C-22 紧固件等。

哈氏合金Hastelloy C-2000/ N06200

对应牌号:    UNS N06200   AWS 055  NS345    00Cr20Mo16

适用标准:ASTM B619 ASTM B574

Hastelloy C-2000的开发扩大了单一合金的应用范围。 Hastelloy C-2000,是向镍 - 铬 - 钼系统中加入铜,可耐一系列腐蚀性化学品(包括硫酸、盐酸和氢氟酸)的合金。 钼和铜的组合提供了对还原性介质的优良的耐腐蚀性,其中较高的铬含量则赋予其良好的耐氧化性。

应用领域包括:化学加工

上海勃西曼

Hastelloy C-2000主要规格:

Hastelloy C-2000无缝管、Hastelloy C-2000钢板、Hastelloy C-2000圆钢、Hastelloy C-2000锻件、Hastelloy C-2000法兰、Hastelloy C-2000圆环、Hastelloy C-2000焊管、Hastelloy C-2000钢带、Hastelloy C-2000直条、Hastelloy C-2000丝材及配套焊材、Hastelloy C-2000圆饼、Hastelloy C-2000扁钢、Hastelloy C-2000六角棒、Hastelloy C-2000大小头、Hastelloy C-2000弯头、Hastelloy C-2000三通、Hastelloy C-2000加工件、Hastelloy C-2000螺栓螺母、Hastelloy C-2000紧固件

Hastelloy B-2 (UNS N10665) ,镍钼合金

Hastelloy B-2特性及应用领域概述:

镍钼合金Hastelloy B-2 的碳、硅含量极低,降低了焊接热影响区碳和其它杂质相的析出,因此其焊缝也具有足够的抗腐蚀性。Hastelloy B-2 在还原性介质中具有很好的抗腐蚀性,如各种温度和浓度的盐酸溶液。在中等浓度的硫酸溶液(或者含有一定量的氯离子)中也具有很好的抗腐蚀性。同时也能用于醋酸和磷酸环境。合金材料只有在适宜的金相状态和纯净的晶体结构时才能具有最好的耐腐蚀性。在化学、石化、能源制造和污染控制领域中有着广泛的应用,尤其是在硫酸、盐酸、磷酸、醋酸等工业中。

Hastelloy B-2相近牌号:

NS322(中国)、NiMo28(法国)、(德国) 、00Ni70Mo28、N10665

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Hastelloy B-2 金相组织结构:

Hastelloy B-2 为面心立方晶格结构。通过控制铁和铬含量在最小值,降低了加工脆性,阻止了在700-870℃间Ni4Mo 相的析出。

Hastelloy B-2工艺性能与要求:

1、应尽量快速加热至要求的温度。热加工温度范围1160℃~900℃。

2、该合金的晶粒度平均尺寸与锻件的变形程度、终锻温度密切相关。

3、合金表面氧化物、氧化色和焊缝周围的焊渣的附着性比不锈钢强,推荐使用细晶砂带或细晶砂轮进行打磨。

4、合金应在退火之后进行机加工,由于材料的加工硬化率较高,因此宜采用比加工低合金标准奥氏体不锈钢低的切削速度和重进刀进行加工,才能切入冷作硬化的表层下面。

Hastelloy B-2 主要规格:

Hastelloy B-2 无缝管、Hastelloy B-2 钢板、Hastelloy B-2 圆钢、Hastelloy B-2 锻件、Hastelloy B-2 法兰、Hastelloy B-2 圆环、Hastelloy B-2 焊管、Hastelloy B-2 钢带、Hastelloy B-2 直条、Hastelloy B-2 丝材及配套焊材、Hastelloy B-2 圆饼、Hastelloy B-2 扁钢、Hastelloy B-2 六角棒、Hastelloy B-2 大小头、Hastelloy B-2 弯头、Hastelloy B-2 三通、Hastelloy B-2 加工件、Hastelloy B-2 螺栓螺母、Hastelloy B-2 紧固件等。

篇幅有限,如需更多更详细介绍,欢迎咨询了解。

哈氏合金B-3镍钼合金概述:

合金是镍钼合金家族中的一个新成员,它对任何温度和浓度的盐酸都有极好的抗腐蚀性。同时它对硫酸、乙酸、蚁酸、磷酸及其他不具有氧化性的介质也具有良好的抗腐蚀性。

2.由于对其化学成分作了调整,它的热稳定性相比原来的B-2合金有了大幅的提高。B-3合金对点蚀、应力腐蚀、刀口腐蚀和焊接的热影响区的腐蚀等均有很高的抗力。

对应牌号:

Hastelloy B-3、 UNS N10675、 、NS3203

上海勃西曼

Hastelloy B-3的金相结构Hastelloy B-3为面心立方晶格结构。该合金的铁和铬含量被控制在最小值,因此阻碍了其在700-800℃间沉淀析出Ni4Mo相,从而降低了加工脆化的风险。

Hastelloy B-3 的特性瞬时暴露在中温时仍能保持优秀的塑性能;优秀的耐点蚀和应力腐蚀开裂性能力;优秀的耐刀口腐蚀和热影响区腐蚀的性能;优秀的耐醋酸、乙酸、磷酸和其它非氧化性酸的性能力;优秀的耐各种浓度和温度下盐酸腐蚀的性能力;

Hastelloy B-3 应用范围领域有:B-3合金可适用于先前B-2合金所有用途,同B-2合金我一样,B-3也不推荐使用于三价铁盐和二价铜盐存在的环境中,因为这些盐会很快引起腐蚀破坏。当盐酸接触到铁和铜时,会与之发生化学反应生成三价铁盐和二价铜盐。

Hastelloy B-3主要规格:

Hastelloy B-3无缝管、Hastelloy B-3钢板、Hastelloy B-3圆钢、Hastelloy B-3锻件、Hastelloy B-3法兰、Hastelloy B-3圆环、Hastelloy B-3焊管、Hastelloy B-3钢带、Hastelloy B-3直条、Hastelloy B-3丝材及配套焊材、Hastelloy B-3圆饼、Hastelloy B-3扁钢、Hastelloy B-3六角棒、Hastelloy B-3大小头、Hastelloy B-3弯头、Hastelloy B-3三通、Hastelloy B-3加工件、Hastelloy B-3螺栓螺母、Hastelloy B-3紧固件等。

篇幅有限,如需更多更详细介绍,欢迎咨询了解。

Hastelloy G-30/ UNS N06030

对应牌号:    UNS N06030  AWS 056  NS3404

适用标准:ASTM B619 NACE MR0175 / ISO 15156-3

G-30是一种高镍基合金,在磷酸以及许多复杂的含有高氧化性酸(例如硝酸,氢氟酸和硫酸)的环境中,该合金显示了比大多数其他镍和铁基合金更优越的耐腐蚀性。

应用领域包括:

·         核燃料重新加工

·         核废料加工

·         浸酸处理

·         石化加工

上海勃西曼

Hastelloy G-30主要规格:

Hastelloy G-30无缝管、Hastelloy G-30钢板、Hastelloy G-30圆钢、Hastelloy G-30锻件、Hastelloy G-30法兰、Hastelloy G-30圆环、Hastelloy G-30焊管、Hastelloy G-30钢带、Hastelloy G-30直条、Hastelloy G-30丝材及配套焊材、Hastelloy G-30圆饼、Hastelloy G-30扁钢、Hastelloy G-30六角棒、Hastelloy G-30大小头、Hastelloy G-30弯头、Hastelloy G-30三通、Hastelloy G-30加工件、Hastelloy G-30螺栓螺母、Hastelloy G-30紧固件等。

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姓名:邓稼先性别:男生日:1924年6月25日学历:清华、北大、哲学教授、中国原子弹研究奠基人。荣誉:中国原子弹之父、两弹元勋 邓稼先是中国核武器研制与发展的主要组织者、领导者,被称为“两弹元勋”。在原子弹、氢弹研究中,邓稼先领导开展了爆轰物理、流体力学、状态方程、中子输运等基础理论研究,完成了原子弹的理论方案,并参与指导核试验的爆轰模拟试验。原子弹试验成功后,邓稼先又组织力量,探索氢弹设计原理,选定技术途径。领导并亲自参与了1967年中国第一颗氢弹的研制和实验工作。 邓稼先和周光召合写的《我国第一颗原子弹理论研究总结》,是一部核武器理论设计开创性的基础巨著,它总结了百位科学家的研究成果,这部著作不仅对以后的理论设计起到指导作用,而且还是培养科研人员入门的教科书。邓稼先对高温高压状态方程的研究也做出了重要贡献。为了培养年轻的科研人员,他还写了电动力学、等离子体物理、球面聚心爆轰波理论等许多讲义,即使在担任院长重任以后,他还在工作之余着手编写“量子场论”和“群论”。 邓稼先是中国知识分子的优秀代表,为了祖国的强盛,为了国防科研事业的发展,他甘当无名英雄,默默无闻地奋斗了数十年。他常常在关键时刻,不顾个人安危,出现在最危险的岗位上,充分体现了他崇高无私的奉献精神。他在中国核武器的研制方面做出了卓越的贡献,却鲜为人知,直到他死后,人们才知道了他的事迹。 邓稼先虽长期担任核试验的领导工作,却本着对工作极端负责任的精神,在最关键、最危险的时候出现在第一线。例如,核武器插雷管、铀球加工等生死系于一发的危险时刻,他都站在操作人员身边,既加强了管理,又给作业者以极大的鼓励。 “两弹一星”最初是指原子弹、导弹和人造卫星。“两弹”中的一弹是原子弹,后来演变为原子弹和氢弹的合称;另一弹是指导弹。“一星”则是人造地球卫星。“两弹一星”的研制成功,是中华民族为之自豪的伟大成就。 为了在新形势下大力弘扬研制“两弹一星”的革命精神和优良传统,1999年9月18日,在中华人民共和国成立五十周年之际,党中央、国务院、中央军委隆重表彰为我国“两弹一星”事业作出突出贡献的23位科技专家,并授予他们“两弹一星功勋奖章”。其中,邓稼先被追授“两弹一星”功勋奖章。两弹元勋称号由此而来。

亨利·莫瓦桑,1852年9月28日出生于巴黎的一个铁路职员家庭。因家境贫困,莫瓦桑中学未毕业就到巴黎的一家药房当学徒,在实际中获得了一些化学知识和技艺。他怀着强烈的求知欲,常去旁听一些著名科学家的讲演。1872年他在法国自然博物馆馆长、工艺学院教授弗雷米的实验室学习化学。1874年到巴黎药学院的实验室工作,1877年25岁时才获得理学士学位。 1872年莫瓦桑成为弗雷米教授的学生,开始了真正的化学实验研究工作。但他一开始是研究生理化学的。当时几乎所有的化学家都在研究有机化学。法国化学家杜马在1876年发表感想说:“我国的化学研究领域大部分为有机化学所占领,太缺少无机化学的研究了。”就 在这时,莫瓦桑转而研究无机化学。 年轻的莫瓦桑知道制取单质氟这个课题难倒了许多化学家,可是莫瓦桑对氟的研究却非常感兴趣,不但没有气馁,反而下定决心要攻克这个难关。由于工作的变化,这项研究没有及时进行,直到十年后才得以集中精力开展研究。 莫瓦桑先花了好几个星期的时间查阅科学文献,研究了几乎全部有关氟的著作。他认为已知的方法都不能把氟单独分离出来,只有戴维设想的方法还没有试验过。戴维曾预言:磷和氧的亲合力极强,如果能制得氟化磷,再使氟化磷和氧作用,则可能生成氧化磷和氟。由于当时戴维还没有办法制得氟化磷,因而设想的实验没有实现。于是莫瓦桑用氟化铅与磷化铜反应,得到了气体的三氟化磷。他把三氟化磷和氧的混合物通过电火花,虽然也发生了爆炸反应,但得到的并非单质的氟,而是氟氧化磷。 莫瓦桑又进行了一连串的实验,都没有达到目的。经过长时间的探索,他终于得出了这样的结论:他的实验都是在高温下进行的,这正是实验失败的症结所在。因为氟是非常活泼的,随着温度的升高,它的活泼性也就大大地增加了。即使在反应过程中它能够以游离的状态分离出来,它也会立刻和任何一种物质相化合。显然,反应应该在室温下进行,当然,能在冷却的条件下进行那就更好一些。他还想起他的老师弗雷米说过的话:电解可能是唯一可行的方法。他想如果用某种液体的氟化物,例如用氟化砷来进行电解,那么怎样呢?这种想法显然是大有希望的。莫瓦桑制备了剧毒的氟化砷,但随即遇到了新的困难--氟化砷不导电。在这种情况下,他只好往氟化砷里加入少量的氟化钾。这种混合物的导电性很好,可是在电解几分钟后,电流又停止了。原来阴极表面覆盖了一层电解出的砷。 莫瓦桑疲倦极了,十分艰难地支撑着。他关掉了联通电解装置的电源,随即倒在沙发椅上,心脏病剧烈发作,呼吸感到困难,面色发黄,眼睛周围出现了黑圈。莫瓦桑想到,这是砷在起作用,恐怕只好放弃这个方案了。出现这样的现象不是一次,他曾因中毒而中断了四次实验。莫瓦桑的爱妻莱昂妮看到他漫无节制地给自己增加工作,而且又经常冒着中毒的危险,对他的健康状况极为担心。 休息了一段时间后,莫瓦桑的健康状况有了好转,他继续进行实验。剩下唯一的方案是电解氟化氢。他按照弗雷米的办法,在铂制的容器中蒸馏氟氢酸钾,得到了无水氟化氢液体。他用铂制的U型管作容器,用强耐腐蚀的铂铱合金作电极,并用氯仿作冷却剂将无水氟化氢冷却到-23°C进行电解。在阴极上很快就出现了氢气泡,但阳极上却没有分解出气体。电解持续近一小时,分解出来的都是氢气,连一点氟的影子也没有。莫瓦桑一边拆卸仪器,一边苦恼地思索着,也许氟根本就不能以游离状态存在?当他拨掉U型管阳极一端的塞子时,惊奇地发现塞子上覆盖着一层白色粉末状的物质。可不是么,原来塞子被腐蚀了!氟到底还是分解出来了,不过和玻璃发生了反应。这一发现使莫瓦桑受到了极大的鼓舞。他想,如果把装置上的玻璃零件都换成不能与氟发生反应的材料,那就可以制得单体的氟了。荧石不与氟发生反应,用它来试试吧。于是他用荧石制成试验用的器皿。莫瓦桑把盛有液体氟化氢的U型铂管浸入制冷剂中,用荧石制的螺旋帽盖紧管口,再进行电解。多少年来化学家梦寐以求的理想终于实现了!1886年6月26日,莫瓦桑第一次制得了单质的氟气!这种气体遇到硅立即着火,遇到水即生成氧气和臭氧,与氯化钾反应置换出氯气。通过几次化学反应,莫瓦桑发现氟气确实具有惊人的活泼性。 由于莫瓦桑不是法国科学院院士,他的论文只能请人代为递交。法国科学院为了确认这一发现,指定了一个由三人组成的审查委员会,其中包括莫瓦桑的老师弗雷米和有机化学家贝特罗。莫瓦桑以最细心的准备工作来迎接审查。当他的老师等三位化学界的前辈到来时,他的电解装置竟然出现了前所未有的故障--没有一点电流通过,当然也不会有一点氟的踪影。 三位科学家离开后,莫瓦桑经过几天的努力,终于找到了这次实验失败的原因,是因为将氟化氢精制得太纯净。以往实验电解的氟化氢中都含有氟化钾,残留的氟化钾使液体可以导电。而这次莫瓦桑仔细将氟化氢蒸馏了又蒸馏,其中不再含氟化钾,所以不能导电。(我们现在知道,氟化氢属于共价化合物,它和离子化合物氟化钾不同,即使液态也不电离、不导电。)查明原因之后,莫瓦桑再次实验获得成功,审查委员会终于确认了他的发现。 为了表彰莫瓦桑在制备氟方面所做出的突出贡献,法国科学院发给他一万法郎的拉.卡泽奖金。莫瓦桑用这笔钱偿还了实验的费用。四个月后,他被任命为巴黎药学院的毒物学教授,同时还建造了一座不大的私人实验室供他进行科学研究。在这里,他继续改进氟的制法,用铜制的电解容器代替价格昂贵的铂制容器,进行了规模较大的实验,每小时能电解出五升氟气。他进一步制备出许多新的氟化物,如氟代甲烷、氟代乙烷、异丁基氟等。其中四氟化碳的沸点是-15°C,很适合做制冷剂。这是最早的氟里昂。 他将研究成果写成了《氟及其化合物》一书,这是一本研究氟的制备及其氟化物性质的开山之作。1906年莫瓦桑获得了诺贝尔化学奖。关于获奖成就是这样写的:通过电解氟化钾的无水氟化氢溶液首次离析出单质氟,并对这一元素的性质及与其它元素的反应作了充分的研究。此外还发明了“莫瓦桑电炉”,并用它制备了很多新化合物。 “莫瓦桑电炉”使化学实验能达到2000°C,从而开辟了高温化学这一新的领域。不止这些,莫瓦桑在化学实验的很多领域都有独到的突破。 诺贝尔奖令世人仰慕,却不能给莫瓦桑的生命以更多的时间。1907年2月6日,莫瓦桑得了阑尾炎。手术很成功,但他的心脏病却加剧了。他终于认识到多年以来一直没有关心自己的身体健康。莫瓦桑不得不承认:“氟夺走了我十年的生命”。1907年2月30日,这位在化学实验科学上闪烁着光芒的化学家永远地陨落了。

邓稼先(1924-1986)安徽怀宁人,著名核物理学家,中国科学院院士。 邓稼先祖父是清代著名书法家和篆刻家,父亲是著名的美学家和美术史家。“七七”事变后,全家滞留北京,16岁的邓稼先随姐姐赴四川江津读完高中。 1941年至1945年在西南联大物理系学习,受业于王竹溪、郑华炽等著名教授。1945年抗战胜利后,邓稼先在北京大学物理系任教。 1948年10月,邓稼先赴美国印第安那州普渡大学物理系读研究生,1950年获物理学博士学位。在他取得学位后的第9天,便登上了回国的轮船。回国后,邓稼先在中国科学院近代物理研究所任助理研究员,从事原子核理论研究。1958年8月调到新筹建的核武器研究所任理论部主任,负责领导核武器的理论设计,随后任研究所副所长、所长,核工业部第九研究设计院副院长、院长,核工业部科技委副主任,国防科工委科技委副主任。 邓稼先是中国核武器研制与发展的主要组织者、领导者,被称为“两弹元勋”。在原子弹、氢弹研究中,邓稼先领导开展了爆轰物理、流体力学、状态方程、中子输运等基础理论研究,完成了原子弹的理论方案,并参与指导核试验的爆轰模拟试验。原子弹试验成功后,邓稼先又组织力量,探索氢弹设计原理,选定技术途径。领导并亲自参与了1967年中国第一颗氢弹的研制和实验工作。 邓稼先和周光召合写的《我国第一颗原子弹理论研究总结》,是一部核武器理论设计开创性的基础巨著,它总结了百位科学家的研究成果,这部著作不仅对以后的理论设计起到指导作用,而且还是培养科研人员入门的教科书。邓稼先对高温高压状态方程的研究也做出了重要贡献。为了培养年轻的科研人员,他还写了电动力学、等离子体物理、球面聚心爆轰波理论等许多讲义,即使在担任院长重任以后,他还在工作之余着手编写“量子场论”和“群论”。 邓稼先是中国知识分子的优秀代表,为了祖国的强盛,为了国防科研事业的发展,他甘当无名英雄,默默无闻地奋斗了数十年。他常常在关键时刻,不顾个人安危,出现在最危险的岗位上,充分体现了他崇高无私的奉献精神。他在中国核武器的研制方面做出了卓越的贡献,却鲜为人知,直到他死后,人们才知道了他的事迹。 他主要从事核物理、理论物理、中子物理、等离子体物理、统计物理和流体力学等方面的研究并取得突出成就。他自1958年开始组织领导开展爆轰物理、流体力学、状态方程、中子输运等基础理论研究,对原子弹的物理过程进行大量模拟计算和分析,从而迈开了中国独立研究设计核武器的第一步,领导完成了中国第一颗原子弹的理论方案,并参与指导核试验前的爆轰模拟试验。原子弹试验成功后,立即组织力量探索氢弹设计原理、选定技术途径,组织领导并亲自参与 1967年中国第一颗氢弹的研制和试验工作。1979年,邓稼先担任核武器研究院院长。1984年,他在大漠深处指挥中国第二代新式核武器试验成功。翌年,他的癌扩散已无法挽救,他在国庆节提出的要求就是去看看天安门。1986年7月16日,时任国务院副总理的李鹏前往医院授予他全国“五一”劳动奖章。 1986年7月29日,邓稼先因全身大出血去世。1999年被追授"两弹一星"功勋奖章。

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化工类毕业论文 范文 一:化学工程学科集群分析

一、我国化学工程与技术专业学科集群现象

经过调查统计,我国共有100多所高校招有化学工程与技术专业硕士研究生,该专业研究方向过多,一个专业出现87个研究方向。研究方向的划分有的甚至是跨学科的。如化学工程与技术专业是属于工学的,应用化学专业是属于理学,可应用化学居然是化学工程与技术专业的一个研究方向。同属于一个研究方向,研究方向的名称也是多样化的,缺乏统一标准,如安徽大学、南昌大学的绿色化学工程,上海大学就称为绿色化学与工艺。为了解决上述问题,我们请教了化工领域的专家,给这87个研究方向做一个归类,分为9个大的方向(表1)。由表1可以发现我国化学工程与技术专业是存在学科集群现象的,表现在:专业的学科建设,已经不单是化学工程的问题,而涉及到了化学化工研究的所有领域,包括应用化学、环境化工、工业催化、资源与材料工程、新能源技术、生物工程与技术、过程系统工程、油气加工及石油化工等。我国化学工程与技术专业学科集群的力度较大,表现在:各个高校的研究方向基本上都比较多,如清华大学、中国矿业大学、北京工业大学、北京理工大学、华南理工大学、华东理工大学、上海大学等高校,其研究方向都是传统与现代并存,传统化学化工的研究方向所占比例较大,如化学工程,包含的研究方向较多。部分代表21世纪化学化工发展方向的研究方向,在很多学校都受到重视,如资源与材料工程,研究方向也比较多。

二、化学工程与技术专业学科集群的创新及竞争优势

本文选择山西省高校做研究,分析其师资力量情况,以分析化学工程与技术专业集群的创新及竞争优势。山西省作为我国化工3大生产基地,化学化工产业是山西省的支柱产业,化学化工专业是山西省高校、特别是工科院校的学科优势之一。选择山西大学、中北大学、太原理工大学的化学化工学院为样本(见表2),按照前文对学科集群的认识,这些学院都有9个以上相关专业和研究方向,已经形成了一定的学科集群规模。其中论文指该学院教师被SCI、EI、ISTP3大检索刊物收录的论文数。中北大学的数据包含了CA论文。山西大学的数据不包括ISTP论文。专著指该学院教师出版的学术专著数,不包括教材。项目及奖项指该学院教师申请的省部级以上项目、经费及省部级以上奖项。发明专利指:该学院教师申请并且授权的发明专利。3所高校的化学化工学院拥有一定数量的教授和博士生导师,博士学位的教师也占到了较大比例。3所学院教师的科研成果也较为可观,被3大检索刊物收录的论文数量较多,出版了一定数量的专著,申请了一定数量的国家自然科学基金项目。山西大学化学化工学院承担了国家自然科学基金的重大攻关项目,以及“863”项目,甚至获得了国家科技进步奖和国家技术发明奖二等奖各1项。中北大学化学与环境学院承担过“973”项目,获得过国家技术发明二等奖1项,三等奖2项,国防科学技术一等奖2项。中北大学和山西大学还拥有发明专利十几项。从师资力量来看,应该说学科集群让山西省高校化学化工领域的创新取得了一定的成就,使得山西省高校化学化工专业在全国具有了一定的竞争优势和影响力。

三、化学工程与技术专业学科集群的协同创新模式

山西大学至今已与国内20余所高校、科研院所建立了学术交流与合作关系;与日本岩手大学、香港浸会大学等国家和地区的高校及科研单位签订协议,开展交流。在校企合作方面,与山西三维集团股份有限公司、太原钢铁(集团)公司、天脊集团等大型企业,在产品研发、岗位培训等多方面进行了良好的合作。太原理工大学与山西化工研究所建立了山西省化学工程技术中心,还与山西焦化集团公司等6个企业建立了长期稳定的产学研合作关系。中北大学安全工程系与航天一院、航天三院、北京理工大学、南京理工大学、第二炮兵工程学院、西安近代化学研究所等科研机构和相关生产企业进行了卓有成效的科研项目合作。从产学研合作角度来看,三所高校都与国内外相关院校、科研院所和企业建立了良好的产学研合作关系。从企业合作的视角来看,在研发方面,与山西省的产业集群密切相关,合作领域主要为新能源技术、环境化工、生物工程与技术。3所高校的化学工程与技术学科集群与山西省的产业集群具有一定的协同关系,构建了学科集群与产业集群协同创新的模式,围绕着山西省的产业特色,为山西省地方经济服务。

四、我国化学工程与技术专业集群的路径

从以上3所高校的情况来看,基本上已经完成了单个高校某个学科的集群,在3所高校内部相关专业之间建立了学科集群,集群的方式是建立化学化工学院,统筹化学化工各个专业,从多学科、多专业、多研究方向的角度,进行学科集群。关于区域性学科集群,即单个高校与该高校所在地高校、研究所和企业之间的集群,3所高校都作出了一定的努力,也取得了一定的实效。集群的方式是产学研合作,与山西省高校、科研院所和企业建立合作关系,从而服务地方经济。关于跨区域性学科集群,即单个高校与该高校所在地之外高校、研究所和企业之间的集群,中北大学有一定的建树,却没有进一步深入。中北大学之所以能够有一定建树的原因是该校原来是部属院校,与其他部属院校具有一定的合作关系。因此,中北大学的跨区域学科集群,仅仅局限于与兄弟院校的合作,还没有进一步深入到与其他省份企业的合作上。

五、结论

第一,我国高校化学工程与技术专业有87个研究方向,扩散性较强,涉及到了化学化工的各个领域,表明该专业的建设具有学科集群现象,并且已经以建院的形式,完成了单个高校某个学科的集群。第二,学科集群有利于团队建设,从而能够产生一定的创新成果,与产业集群一样,使得高校学科建设具有一定的竞争优势和影响力。第三,学科集群与高校所在地产业集群存在一定的协同关系,也就是说,学科集群首先必须与高校所在地经济发展特色密切相关。只有这样,才能实现产学研结合,服务地方经济。第四,从学科集群的路径来看,单个高校某个学科的集群已经完成,区域性学科集群也具有了一定的规模,跨区域性学科集群还有待于进一步发展。当然,我们相信,在区域性学科集群发展到一定程度后,必然会走向跨区域性学科集群。

化工类毕业论文范文二:生物质化学人才培训思考

一、生物质化学工程人才的需求分析

能源是人类社会赖以生存和发展的基础。随着经济的飞速发展,我国能源消耗快速增长,已跃居世界第二大能源消费国。我国能源总量和人均占有量却严重不足,石油供需约缺口1亿吨,天然气供需约缺口400亿标准立方米。而且,由于清洁利用的技术难度较大,化石能源在使用过程中引发了诸多的环境问题。生物质能是第四大一次能源,又是唯一可存储和运输的可再生能源。发展生物质能将缓解能源紧缺的现状和减少化石能源造成的环境污染。我国幅员辽阔,又是农业大国,生物质资源十分丰富。据测算,我国目前可供开发利用的生物质能源约折合亿吨标准煤。国家“十一五”发展规划明确提出“加快发展生物质能”。同时,随着化石资源日益枯竭,化学工业的原料也将逐步由石油等碳氢化合物向以生物质为代表的碳水化合物过渡。目前,世界各国纷纷把发展生物质经济作为可持续发展的重要战略之一。以生物质资源替代化石资源,转化为能源和化工原料的研究受到普遍重视。政府、科研机构和道化学、杜邦、中石油、中石化、中粮等大型企业争相研发和储备相关技术,并取得了一系列重大进展。海南正和生物能源公司、四川古杉油脂化工公司和龙岩卓越新能源发展有限公司,依托我国自主知识产权的生物柴油生产技术,相继建成规模超过万吨的生产线,产品达到了国外同类产品的质量标准,各项性能与0#轻质柴油相当,经济效益和社会效益俱佳。我国对以生物质为原料生产化学品(即生物基化学品)极为重视,已列入科技攻关的重点。例如,生物柴油生产过程中大量副产的甘油是一种极具吸引力的非化石来源的绿色化工基础原料。从甘油出发生产1,2-丙二醇、1,3-丙二醇和环氧氯丙烷等大宗化工产品,已经实现或接近产业化。新兴产业的发展,最根本的是靠科技的力量,最关键的是要大幅度提高自主创新能力,其核心是人才的竞争。浙江是经济大省和能源小省,能源资源低于全国平均水平,一次能源消费自给率仅为5%;而气候条件优越,是我国高产综合农业区,森林覆盖率达60%,生物质资源居全国前列。浙江省乃至全国的生物质能源产业和生物质化学工业的蓬勃发展,对生物质化学工程人才的需求十分迫切。

二、生物质化学工程人才的知识结构

生物质化学工程(专业)模块是一个新生事物,并未包含在《全国普通高等学校本科专业目录》之中。在《专业目录》中与之接近的是生物工程专业。生物工程专业培养掌握现代工业生物技术基础理论及其产业化的原理、技术 方法 、生物过程工程、工程设计和生物产品开发等知识与能力的高级专业人才。生物工程专业重点关注围绕生物技术进行的工程应用,而生物质化学工程重点关注通过化学工程技术(包括生物化工技术)对生物质资源进行加工利用的工业过程。可见,生物质化学工程(专业)模块与生物工程专业的人才培养目标和知识体系存在着明显差异,其人才培养模式仍处于探索之中。生物质的组织结构与常规化石资源相似,加工利用化石资源的化学工程技术无需做大的改动,即可应用于生物质资源。但是,生物质的种类繁多,分别具有不同的特点和属性,利用技术远比化石资源复杂与多样。可见,生物质化学工程人才必须具有扎实的化学工程基础,并熟悉各类生物质资源的特点、用途和转化利用方式。因此,浙江工业大学将生物质化学工程人才的培养目标定位为:既能把握和解决各种化工过程的共性问题,胜任化工、医药、环保和能源等多个领域的科学研究、工艺开发、装置设计和生产管理等工作;又能将化学工程的基础知识灵活运用于生物质资源的转化利用和生物质化工产品的生产开发等领域,胜任生物质能源和生物质化工等新兴行业的工作。

三、生物质化学工程人才培养的探索与实践

(一)组织高水平学术会议,营造人才培养氛围

2007年4月,浙江工业大学与中国工程院化工、冶金与材料工程学部和浙江省科技厅共同主办了“浙江省生物质能源与化工论坛”。中国工程院学部工作局李仁涵副局长分析了我国能源技术的发展状况,强调了发展生物质能需注意工艺过程的绿色化。浙江省科技厅寿剑刚副厅长介绍了浙江省能源消费状况和新能源技术研发动态,鼓励省内外的科技工作者为改善浙江省能源紧缺现状而努力工作。浙江工业大学党委书记汪晓村回顾了浙江工业大学的发展历程,介绍了浙江工业大学化学工程学科在生物质能源领域的科学研究特色和人才培养思路。浙江工业大学的计建炳教授和石油化工科学研究院的蒋福康教授主持了学术交流与讨论。闵恩泽、李大东、舒兴田、岑可法、沈寅初、汪燮卿等六位院士分别从我国发展生物能源的机遇与挑战、我国生物质能源产业发展状况、生物质燃料(清洁汽柴油、生物柴油)利用技术、生物柴油联生产物利用技术和以生物质为原料进行化工生产等几个方面进行了精辟论述。2009年4月,浙江工业大学承办了“中国工程院工程科技论坛第84场———生产生物质燃料的原料与技术”。浙江工业大学副校长马淳安教授在开幕式上致辞,介绍了浙江工业大学化学工程学科在生物质能源领域开展的科学研究和人才培养工作。浙江省可再生能源利用技术重大科技专项咨询专家组组长、浙江工业大学化工与材料学院生物质能源工程研究中心主任计建炳教授主持了学术交流与讨论。国家最高科学技术奖获得者、两院院士闵恩泽做了题为“21世纪崛起的生物柴油产业”的 报告 ,重点阐释了我国发展生物能源和生物质化工的机遇与挑战。在两次会议上,来自石油化工研究院、清华大学、浙江大学、浙江工业大学、浙江省农业科学院、中国林业科学研究院和中粮集团等单位的专家学者分别介绍了生物质原料植物的选育、生物质原料的收储运物流供应体系、生物质原料的梯级利用、生物质液体燃料的制取技术、生物柴油的生产实践及其副产物综合利用和生产生物柴油的反应器技术等方面的研究进展。会议期间,闵恩泽院士等人应邀参加了浙江工业大学化学工程与工艺专业建设暨生物质化学工程专业方向建设研讨会。闵恩泽院士指出,迈入21世纪以来,针对日趋严峻的能源危机和环境危机,国家高度重视能源替代战略的发展和部署,新能源代替传统能源、优势能源代替稀缺能源、可再生资源代替非可再生资源是大势所趋;因此,化学工程与工艺专业根据国家发展需求调整学科设置、进一步促进交叉学科的发展也势在必行。闵恩泽院士认为,在降低能耗和保护环境的时代背景下,生物质能源和生物质化工的产业发展为生物质化学工程人才提供了广阔的发展空间,生物质化学工程(专业)方向的建设思路符合当今化工产业的发展趋势。近距离接触学术泰斗,聆听专业领域的前沿进展,极大地激发了学生们的学习兴趣。通过组织高水平学术会议,浙江工业大学营造了培养生物质化学工程人才的良好氛围。

(二)理论与实验课程体系

根据人才培养目标定位,浙江工业大学将生物质化学工程(专业)模块的主干学科确定为化学工程与技术,针对生物质资源加工利用过程的特点,对化工原理、化学反应工程、化工热力学、化学工艺学、化工设计、分离工程和化工过程分析与合成等主干课程的教学内容进行了梳理。此外,增设了生物质化学与工艺学和生物质工程两门专业课程。生物质化学与工艺学重点讲授糖类、淀粉、油脂、纤维素、木质素、甲壳素、蛋白质、氨基酸等生物质的结构、性质、用途,以及加工转化为化工产品的生产工艺。生物质工程从原料工程学、转化过程工程学和产品工程学等角度出发,为学生讲授生物质资源转化利用过程中的工程原理、工程技术和生产实例。化学工程与工艺国家特色专业综合实验室在中央与地方共建高等学校共建专项资金的资助下,为生物质化学工程(专业)方向增设了酯交换法制备生物柴油和生物质热解制备生物原油两个实验,并在积极筹备开设生物柴油品质测定、淀粉基两性天然高分子改性絮凝剂的制备和易降解型纤维素-聚乙烯复合材料的制备等实验。

(三)实习、实践和毕业环节

生物质化学工程模块依托化学工程省级重点学科和生物质能源工程研究中心建设,师资力量雄厚,拥有专职教师14人。其中,正高职称5人,副高职称7人,11人具有博士学位,7人具有海外 留学 经历。生物质化学工程模块教师的科研成果成功实现产业转化,与企业建立了良好的合作关系。生物质化学工程模块不断加强产学研合作,与宁波杰森绿色能源科技有限公司、温州中科新能源科技有限公司等企业签订了共建大学生创新实践基地的合作协议,设立了企业专项奖助学金,拓展了实习实践 渠道 ;还依托化工过程模拟基地,引入计算机模拟实习、沙盘模拟等方式,丰富了生产实习环节的教学手段。同时,生物质化学工程模块修订完善生产实习教学大纲和教学计划,根据实习厂和仿真软件编写实习手册,强化对实习的质量监控与反馈,建立科学合理的考评体系;增加“内培外引”师资的力量,加快实习指导师资队伍建设;从实习方式、实习内容、考核办法和师资队伍等多个角度出发,确保生产实习教学质量的全面提高,强化学生的工程意识和实践能力,培养学生的创新意识和创新能力。生物质化学工程模块教师承担了国家自然科学基金、浙江省自然科学基金、浙江省科技厅重大招标项目、浙江省科技计划项目和企业委托开发项目数十项。从这些科研和工程开发项目中选取的毕业环节课题,更加贴近科学研究、工程设计或工业生产的实际情况,能够全面检验学生所学的理论知识及其综合运用能力,全方位增强学生结合工程实际,发现问题、分析问题和解决问题的能力,为学生步入工作岗位打下良好基础。依托实践教学平台,从“产品工程”的理念出发,选取若干个恰当的产品,串联实验、课程设计、实习、毕业环节和课外科技活动等教学内容,帮助学生理顺知识体系,建立起绿色化学和节能环保的基本理念。以生物柴油为例,核心反应是酯交换反应,可以采用水力空化等技术强化反应过程;产物需要采用精馏方法分离,生产废水需要采用电渗析等方法加以分离;生产过程中还涉及流体流动和传热等问题;生物柴油这一产品可以将多个实验内容组合成一个有机整体,有效降低实验原料的消耗。教学可以选取其中部分内容作为单元设备设计进行,可以将生物柴油生产车间作为化工设计的教学内容,可以选取部分内容作为学科课外科技项目或毕业环节的研究内容,还可以将生物柴油生产作为创业大赛的竞赛内容。学生可以到生物柴油生产企业进行实习,将工艺革新、过程强化和产品工程融为一体,并通过实验室规模与工业化规模的对比,强化工程意识。

一、选题的背景及研究的目的和意义 选题背景 我国是一个能源生产和消费大国,经济的快速发展导致能源需求的快速增长[1]。据国家统计局2014年2月22日发布的《中华人民共和国2013年国民经济和社会发展统计公报》,我国2013年全年能源消费总量亿吨标准煤,比上年增长。煤炭消费量增长;原油消费量增长;天然气消费量增长;电力消费量增长。这表明,我国己成为世界上煤炭一次性能源等消耗的国家,是世界上能源消耗的第二大国。因此,合理利用能源,节约能源,降低排放己经成为我国可持续发展的战略方针之一[2]。 目前,火电厂综合效率低下的原因之一就是将机组中做完功的乏汽排入凝结器后,其热量被循环水带走,然后通过冷却塔排入大气或随循环水排入江河,低温余热被大量浪费,造成非常大的冷源损失[3],随低温水排放掉的乏热约占总损失的55 %一60 %[4]。我国能源利用率仅为33%,节能空间和潜力很大[5]。能源利用效率的低下,意味着我国经济和社会的快速发展必然以消耗大量的一次性能源作为代价,使得我国本就十分严峻的石化能源形势更加雪上加霜,也不符合可持续发展战略的要求,并且大量的能源消耗以及较低的能源利用效率,必将造成巨大的热排放与热污染,粉尘、硫氧化物和氮氧化物的排放会造成空气污染加剧,二氧化碳的排放会造成温室效应等。根据我国“十二五”发展规划,燃煤火电机组新开工容量估计为3亿kW ,2015年发电总装机容量将达到14. 36亿kW,其中火电装机容量将到达9. 33亿kW。在这些机组中,除了北方部分非常缺水的地区使用空冷,多数机组都是采用循环水冷却排汽。在燃煤火电机组装机容量增添的进程中,碳排放总量也会随之增添,二氧化硫等污染物的排放量也将有较大幅度的增添,如果能对循环水中热量加以利用,提高能源综合利用效率,必定会节省石化能源的使用量,做到环境、经济、能源等多赢的局面[6]。 由于正常情况下循环水的温度比较低(一般冬季20-35℃),达不到直接供热的要求,要用其供热,必须想办法适当提高其温度。中小型凝汽式汽轮机可以通过降低排汽缸真空从而提高循环水温度(60-80℃)的方法进行供热,即低真空运行循环水供热,该技术在理论上可以实现很高的能源利用效率,国内外都有很多研究和成功运行的实例,技术已很成熟,特别在我国一些北方城市得到了广泛的应用与推广。但传统的低真空运行机组类似于热电厂中的背压机组,其通过的蒸汽量决定于用户热负荷的大小,所以发电功率受用户热负荷的制约,不能分别地独立进行调节,即其运行也是‘以热定电’,因而只适用于用户热负荷比较稳定的供热系统。另外,机组低真空运行须对机组结构进行相应的改造,仅适应于小型机组和少数中型机组,对现代大型机组则是完全不允许的。在具有中间再热式汽轮机组的大型热电联产系统中,凝汽压力过高会使机组的末级出口蒸汽温度过高,且蒸汽的容积流量过小,从而引起机组的强烈振动,危及运行安全。大型汽轮机组的循环冷却水进口温度一般要求不超过33℃(相应的出口温度在40℃左右),如果供热温度在此范围之内,则机组结构不需作任何改动,且适应于任何容量和类型的机组。但目前适应于该温度范围的供热装置只有地板低温辐射采暖,因此其应用范围受到比较大的限制[7]。 提高电厂循环水温度用于供热的另一个方法是采用热泵技术,即以电厂循环冷却水 为低位热源、利用热泵技术提取其热量后向用户供热。电厂循环水与目前常用的热泵热源相比,具有热量巨大、温度适中而稳定、水质好、安全环保等优点,是一种优质的热泵热源。以电厂循环水作为热泵低位热源进行供热,可以方便灵活的实现供热量与用户需求之间的质”与量”的匹配,也不会对发电厂原热力系统产生较大影响[8]。利用热泵装置回收循环冷却水余热返回热力系统中用于加热凝结水,可以减少相应低压加热器的抽汽消耗量,从而增加电厂的发电量,降低电厂的发电煤耗值,提高电厂运行的经济性。因此电厂循环水水源热泵是回收利用电厂循环水余热进行供热的一种较理想方式。 研究目的和意义 为了利用电厂中产生的大量温度高于环境温度10度左右的低温循环冷却水,从提高系统热力学完善性出发,选用第一类吸收式热泵,分析其循环机理,在此基础上以300MW机组为例,进行热力计算,分析其经济性。 通过采用热泵技术,部分的利用冷却系统的工艺循环冷却水,提取冷却水的余热,降低冷却水的温度,实现对余热的回收利用,将余热能源转换为可有效利用的能源,节约工艺中蒸汽能源的消耗,在实现节能减排,保护环境的同时,为企业创造直接的经济效益[9]。 二、本选题研究领域国内外的研究动态及发展趋势 国外研究动态及发展趋势 欧美、日木在余热回收方面的研究己经有很长的历史,自1973年的能源危以来各国对能源问题都给予了高度重视。 1976 年,美国.(Battele Columber Labs)就提出概念并进行市场预测,确信利用吸收式热泵回收余热技术技术有实用价值[10]。美国费城郊区,面积为407亩的Crozer-Chester医疗中心有25栋大楼,安装了一套能源转换系统。此系统的一部分利用一台工业热泵将来自该医疗中心的空调机房的废热转移到洗衣房用的热水中,单独此一设施在十年内将节省超过50万美元[11]。美国宾夕法尼亚州Bell电话公司的一座电话转换中心利用热泵吸取来自270冷吨的空调系统的冷却装置所聚集的废热,在10年的分析周期内将每年节省27000万美元[12]。日本三洋公司1981年以来就已经为日本和世界各地建立了20多套2000- 5OOOkW规模的AHT装置,大多用于回收石化企业蒸馏塔顶有机蒸汽的热量[13]。至今为止,先期建立的装置己经成功运转十多年。他们利用溟化铿/水单级热泵回收工业废热,将锅炉给水由93℃升高到117℃,且己经成功应用于工业领域,其应用装置总数占世界一半以上[14]。 近年来,热泵的发展取得长足的进步。Vander Pal[15]等人研发了一种压缩/吸收混合式热泵机组,将低于100℃的工业废热进行提升,对混合式热泵建立模拟计算模型并进行实测验证,结果显示当压缩机位于蒸发器和吸附反应器之间时,其对机组能效的影响显著大于压缩机位于吸附反应器和冷凝器之间时,后者与纯粹热驱动机组相比能效几乎相同,充分证明了研究系统内各部件之间相互影响的重要性。Miyazaki[16]等人提出了一种双蒸发器吸收式制冷机,这一新型制冷机由2个蒸发器、1个冷凝器和3个吸收器组成,蒸发和吸收同时在2个不同的压力下进行,可以扩大浓缩和稀释过程中吸附质的浓度变化范围。实验结果表明在给定条件下双蒸发器吸收式机组的性能系数是普通机组的倍。Christian Keil[17] 等研究了吸收式热泵在低温集中供热系统中的应用。 国内研究动态及发展趋势 我国的余热回收发展较国外要晚一些,回收利用的余热主要是烟气的显热和生产过程中排放的可燃气,低温余热利用还处于起步阶段。而且我国在余热(特别是低品位的余热)回收方面,还主要是采用压缩式热泵的方式。在吸收式热泵应用方面还很落后。近几年来,有不少人对利用吸收式热泵技术回收余热进行了大量的研究。 大连三洋制冷有限公司的肖永勤[18]提出利用溴化锂吸收式热泵回收地热尾水余废热为油田作业区提供采暖水方案,用一台溴化锂吸收式热泵机组取代原3台蒸汽锅炉,投入使用2个采暖季后,节约燃气费用121万元,节能率达原系统能耗的46%。 东北电力大学的周振起[19]对用热泵装置回收循环冷却水余热再加热锅炉进风进行研究,可以减少辅助蒸汽用量,也可减少抽汽消耗量,从而提高电厂的热经济性。 华电电力科学研究院的周崇波[20]等人对已经投产的125MW等级火电厂以及300MW等级火电厂采用大型吸收式热泵回收循环水余热用于城市集中供热的余热回收利用系统进行性能测试,得出热网水回水温度升高,驱动蒸汽压力减少等造成的劣行影响大于相应参数反方向变化带来的良性影响,且驱动蒸汽对制热量及回收余热量的影响要大于热网水与余热水的影响。 河北省电力研究院的郭江龙[21]利用电能的换热系数来讨论压缩式热泵和吸收式热泵两种系统的经济性,对于指导热泵选型具有重要意义。 吕太、刘玲玲[22]根据大唐第三热电厂的实际情况,对将工业抽汽、工业抽汽与采暖抽汽、采暖抽汽作为驱动热源这三种情况进行分析,进行热经济性计算。 吴星[23]等人研究发现循环水供热由于供回水温差较小(10-15℃),同样供热负荷下较城市热网需要更大的管网投资和水泵电耗。因此,循环水供热的适用范围为电厂周边半径3-5km。 西安交通大学的孙志新[24]建立了电厂循环水水源热泵的数学模型,分析了凝汽器温度对热泵蒸发温度和制热系数等主要参数的影响,并计算得到热泵供热优于抽汽供热的临界参数。 华电电力科学研究院的王宝玉[25]根据热泵系统的冷凝器取代低压加热器的循环方式,以3台额定负荷分别为200MW,300MW,600MW机组为例,进行节能分析,该方式能够简化电厂加热系统,是系统优化和节能的重要途径。 清华大学基于吸收式热泵回收循环水余热的供热技术先后在内蒙古赤峰及山西大同等电厂实施,大大提高了其供热能力[26]。北京、山西等地的多家电厂采用吸收式热泵机组吸取循环水余热用于供热的实践工程已经取得了良好的企业效益和社会效益,在节能与环保方面率先垂范,如大同某电厂的余热利用项目年节水效益万元,年节约标煤万吨,年二氧化碳减排17万吨[27]。 中油辽河公司的金树梅[28]结合工程实例,比较了锅炉供暖与吸收式热泵供热系统的经济性,得出热泵系统的经济性更优于前者。 叶学民[29]以超临界660WM机组为例,利用等效焓降法计算分析吸收式热泵的经济性。 西山煤电集团刘振宇[30]根据燃煤电厂热电联厂集中供热中存在利用率低的现状,分别讨论了几种不同的乏汽余热回收供热的技术路线。 三、本选题拟主要研究的内容及采取的研究方案、技术路线 研究的主要内容 (1)根据吸收式热泵的理论循环过程,找出循环过程中各典型状态点,通过查阅资料,分析热泵实际循环中的影响因素; (2)以热泵系统各换热器为关键部件,建立吸收式热泵回收循环水余热的分析与计算模型; (3)以300MW供热机组为例,对机组的系统能效进行计算与分析; 研究方案 吸收式热泵可以分为输出热的温度低于驱动热源的第一类吸收式热泵(增热型)和输出热的温度高于驱动热源的第二类吸收式热泵(升温型),在热电厂循环水余热利用时,适合采用第一类吸收式热泵。本选题以溴化锂吸收式热泵为对象,通过了解工质的性质,分析吸收式热泵系统的循环过程,假设整个系统处于热平衡和稳定流动流动状态,蒸发器和冷凝器出口工质为饱和状态,吸收器发生器出口的溴化锂溶液为饱和溶液,不计换热器换热损失,节流阀内为绝热节流过程,不计热网水物性参数变化,对系统建立数学模型,求出各换热器的换热量以及系统的热力系数,并且在机组供热量情况下,分别从机组供热能力充足和供热能力不足两方面讨论热泵系统的经济性。 技术路线 (1)根据溴化锂溶液的焓-浓度图或溴化锂水溶液的比焓值计算方程,确定热泵系统各典型状态点的焓值; (2)以热泵系统各换热器为关键部件,建立吸收式热泵回收循环水余热的模型,根据热平衡列出各换热器的热负荷方程,由各状态点的焓值,求得各具体换热部件的换热负荷,再由整个系统的热平衡方程式求出系统的热力系数; (3)在供热负荷和蒸汽初终参数不变的情况下,求出供暖抽汽量和热泵驱动热源抽汽量,在供热不足的情况下直接以热泵回收的循环水余热量讨论经济性,在机组供热充足的情况下,计算出安装热泵系统所节省的抽汽量,求出机组增加的功率,算出节省煤量,得出其节能收益; 四、本选题在研究过程中可能遇到的困难和问题,提出解决的初步设想 可能遇到的困难和问题:热泵的实际运行过程中会受到很多因素的影响,使得模型的建立与计算十分困难。分析节能效益时,单纯的从热量角度出发,得到的结果可能与实际收益相差太大,能否找到一种相对准确的评判其经济性的方法。 解决的初步设想:首先要熟悉并了解溴化锂溶液的性质及溴化锂吸收式热泵的工作原理,在对热泵系统进行建模时,忽略一些影响因素,做出一些理想假设。对于其节能效益的分析时,从供热能力或供热需求方面进行探讨。在遇到具体问题要仔细查阅相关资料,向学长和老师请教。 五、本选题研究的进度安排及预期达到的目标 研究的进度安排 (1) 了解课题,查阅资料,撰写开题报告; (2) 完成开题报告,开始着手对热泵系统建立模型; (3) 对模型进行计算并进行经济性分析,完成小论文; (4) 中期答辩; (5) 撰写毕业论文,准备毕业答辩。 预期达到的目标 (1)通过学习了解热泵的原理和在电厂中的应用; (2)研究热泵系统各部件换热,对其进行热负荷计算并完成经济性分析; (3)发表2-3篇较高水平论文; (4)顺利完成硕士研究生论文。 六、参考文献 [1] 王振铭.热电联厂分布式能源与能源节约[J]. 节能,2005,(5):4-9 [2] 顾鑫,鹿娜,邵雁鹏.浅析火力发电厂节能减排的现实意义及措施[J].科技天地,2008,(15):178 [3] 李增平.31-25-1型汽轮机组循环水供热改造[J].四川电力技术,2006,(1):31-32 [4] F Moser,H pumps in industry[M].Amsterdam Qxford:Elsevier,1985 [5] 刘颖超.基于循环经济理念的电厂余热利用空调系统研究[D].保定:华北电力大学,2008 [6] 刘剑涛,马晓程,尤坤坤等.火电厂循环水余热利用方式的研究[J].节能,2012,(9):49-52 [7] 季杰,刘可亮,裴刚等.以电厂循环水为热源利用热泵区域供热的可行性分析[J].暖通空调,2005,35(2):104-107 [8] 赵斌,杨玉华,钟晓晖,邬志红.循环水吸收式热泵供热联产机组性能分析[J].汽轮机技术,2013,55(6):454-457 [9] 张理论,赵金辉,张力隽.电厂冷凝水余热回收系统设计与应用[J].节能,2013,(3):38-41 [10] 李荣生.浅析吸收式热泵技术[J].应用能源技术,2007,117(9):40-42 [11] Goldstick RT.余热回收手册[M].谢帮新等译.长沙:中南工业大学出版社,1986,12-13 [12] Y,Schaefer L,Hartkopf and exerrgy analysis of double effect(parallel andseriesflow)absorptionchillersystems[C]//10th IEA Heat Pump [13] Talbi. 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反应釜毕业论文设计

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不锈钢反应釜由釜体、釜盖、夹套、搅拌器、传动装置、轴封装置、支承等组成。材质一般有碳锰钢、不锈钢、锆、镍基(哈氏、蒙乃尔)合金及其它复合材料;根据反应釜的制造结构可分为开式平盖式反应釜、开式对焊法兰式反应釜和闭式反应釜 三大类. 不锈钢反应釜搅拌形式一般有锚式、桨式、涡轮式、推进式或框式等,搅拌装置在高径比较大时,可用多层搅拌桨叶,也可根据用户的要求任意选配. 不锈钢反应釜的密封型式不同可分为:填料密封机械密封和磁力密封。加热方式有电加热、热水加热、导热油循环加热、外(内)盘管加热等,冷却方式为夹套冷却和釜内盘管冷却. 不锈钢反应釜广泛应用于石油、化工、橡胶、农药、染料、医药、食品,用来完成硫化、氢化、烃化、聚合、缩合等工艺过程的压力容器,例如反应器、反应釜、分解锅、聚合釜等。

简要分析化工企业常压容器使用安全与管理论文

化工企业生产中涉及易燃易爆、有毒、腐蚀性介质较多,工作条件有高温、高压等危险工况,因而压力容器事故成为企业的监控重点,而对于常压容器的安全管理成为相对薄弱的环节,部分企业几乎忽略了常压设备的安全管理工作,没有很好的分析常压设备工作的特点,制定相应的安全管理措施,因而潜存了常压设备的安全隐患。

1 事故案例与分析

案例一常压容器超压引发容器爆炸

2006 年2 月25 日,山东省淄博市某化工企业的2,6- 二硝基对甲基苯酚装置在开车时,操作人员在反应釜内加好硝酸后,开始向反应釜内滴加邻硝基对甲基苯酚,滴加过程中,反应釜突然发生爆炸,导致厂房屋顶和生产设施损毁。造成事故的直接原因为该企业的操作工在反应过程中,没有将放空管线阀门彻底打开,导致常压反应釜内憋压,造成爆炸事故。硝化反应釜上安装防止误操作的自动防爆泄压设施;二是该企业没有编制详尽的安全操作规程,没有对放空管阀门的操作作出明确的要求。

案例二易燃易爆介质常压容器混入空气引发爆炸

2015 年11 月17 日,辽宁某石油化工企业碳五分离装置区域内的阻聚剂配制罐发生爆炸致火灾事故,致使装置区部分设备受损,装置内物料部分泄漏,所幸无人员伤亡。造成事故的直接原因为阻聚剂罐液面上形成较大空间,实际操作过程中没有使用充氮设施对负压吸入和使用临时管线带入的空气进行置换和保护,使罐内空间部分形成乙腈蒸气与空气混合的爆炸性混合气体(乙腈的爆炸极限3%~ 16%)。环绕设备的`电伴热带在长期使用过程中,绝缘体出现破损,对罐壁放电,局部形成高温,引发事故发生。

2 常压容器的工况特点分析与安全措施

常压容器区分于压力容器, 通常说的常压容器为容器内无压力,有管道或容器开孔与大气相通,如水罐,低浓度酸、碱罐等。在化工行业,由于所涉及物料大部分为易燃易爆、有毒、腐蚀性介质,这些介质泄漏或以气体形式散发,会导致人员中毒、环境污染、引发火灾爆炸等事故,所以很多储存容器虽为常压容器,但处于密封状态,反应设备多与其他设备连通工作,这些容器内部为微正压(<)或负压(真空)状态。当容器内压力超压时可能发生容器爆炸事故,如果负压设备内介质易燃易爆,密封不严,容器混入空气,可能形成爆炸性混合气体,引发火灾爆炸事故。发生容器爆炸可能发生次生事故,如火灾爆炸、人员中毒、人员灼伤、环境污染等。

现针对几种常压容器举例进行典型的安全隐患分析如下(以下分析主要基于工作压力情况的分析,未针对其他工艺操作、反应温度变化、物料性质变化等因素进行分析)。

常压反应釜

一般工作条件:常压工作,常温或低、中温工况,排空管道与后续冷凝器或尾气吸收装置连接,或有导热油加热,或循环水(冷冻水)冷却系统。可能发生的问题及安全措施:(1)反应釜排空管道阀门未开或管道堵塞;操作失误,导致反应失控。其结果是容器内压力升高,设备密封破坏,发生泄漏;压力超过设备承受极限,导致容器爆炸。安全措施:反应釜排空管道上的阀门悬挂常开标示牌;反应釜安装安全阀或爆破片;对设备进行定期检查、维护,保持管道畅通;反应釜的选型、设计应考虑反应釜能承受反应过程可能出现的最高压力。(2)涉及易燃易爆介质的反应釜工作状态为负压,误操作或密封不良,导致空气吸入反应系统。其结果是空气与反应釜内可燃介质可能形成爆炸性混合物,遇火花或高能可能发生火灾爆炸。安全措施:对设备进行定期检查、维护,保持设备及管道法兰密封良好;使用易燃易爆物料的容器排空口、备用口应根据工艺需要悬挂“禁止开启”、“常闭”等警示标志。(3)有密闭保温阶段的反应,反应不彻底即进行关闭排空阀门保温。其结果是容器内压力升高;设备密封破坏,发生泄漏;压力超超过设备承受极限,导致容器爆炸。安全措施:严格执行工艺规程操作;反应釜安装安全阀或爆破片;安装压力报警器,连锁压力释放阀。

易燃易爆物料常压储罐

一般工作条件:常压、常温储存,排空管道安装阻火器与大气相通,或氮封储存。

可能发生的问题及安全措施:(1)与大气相通储罐未安阻火器或阻火器损坏。其结果是空气与储罐内可燃介质可能形成爆炸性混合物,有明火或火花可能引入储罐内部发生火灾爆炸。安全措施:储罐通气管安装阻火器,并定期检查维护;备用口应加盲板并密封完好。(2)氮封储罐氮气泄漏,氮封失效。其结果是空气与反应釜内可燃介质可能形成爆炸性混合物,发生火灾爆炸。安全措施:储罐顶部安装压力监测报警装置;氮气补充系统应为自动补充系统;对设备进行定期检查、维护,保持设备及管道法兰密封良好。(3)氮封储罐氮气减压阀损坏、氮气压力失控;容器内压力升高(此情况一般出现在小型氮封储罐,大型氮封储罐安装有呼吸阀)。结果是设备密封破坏,发生泄漏;压力超超过设备承受极限,导致容器爆炸。安全措施:严格执行工艺规程,控制氮气系统压力;氮封储罐安装安全阀;氮气缓冲罐安装安全阀;对设备、安全阀等进行定期检查、维护,保持设备及管道法兰密封良好。

短时间压力操作的常压罐

一般工作条件:正常工艺操作条件为常压,因气体压送转料、连接设备转换等特定工艺操作而短时间承受一定压力。

可能发生的问题及安全措施:(1)设备选型和设计未考虑短时间压力升高情况。结果是密封泄漏;储罐变形或破裂;发生容器爆炸;有易燃易爆物料可引发火灾爆炸。安全措施:根据工艺操作条件进行储罐选型和设计;加强设备管理,定期检测设备腐蚀情况,容器壁厚小于设计壁厚条件下禁止使用。(2)使用增压气体压力超过设计值;增压气体压控制失效。结果是密封泄漏;储罐变形或破裂;发生容器爆炸;有易燃易爆物料可引发火灾爆炸。安全措施:选用增压气体气源应符合设计工况要求;增压气体进入设备前设置缓冲罐,安装安全阀,安全阀的设定压力不超过用气的常压容器的设计压力。(3)对于易燃易爆物料,使用增压气体压送物料停气后,容器开口或降温后设备处于负压状态,空气可能进入容器;使用真空抽料,设备密封不严,空气可能进入容器内;使用真空抽料完毕,误操作空气可能进入容器内。结果是空气与容器内可燃介质可能形成爆炸性混合物,发生火灾爆炸。安全措施:根据工艺条件制订完善的安全操作规程,并严格执行;对于易燃易爆物料使用氮气等惰性气体作为增压气体,并严禁混入空气;对真空抽料的设备应选用惰性气体破坏真空;进行定期检查、维护,保持设备及管道法兰密封良好;使用易燃易爆物料的容器排空口、备用口应根据工艺需要悬挂“禁止开启”、“常闭”等警示标志。以上分析是对某种设备的典型操作隐患分析,实际生产过程中一套容器可能同时存在几种典型操作工况,企业应根据设备类型及用途、工艺条件、物料性质等多方面分析。

3 化工企业常压容器的管理措施

常压容器是化工行业生产系统中不可缺少的组成部分,普遍分散于装置中各部分,放松常压设备的安全管理就会直接导致系统安全性的降低。常压容器在正常工作状态下属于常压,但如果出现误操作或装置、控制系统失灵,就可能产生一定的压力,加之设备本身承压能力较低,一旦超压极易引起爆炸事故。人们一般将精力集中在压力容器的操作和管理上,因此常压容器出现误操作的机率相对较高。要保证企业安全生产,只有在管理上不断加强,消除各种不安全因素,严格规范常压容器的管理。建议企业在常压设备的管理上注意以下几个方面:(1)装置系统内的常压容器,设计和选型应考虑容器可能出现的最高工作压力,确保容器能够承受短时间的压力操作状态。(2)对误操作或相关装置失效可能导致常压容器超压的,常压容器安装安全阀或爆破片等压力释放装置。(3)有化学反应过程的常压容器,应根据工艺情况完善配置反应速度控制系统、冷却降温系统、压力释放系统,并根据工艺特点配置安全联锁系统。(4)氮封等惰性气体保护的常压容器,应配置压力检测和控制系统,确保氮封有效,并有氮气压力自动控制措施。

综上所述,只有加强常压容器的安全管理工作,才能够避免常压容器违章操作、消除容器的潜在危险、避免爆炸事故的发生,保障化工企业安全生产。

反应器设计毕业论文

摘 要 厌氧消化技术能够实现废弃物污染防治和综合利用的双重目标,是有机固废处理与处置的趋势。对厌氧消化技术处理有机固废的微生物学机理、因素以及消化工艺的进展进行了综述。 关键词 厌氧消化 有机固体废物 两相消化 有机固体废物通常是指含水率低于85%~90%可生化降解的有机废物,它们一般具有可生化降解性。这些废物中蕴含着大量的生物质能,有效利用这类生物质能源,对实现环境和的可持续发展具有重要意义。 有机固体废物处理的很多。由于有机固废的可生化降解性高,利用生物技术处理有机废物具有潜在优势。生物处理法包括好氧堆肥法和厌氧消化法。近几年来,欧洲各国纷纷将目光投向厌氧消化,兴建有机固废厌氧消化处理厂,日本等国也先后建设了有机固废厌氧消化处理示范工程。但在国内,尽管早有小型沼气池的,高浓度有机污水及污泥处理中也普遍采用厌氧消化的工艺,但应用于固废处理领域的实践很少。因此,很有必要针对国内的实际情况,对有机固废的厌氧消化进行系统研究。1 厌氧消化机理 在研究方面,国内外一些学者对厌氧发酵过程中物质的代谢、转化和各种菌群的作用等进行了大量的研究,但仍有许多需进一步探讨。对厌氧消化的微生物学认识,经历了一个由肤浅到逐渐完善的过程。20世纪30年代,厌氧消化被概括地划分为产酸阶段和产甲烷阶段,即两阶段理论。70年代初Bryantlzgl等人对两阶段理论进行了修正,提出了厌氧消化的三阶段理论,突出了产氢产乙酸菌的地位和作用。与此同时,Zeikuslao等人提出了厌氧消化的四类群理论,反映了同型产乙酸菌的作用。该理论认为厌氧发酵过程可分为四个阶段,第一阶段(水解阶段):将不溶性大分子有机物分解为小分子水溶性的低脂肪酸;第二阶段(酸化阶段):发酵细菌将水溶性低脂肪酸转化为H2、CH3000H、CH3CH2OH等,酸化阶段料液pH值迅速下降;第三阶段(产氢产乙酸阶段):专性产氢产乙酸菌对还原性有机物的氧化作用,生成H2、HCO3-、CH3COOH。同型产乙酸细菌将H2、HCO3-转化为CH3COOH,此阶段由于大量有机酸的分解导致pH值上升;第四阶段(甲烷化阶段):产甲烷菌将乙酸转化为CH4和CO2,利用H2还原CO2成CH4,或利用其他细菌产生甲酸形成CH4。无论是三阶段理论,还是四类群理论,实质上都是对两阶段理论的补充和完善,较好地揭示了厌氧发酵过程中不同代谢菌群之间相互作用、相互影响、相互制约的动态平衡关系,阐明了复杂有机物厌氧消化的微生物过程。 2 厌氧消化影响因素 底物组成 研究发现不同底物组成,其可生化降解性大不相同(5%~90%)。Borja等研究了不同底物组成和浓度的有机固废的厌氧消化过程,认为在其他条件相同时沼气产量相差很大,甚至达到65%。这个结果与Jokela等的研究所得基本一致。另外,底物组成不同,在发酵过程中的营养需求与调控也不同。对于像以秸秆为主的底物,须补充N源的营养,以达到厌氧消化适宜的C/N比。国内外很多机构开展了生活垃圾、污泥及畜禽粪便联合厌氧消化产沼的研究。联合发酵可以在消化物料间建立起一种良性互补,从而提高产气量,而且仪器设备的共享在提高经济效益方面的作用也是非常明显的。Kayhanian评估了以城市固体垃圾生物可降解部分为底物的高固体厌氧消化示范试验。结果表明,美国典型B/F(可降解垃圾与总物料之比)的垃圾缺乏活跃而又稳定降解所需要的宏量或微量元素,若补充以富含营养的污泥和畜禽粪便,可以提高B/F,大大提高产气率并增加过程的稳定性。国内在这方面的研究仅限于实验室水平,未见相关工程应用的报道。 温度 有机固废厌氧消化一般在中温或高温下进行,中温的最佳温度为35℃左右,高温为55℃左右。Ghosh等利用厌氧消化处理垃圾衍生燃料(RDF),对比了单相式和两相式反应器的处理效果,发现在传统单相式反应器中高温(55℃)比常温(35℃)消化的甲烷产量仅提高7%;RDF粒径从降至在中温消化下对甲烷产量无明显影响,但当反应条件转变为高温消化时甲烷产量可提高14%。高温消化可以比中温消化有更短的固体停留时间和更小的反应器容积。然而高温消化所需热量多,运行也不稳定。最近有研究表明厌氧消化在65℃时水解活性可进一步提高。还有将超高温水解作为一个专门的反应器,对厌氧消化进行处理研究。 高温可以比中温产能多,但高温需要更多的能量,在实际情况中加热所需的能量往往与多产出的能量差不多。虽然沼气产量和生物反应动力学都表明高温消化更有优势,但理想的条件决定于底物类型和使用的系统情况。 pH值 产甲烷菌对pH值的要求非常严格,pH值的微小波动有可能导致微生物代谢活动的终止。在发酵初期由于产生大量有机酸,若控制不当容易造成局部酸化,延长发酵周期,进而破坏整个反应体系。研究发现pH值为~范围内,水分含量为90%~96%时产甲烷速率较高;pH值低于或高于时,产甲烷菌可能会停止活动。 一般说来酸化相对保持略偏酸性,产甲烷相需要略偏碱性,但没有一个绝对合适的量,只需系统能够保持稳定高效便是最佳状态。pH值是厌氧消化过程的重要监测指标和控制参数。 抑制 厌氧消化过程中抑制作用非常普遍,包括pH抑制、氢抑制、氨抑制、弱酸弱碱抑制、长链脂肪酸(VFA)抑制等。 许多学者都研究了厌氧消化中氨抑制的问题。当氨氮浓度从740mg/L至3 500mg/L时,葡萄糖降解速度急剧下降,可以认为氨积聚对糖酵解过程有一定的抑制作用。Sung等研究了以有机固废为底物的常温厌氧消化过程中氨氮浓度对甲烷产气量的影响,常温消化当总氨氮浓度(TAN)从依次升至、、、时,反应器内呈现慢性抑制的现象。TAN为或时,甲烷产量分别降低39%和64%。Fujishima等研究了常温下污泥含水率对厌氧消化的影响,发现污泥的含水率低于91%时甲烷产量减少,这主要由于系统中高氨含量对氢营养甲烷菌的抑制作用。 Salminen指出渗滤液回流与pH值调节相结合可以降低酸积累的抑制效应,加速消化降解速率。然而当系统中活性产酸菌和产甲烷菌数量较少时,回流渗滤液会引起VFA积聚。Clarkson和Xiao对废报纸进行厌氧消化的研究发现,水解反应是其中限制性步骤,高浓度的丙酸盐对其具有抑制作用。 搅拌 当消化底物为固态时,水解通常成为整个反应的限制性阶段。很多经典中强调了消化过程中应充分混和搅拌以促进反应器中酶和微生物的均匀分布。然而近年来有试验表明降低搅拌程度可以提高反应器的效率。Vavilin .常温消化下搅拌强度的,试验表明当有机负荷偏高时,搅拌强度加大会导致反应器运行失败,低强度搅拌是消化过程顺利完成的关键;当有机负荷偏低时,搅拌强度对反应无明显影响。由此Vavilin .提出搅拌阻碍反应器中甲烷区形成的假设,认为甲烷区的形成对抵抗酸化过程中产生的抑制起重要作用。在此基础上他提出了均质柱形反应器的二维分布式模型(2D distributed models),模型基于以下假设:在维持产甲烷菌繁殖代谢处于较优水平的前提下,反应器中甲烷区所占空间存在一个最小值。通过对消化过程的模拟,认为有机负荷高时,反应初始阶段甲烷区与产酸区在空间上分离是固废物转化为甲烷的关键因素,而初始阶段甲烷区中生物量的多少则是这些活性区保留的决定性因素。此时如果高强度搅拌,甲烷区由于VFA的抑制作用会逐渐萎缩直至消失。然而当有机负荷偏低时,大部分甲烷区均能幸存并逐步扩大到整个反应器。 Stroot等学者认为剧烈搅拌会破坏微生物絮团的结构,从而打乱了厌氧体系中有机体间的相互关系。一个连续运转的消化器在启动阶段应逐步增大有机负荷以避免运转失败。当产甲烷阶段是限制性反应时高强度搅拌并不合适,因为产甲烷菌在这种快速水解酸化的环境中很难适应,因此在启动阶段应采取适量搅拌。如果水解阶段为限制性反应,此时反应器内底物浓度较大,高强度搅拌对水解起促进作用。因此为达到有机物厌氧转化的最佳条件,应综合考虑搅拌所带来的积极和负面影响。 预处理 根据现有的研究发现,固体厌氧消化的速度较慢,对固体废物采用物理法、化学法、生物法等预处理可以提高甲烷产气量。Liu等人通过对消化底物进行240℃的蒸汽热处理5分钟,使甲烷产气率提高一倍,最终的甲烷产量增加40%。木质素和纤维素由于其本身结构,是公认的难降解物质,也是很多厌氧消化过程中的限制性因素。Clarkson等对废报纸进行厌氧消化研究,发现碱预处理可以显著提高废纸的可生物降解性,但延长浸泡时间或增大反应温度并不能提高转化率。 Hartmann等在传统的厌氧反应器前端设计了一个生物活性反应器,对厌氧消化进行预处理研究。该反应器用于68℃对底物进行超高温水解,这种反应器分离的设计是为了更大程度降解有机物为VFA,从而获得更高的产气量,同时超高温反应器可以有效去除氨的影响。结果表明VS去除率为78~89%,产气量640~790mL/g。超高温反应器中氨负荷降低7%。 对固态厌氧消化底物的物理和化学预处理研究较多,对生物预处理的研究则较少。Peter等从高温反应器中分离到能分解有机固体废物的嗜温微生物,用该微生物对污水污泥进行预处理,在1~2d内近40%的有机物被分解,而且与没有经过该预处理相比,厌氧消化过程中沼气产量提高50%;Ejlertsson研究表明,在消化开始阶段进行间歇曝气能有效去除易降解的固废,克服高浓度VFA带来的抑制;Mshandete等研究了纸浆厌氧发酵系统中,启动阶段进行9h堆肥预处理后甲烷产量提高26%;Katsura和Hasegawa进行了类似的预处理研究,对污泥进行微好氧热处理后甲烷产量提高50%。研究者认为高温好氧菌分泌的胞外酶比一般蛋白酶在溶解污泥方面更具活性。 3 厌氧消化工艺 厌氧消化处理固体废物,通过技术革新逐步形成了以湿式完全混合厌氧消化、厌氧干发酵、两相厌氧消化等为主的工艺形式。 湿式完全混合厌氧消化工艺(即湿式工艺)的最早也最为广泛。此工艺条件下固体浓度维持在15%以下,其液化、酸化和产气3个阶段在同一个反应器中进行,具有工艺过程简单、投资小、运行和管理方便的优点。这种工艺条件下浆液处于完全混合的状态,容易受到氨氮、盐分等物质的抑制,因此产气率较低。 厌氧干发酵又称高固体厌氧消化,在传统的厌氧消化工艺中固体含量通常较低,而高固体消化中固体含量可达到20%~35%。高固体厌氧消化主要优点是单位容积的产气量高、需水量少、单位容积处理量大、消化后的沼渣不需脱水即可作为肥料或土壤调节剂。随着固体浓度的加大,干发酵工艺中需设计抗酸抗腐蚀性强的反应器,同时还得解决干发酵系统中输送流体粘度大以及高固体浓度带来的抑制问题。两相厌氧消化工艺即创造两个不同的生物和营养环境条件,如温度和pH等。Ghosh最早提出优化各个阶段的反应条件可以提高整体反应效率,增加沼气产量,从而提出了两相厌氧消化。动力学控制是两相系统促进相分离最常用的手段,根据酸化菌和产甲烷菌生长速率的差异来进行相分离。还有一些技术可促进厌氧系统的相分离,如滤床在处理不溶性的有机物时可用来达到相分离。渗析、膜分离和离子交换树脂等也可用于相分离。 大多数观点认为,采用相分离技术创造有利于发酵细菌的生态环境,避免有机酸的大量积累,会提高系统的处理能力。Ghosh等利用厌氧消化处理垃圾衍生燃料(RDF),对比了单相式和两相式反应器的处理效果,发现两相消化比传统单相式反应器,甲烷产量提高20%左右。Goel等人对茶叶渣进行两相厌氧消化研究,发现每去除1kgCOD,平均产气量为,COD去除率93%,甲烷含量73%。 两相厌氧工艺的主要优点不仅是反应效率的提高而且增加了系统的稳定性,加强了对进料的缓冲能力。许多在湿式系统中生物降解不稳定的物质在两相系统中的稳定性很好。虽然两相工艺有诸多的优点,但由于过于复杂的设计和运行维护,实际应用中选择的并不多。目前为止,两相消化在应用上并没有表现出明显的优越性,投资和维护是其主要的限制性因素。4 结语 Edelmann利用生命周期(LCA)认为,厌氧消化是最适宜的有机固废处理方法。有机固废的厌氧消化技术已引起国内外的广泛关注,它们在消纳大量有机废物的同时,可获得高质量的堆肥产品和沼气,实现生物质能的多层次循环利用。 我国目前在有机垃圾厌氧消化工程应用方面的研究很少,厌氧消化的研究主要集中在水处理方面。各种厌氧发酵工艺实际应用中所存在的最大问题是规模化运行的自动化程度较低,技术装备差。因此,对厌氧消化的最佳生物转化条件、生态微环境以及设计完善的过程控制系统等方面,还需要进一步深入研究,以达到最佳的处理效果。 文献1 Borja R,Rincon B,Raposo F et al.Kinetics of mesophilic anaerobic digestion of the two-phase olive mill solid waste[J].Biochemical Engineering Journal,2003(15)2 Ghosh, S,Henry ,Sajjad A et al.Pilot-scale gasification of municipal solid wastes by high-rate and two-phase anaerobic digestion[J].Water Science and Technology,2000(3) 3 Hinrich Hartmann,Birgitte K. Ahing.A novel process configuration for anaerobic digestion of thermophilic post-treatment[J].Biotechnology and bioengineering,2005(7)4 Peter F. Pind,Irini Angelidaki,Birgitte . Dynamics of the Anaerobic Process: Effects of Volatile Fatty Acids[J].Biotechnology and Bioengineering,2003(7)5 Ejlertsson J,Karlsson A,Lagerkvist A et al.Effect of co-disposal of wastes containing organic pollutants with municipal solid waste-a landfill simulation reactor study[J].Adv Environ,2003(7)

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镁法海绵钛爬壁钛生成量的初探沈俊宇(遵义钛业股份有限公司 贵州省 563004)摘要:在海绵钛的还原生产过程中,反应器的上部器壁会生成大量环状的爬壁钛,一炉产品爬壁钛的生成量少则500 kg左右,多则达800至1000 kg,爬壁钛不仅产品取出困难,增加操作人员劳动强度,而且其质量较差,经济损失大。本文分析了海绵钛爬壁钛的形成机理及生产过程中爬壁钛增多的原因,提出了还原中后期最大加料速度限制,以缓解反应剧烈程度和控制反应液面高度在1#范围内小幅波动,防止形成新的活性中心,是生产过程中减少爬壁钛生成量的主要途径。关键词:海绵钛 爬壁钛 生成量 加料速度 反应液面高度A Study the Production of the Titanium on Walls Produced in the Process of Sponge Producing by Magnesium ProcessJunyu,Shen(Zunyi Titanium 563004)Abstract:A quantity of annular titanium will be produced on upper walls of reactors during the reduction and distillation。The production per batch is from 500kg to 800 or 1,000kg. It is difficult for operators to take products out ,and also influences the quality .Therefore ,the titanium on walls not only strengthens the labor intensity ,but also causes a big loss The paper analyzes the formation mechanism of the titanium on wall and reasons why its production order to ease the strong reaction,make the liquid level in reaction waves no more than 1’’and prevents the formation of new active centers ,the paper introduces a main method to reduce the production of the titanium on walls,that is to retrict the speed in mid or late period of reduction and sponge the titanium on walls production feed speed liquid level in reaction 1 前言在海绵钛的还原生产过程中,反应器的上部器壁会生成大量环状的爬壁钛,如图1所示。爬壁钛会导致以下不良后果: 第一,由于目前使用双法兰反应器,反应器上部热损失较大(上部有三圈水套,反应器约300 mm高度在加热炉外),上部爬壁钛中的氯化镁很难被蒸发出去,使爬壁钛中含有较高的杂质元素氯,剥取产品时会看到反应器口部(爬壁钛的最上部)粘有大量的镁和氯化镁。第二,海绵钛还原、蒸馏反应器为铁制反应器,由于爬壁钛在反应器器壁上粘附较强,加之双法兰反应器上部热损失大,为保证反应器上部温度,蒸馏期间加热炉1#、2#加热电阻丝送电频率高且时间长,致使爬壁钛普遍有发亮现象,分析结果显示杂质元素铁含量较高。第三,爬壁钛在反应器上部空间极易被泄漏进的空气污染,使产品中杂质元素氮、氧含量较高。由表1可看出,产品分析爬壁钛质量级别基本上在3—5级(极少部分在2级以上),同时,也有少部分因杂质元素过高成为等外品。一炉产品爬壁钛的生成量少则500kg左右,多则达800至1000 kg,经济损失较大。另外,爬壁钛过多也给产品取出带来困难,增加操作人员劳动强度。为了减少爬壁钛生成量,降低损失,我们进行了控制液面高度及调整料速试验。表1 2007年下半年爬壁钛质量统计表分析批数(批) 2级品批数(批) 3~5级品批数(批) 等外品批数(批) 2级品影响因素 3~5级品、等外品影响因素75 12 51 12 HB、Fe、Cl、O、N HB、Fe、Cl2 爬壁钛形成机理镁还原TiCl4主要反应为:TiCl4+2Mg=Ti+2MgCl2,在还原反应刚开始时,加入的TiCl4大部分气化,发生气相TiCl4—气相Mg或气相TiCl4—液相Mg反应,同时也有一部分TiCl4液体未来得及气化,进入液镁中,发生液相TiCl4—液相Mg间的反应。还原刚开始在反应器铁壁和熔镁表面夹角处上,一旦有钛晶粒出现后,裸露在熔镁面上方的钛晶体尖峰或棱角便成为活性中心。[1] 镁还原TiCl4主要在此活性中心上进行。液镁靠表面张力沿铁壁和钛晶体毛细孔上爬,被吸附在活性中心上,与气相TiCl4反应生成最初的海绵钛颗粒。随着反应的进行,生成的海绵钛颗粒依赖其与反应器壁的粘附力和熔体浮力的支持沿反应器壁在熔体表面逐渐长大,并浮在熔体表面。随着生成的海绵钛块增厚、增大,加之排放氯化镁,失去熔体浮力支持的海绵钛块体大部份就会沉落在熔体底部,这样在反应器器壁上,将有环状海绵钛粘附在其上,其实,这部分也是最初的爬壁钛。另外,在还原反应初期,液镁有很大的蒸发表面,而空间压力较低,故镁具有很大的蒸发速度。还原反应中期,反应温度较高和对反应器底部加热时,也会有部分镁蒸发。镁蒸气挥发后,冷凝在反应器器壁和大盖底部,与气相TiCl4反应也会生成部份爬壁钛。海绵钛块沉落熔体底部后,熔体表面会重新暴露出液镁的自由面,还原反应将恢复到较大的速度。随着反应的进行,在熔体表面会重新生成海绵钛桥,通过排放氯化镁,钛桥被破坏,海绵钛块靠自重下沉,又为下一层海绵钛生长创造条件,爬壁钛也在这一过程中逐渐形成,还原反应如此周而复始进行,直至镁的利用达到65%—75%之后。3 生产中爬壁钛增多原因分析中后期加料速度随着还原反应的进行,特别是进入中期后,加料速度逐渐增加,反应进行的非常剧烈,熔体表面反应区中心部最高温度可达1200℃以上,而镁的沸点仅1105℃,此时镁处于沸腾状态。加之目前还原操作料速按玻璃转子流量计实际刻度与自动加料系统对照进行加料,因玻璃转子流量计出厂时是用水标定,当被测介质改为TiCl4时,其修正系数,经计算应为。当玻璃转子刻度显示最大加料量为150 kg /,实际料速已达160~170 kg /。这样更加剧了反应的剧烈程度,沸腾的液镁将不断吸附在最初反应器壁上已形成的少量环状爬壁钛上,通过钛晶体毛细孔上爬,与气相TiCl4反应生成新爬壁钛,使原环状爬壁钛增多、增厚。另外,由于反应剧烈程度增加,也加剧了液镁的气化,液镁蒸气挥发后,冷凝附着在反应器器壁上部和大盖底部,与气相TiCl4反应生成爬壁钛,这些爬壁钛主要粘附在反应器器壁上部和大盖底部。因此,最大料速持续的时间越长,生成爬壁钛也就越多(表2)。表2 部分大料速爬壁钛生成量统计表最大料速(kg /) 持续的时间(h) 爬壁钛占毛产量比例(%)生产炉-1 155~165 35 生产炉-2 145~155 40 生产炉-3 155~165 36 生产炉-4 155~165 40 生产炉-5 155~165 35 反应液面高度反应液面高度太低、波动范围过大会增加爬壁钛生成量,其原因如下:第一,当反应液面高度过低时,TiCl4距液镁表面间距面相对较远,发生液相TiCl4—液相Mg间的反应相对减少,气相TiCl4与镁蒸气反应相对增加,从而增加爬壁钛生成量。第二,因未定时、定量准确排放MgCl2,反应液面高度大幅上下波动,易在钛晶体活性中心之外,形成新的活性中心,液镁靠表面吸引力沿铁壁和钛晶体孔隙上爬,被吸附在活性中心上,这样在反应器壁上会粘附形成新的爬壁钛。因此,不控制好液面高度,及时准确排放MgCl2,也将增加爬壁钛的生成量(表3)。表3 反应液面高度大幅波动量统计表反应液面高度波动范围 爬壁钛占毛产量比例(%)生产炉-6 1#~2# 生产炉-7 1#~2# 生产炉-8 1#~2# 生产炉-9 1#~2# 生产炉-10 1#~2# 生产炉-11 1#~2# 措施通过上述分析,可以知道爬壁钛是海绵钛生产过程中必然要形成的,但其生成量是可以控制的,因此,我们对加料速度以及反应液面高度进行了调整。结合生产实践,采取两项措施:第一,我们对部分处于通风不好而影响散热的炉子还原中期最大加料速度限制在135~140 kg /,以缓解反应剧烈程度,特殊炉次,因反应温度太低,可以适当提高至160~170 kg /,但持续时间不能太长,最多3~4 h;后期最大料速限制在105~110 kg /。第二,控制反应液面在1#范围内小幅波动,防止形成新的活性中心,以达到降低爬壁钛生成量的目的(表4)。表4 调整料速及排放MgCl2制度试验对比表料速及排放MgCl2制度 平均爬壁钛占毛产比例(kg) 平均钛坨重量(kg) 平均加料时间(h) 中期平均最大料速(kg /) 后期平均最大料速(kg /)调整前 5291 89 160 120调整后 5483 87 138 107从表4的统计数据可以看出,通过控制最大料速以及控制好液面高度及时准确的排放MgCl2,产品生成的爬壁钛占毛产比例大大下降,调整前平均爬壁钛为%,调整后平均爬壁钛%,平均下降%。在进行调整料速试验期间,对生产炉-59一炉产品还原中期加料再次进行提高料速到155~165 kg /试验,结果爬壁钛增至占毛产量的%,从这点也证明了加料速度对爬壁钛形成的影响。此外,调整前,钛坨平均重5291 kg,调整后,钛坨平均重5483 kg,平均毛产重量未受影响;调整前平均加料时间89小时,调整后平均加料时间87小时,加料时间也略有减少。试验在降低爬壁钛生成量的同时,缩短了还原生产周期,降低了还原电耗,取得了较好的效果。5 结论对处于通风不好而影响散热的炉子还原中期最大加料速度限制在135~140kg /,后期最大料速限制在105~110 kg / 控制反应液面高度在1#范围内小幅波动。本试验在巩固海绵钛钛坨产量的情况下,降低了爬壁钛生成量,试验取得了效果,为进一步研究探索海绵钛爬壁钛生成量打下了基础。参考资料[1] 莫畏, 邓国珠 ,罗方承 . 钛冶金[M].版次(第二版).北京:冶金工业出版社,1998:281-293

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