第一篇：水煤漿技術進展探析論文

國內水煤漿在電站鍋爐、工業鍋爐、工業窯爐中的應用已有很多成功的范例。近年來，燃燒用水煤漿技術已被成功移植到氣化水煤漿領域，極大地改善了化工合成企業的生產技術指標，提高了企業的經濟效益。截至2010年底，全國燃燒用水煤漿的燃用量已突破3000萬t，氣化水煤漿用量達到8000萬t以上。隨著以水煤漿氣化為龍頭的煤化工產業的快速發展，氣化水煤漿的應用規模將保持強勁的增長勢頭。過去10a中國水煤漿技術及工業應用已向縱深發展，如擴大難以制漿煤種的應用，實現產業化生產，污泥制漿，燃燒水煤漿技術向氣化領域移植等。

1擴大制漿煤種

隨著水煤漿技術的發展及應用規模的不斷擴大，原有易于成漿的煤種，主要是中等變質程度的煉焦煤，包括焦煤、肥煤，兩者的資源儲量均較低。在制漿前需洗選加工制取洗精煤以降低其灰分，提高了水煤漿熱值，增加了制漿成本。

為了保持煉焦工業的可持續發展，合理利用煉焦煤，降低水煤漿生產成本，必須采用不需要洗選的動力煤制漿。神華集團為了擴大神華煤的利用范圍，委托國家水煤漿工程技術研究中心對神華煤制取高質量分數水煤漿的可行性進行了大量基礎及工業生產的實驗研究。表1～表4分別為煤的工業分析，元素分析，灰成分分析以及灰熔融性、燃點和密度分析。此外，還對神華煤的煤巖顯微組分、煤的表面性質進行了研究。神華煤具有低灰、特低硫、中高發熱量、化學反應活性優良等特點，是優良潔凈的動力用煤品種之一。但神華煤的變質程度較低，其內水含量、O含量和O/C原子比高、可磨性較差，屬于難成漿的煤種。灰組成中CaO和Fe2O3含量偏高，SiO2含量和Al2O3含量偏低，灰熔融性ST低于1250℃。

根據煤炭成漿性模型和評定煤成漿性指標D與煤的內在水分和可磨性指數的最優回歸方程:D=7.5+0.5Mad－0.05HGI，D值越大越難成漿。結合上述各表數據經計算可知神華煤屬于難成漿煤種。通過配煤和煤的改性、專用添加劑研制和制漿工藝調整，使神華煤能夠制出高質量分數水煤漿。通過實驗室研究、半工業實驗和工業性試生產及工業性燃燒實驗，取得了巨大的技術性突破。目前，神華煤制取燃燒用高質量分數水煤漿的生產廠已達5座，總生產能力已近千萬噸。表5為神華煤制備高質量分數水煤漿工藝技術應用情況。

2生物質水煤漿研究及應用

隨著中國城市經濟的發展及人口不斷增長，環境污染愈加嚴重。全國每年廢水排放量約為400多億t，年排放城市污水污泥(干)約為550萬～600萬t。預計污泥排放量將以10%的速度遞增。由于含有一定量的有機質，國內城市污泥利用途徑及所占比例大致為農業利用44.83%、土地填埋31.03%、混合填埋3.45%、焚燒3.45%、綠化3.45%、未處理13.79%。雖然農用比例較高，但由于污泥中含有重金屬，均高于農耕土壤中的含量，如大量和長期使用會影響人類健康。工業廢棄物的排放也對環境造成污染，如造紙黑液，其年排放量約40億t，已成為制約造紙行業發展的嚴重問題。

將城市污泥與造紙黑液作為水煤漿原料既節省了污泥干燥消耗的大量能源和高額黑液處置費用，又降低了水煤漿生產成本。國家水煤漿工程技術研究中心對利用污泥及造紙黑液制取生物質水煤漿作了系統研究。首先為了脫除城市污泥的臭味、改善污泥煤漿的成漿性、增加污泥的配入量，對污泥進行了改性處理。污泥經堿化處理可明顯改善其物化特性，提高其穩定性。經多次篩選，發現利用堿性造紙黑液中含有的木質素作為改善水煤漿的分散劑，可以節省添加劑的用量，最終實現以廢治廢的效果。

經實驗室各種實驗條件的研究、專用添加劑的制備、污泥煤漿工業放大生產實驗和污泥煤漿燃燒實驗發現:

(1)實驗室研究以兗州煤為原料加入20%改性污泥制得質量分數為64.4%、表觀黏度1200mPas、發熱量大于16747.2kJ/kg、平均粒徑為50μm的污泥水煤漿。

(2)采用分級研磨制漿工藝，在工業生產條件下驗證了實驗室的研究結果。

(3)制漿成本核算表明:污泥煤漿可100%節約用水;節約添加劑成本40%～50%;制漿成本降低21.88%。此外節省了城市污泥和造紙黑液的環境治理費用。

(4)污泥煤漿在工業鍋爐中燃燒實驗結果表明:鍋爐負荷可在45%～100%下連續調節，燃燒效率98.66%。

3氣化水煤漿領域推廣燃燒用水煤漿生產技術

由于原德士古氣化水煤漿制漿技術難以適應中國的煤質特性，在提高水煤漿質量分數方面有困難，尤其是低變質煤種制氣化水煤漿，目前德士古制漿技術很難達到60%以上的質量分數，從而影響了氣化技術指標和經濟指標。國家水煤漿工程技術研究中心對兗礦魯南化肥廠制漿工藝特點進行了技術分析，并結合其擁有的國家專利和低質煤制漿經驗，對其原有的水煤漿制漿工藝進行了技術改造，實現了提濃的預期目標。

魯南化肥廠年產80萬t尿素、20萬t甲醇，以神木煤為制漿原料，日處理煤量2000t，采用棒磨制漿工藝。圖1為魯南化肥廠棒磨制漿工藝。由表7可以看出，原魯南水煤漿粒度級配不合理、平均粒度偏大，從而影響成漿質量分數。

根據低階煤成漿特性和堆積效率理論，采用國家水煤漿工程技術研究中心的分級研磨級配制漿工藝專利技術。圖2為分級研磨級配制漿工藝。表8為魯南化肥廠制漿工藝改造后實際生產運行結果與原有工藝對比。由表8可見，分級研磨級配制漿工藝的水煤漿質量分數在煤種、添加劑及用量相同條件下，制漿質量分數可提高3%～5%，系統產能提高30%以上。按水煤漿質量分數提高3%計算，每生產1000m3(CO+H2)比煤耗降低30kg煤炭，比氧耗降低30m3，極大地改善了水煤漿氣化的各項經濟技術指標。

4結論

近10a來，水煤漿技術在中國已取得了巨大進展。分級研磨制漿工藝已推廣至多家單位應用，經濟與社會效益十分顯著，僅2009—2010年共生產代油水煤漿150萬t，實現代油62萬t;代煤燃燒水煤漿256萬t，節煤38萬t。兗礦魯化、山西豐喜等四家煤化工企業的水煤漿氣化改造項目已完成和投產，按水煤漿質量分數提高3%，年節煤9萬t，節氧9000萬m3，直接經濟效益1.03億元/a。

由于成功開發低階煤制漿工藝和投入商業運營，填補了低階煤制高質量水煤漿在國際和國內的技術空白，促進了國內煤炭資源合理利用。同時，對產業轉型、節能減排的實施具有重要的推動作用。

第二篇：口腔醫學技術進展論文

新材料新技術帶著口腔往前沖

眾所周知，牙體、牙列缺損、牙列缺失和畸形是人類的常見病、多發病，其主要病因是由齲病、牙周病、外傷、腫瘤和先天畸形引起的。尤其齲病，是危害人類健康的三大疾病之一，也是形成牙體、牙列缺損和缺失的主要原因。據有關統計，我國患齲者齲均為2.47顆牙，總平均齲患率為37.3%。需要治療的人數甚多。因為各種原因引起的牙列缺損，需要義齒修復者眾多。尤其隨著我國人口老齡化，牙體、牙列缺損和缺失病人的比例將日趨增多。所以，口腔修復工作者面臨著越來越艱巨的任務，要盡快培養大批具有一定專業水平和業務能力的口腔修復工作人員，以滿足社會的需要。

口腔醫學技術是近年來發展迅速的學科，隨著現代科技的發展而迅速發展，涉及到眾多學科，與口腔組織學、解剖生理學、口腔生物力學、材料學等密切關聯，由此產生了新的修復方法和技術。二十一世紀的修復技術發生了很大的變化，許多新技術，新方法，新材料都逐步登臺。如計算機輔助設計與輔助制作完成修復體技術（CAD/CAM）；人工種植技術；激光在修復的應用；鑄鈦技術；精密鑄造技術；烤瓷在、鑄瓷技術、全瓷技術等。這些都深刻的影響到口腔醫學技術的發展。

隨著科技的進步，無論是塑料、不銹鋼的出現，還是鑄造技術、微波技術、激光技術及計算機科學的出現，不僅極大改變了人們的社會生活，也同樣促進了口腔醫學技術的發展。隨著人們物質文化水平的提高及科學技術的發展進一步，與信息科學、材料科學、計算機學、機械學及生物醫學緊密結合，口腔醫學技術的發展將更為迅速，高科技已廣泛促進了口腔醫學技術的發展，特別是人工種植牙技術的發展以及計算機輔助（CAD）與計算機輔助制作（CAM）及復合材料的出現與應用，從根本上改變了人們的常規的修復觀念與修復方法，從這些技術的進一步完善，還將進一步促進口腔醫學技術的發展。

口腔醫學技術的發展與高科技的發展緊密相關，鑄造支架及鑄造冠技術改變了鍛造絲及錘造冠的修復技術。其后各種技術的涌現，如金屬烤瓷技術以及延伸的全瓷技術使修復效果發生了很大的變革。精精密附著體技術，如套筒冠技術，栓道技術，球帽技術，磁附著體技術的應用，提高了修復質量，為口腔醫學技術向社會化，工業化發展創造了條件，而人工種植牙技術則從根本上改變了修復方式與觀念，又極大的促進了以各種修復技術的發展，使各種修復附著體技術的應用更加規范化，也更為普遍。

激光在口腔醫學技術領域中的應用，從最開始牙齦軟組織的手術，押題脫敏，發展到激光焊機的成功應用，并逐漸向口內直接焊接以及激光預備基牙及激光測量獲取共同就位道，在口腔醫學技術領域顯示了廣泛前景。隨著研究的進一步深入，激光在口腔醫學技術的廣泛應用也必將影響和促進口腔醫學技術的飛速發展。

當然口腔材料的發展也將極大地促進口腔醫學技術的發展。

材料學是對口腔醫學技術發展影響最大的學科之一，無論是從鈦材的應用時種植技術的成功及鈦支架義齒的應用，還是從甲基丙烯酸甲酯到復合樹脂的應用，以及從烤瓷材料的應用到可鑄造陶瓷材料及可切割陶瓷的應用，口腔應用材料學的發展對口腔醫學技術修復質量的提高起到過不可取代的作用。而納米陶瓷的發展，特別是納米材料在口腔修復的應用，將使材料的生物相容性、強度、韌性、以致重量、耐腐蝕性都極大的該善，必將極大的推動口腔修復的發展，有望

成為理想的口腔修復材料。而金屬材料表面氧化膜的生物改性則增強材料的生物相容性，能獲得更多的生物性修復材料，將使仿生修復成為可能。

鈦在口腔醫學技術中的應用①固定義齒：純鈦的力學性能接近Ⅲ型金合金，適合冠橋修復。鈦冠的加工方法可以用鑄造方法也可用鍛造的方法。有報道鑄造鈦冠的適合性高于鎳基合金全冠。鈦冠橋鍛造的方法是用電火花蝕刻機械加工。②可摘局部義齒:純鈦及鈦合金制作局部可摘義齒支架時鑄造后線性收縮率為

1.8%-2.0%，比鈷鉻合金小，因此具有更好的適應性。純鈦的力學性能較目前常用的鈷鉻合金低，因此在局部義齒支架時，其厚度要高于鈷鉻合金才能達到支架的性能要求，③鈦烤瓷修復：鈦底層冠加工方法有：機床加工、電火花蝕刻、CAD/CAM和鑄造加工。前三種屬于冷加工，對鈦及鈦合金的理化性能影響較小。④牙頜畸形矯治: 鈦合金正牙絲彈性模量低，強度適中，具有良好的回彈性，可多次產生溫和、持久的矯正力，這種矯正力適合生理要求。鈦合金是制作正牙絲較為理想的材料。另外還可用植入顱面骨中的純鈦種植體作頜外支抗，矯正頜骨錯位畸形。純鈦具有優良的生物學性能，由于其強度高，韌性好，比重僅是不銹鋼的一半等優點，優于金合金、鈷鉻合金，更適合制作支架。鈦支架義齒質輕而強度好，其生物相容性好，與口腔軟硬組織均無反應，支架在口內無味，不變色，不過敏，無毒。與采用傳統的鈷鉻合金比較，純鈦支架（托）義齒更加堅固、更薄，重量明顯減輕，金屬對粘膜組織無刺激，患者感覺更舒適，也更有利于咀嚼功能的恢復和口腔組織的保健。特別是全口義齒中應用更是優點突出，患者戴義齒后沒有沉重感。

鈦及鈦合金的鑄造傳統失蠟鑄造技術制作鈦修復體不易取得成功，因為鈦非?；顫?，高溫下極易與大氣中或包埋料中的多種元素反應。所以，鈦的鑄造需要有特殊的熱源、專用的 模型材料以及防止鈦表面污染的儀器設備。牙科專用鑄鈦機的溶解氛圍有：真空方式和惰性氣體保護法。惰性氣體分別是氬氣和氦氣。熔解方式有：高頻感應方式和弧熔解法。鑄造方法有：差壓式鑄造法、加壓鑄造法及離心鑄造法。差壓式鑄造法是利用熔金室和鑄造室的壓差使鈦及鈦合金鑄入鑄型腔內的方法。加壓鑄造法是在較低壓力的惰性氣體的保護下熔解鈦料，當熔化的液體鈦及鈦合金流到鑄道口時，從液體鈦及鈦合金的表面加以較高的壓力，使液體鈦鑄入鑄型腔內。此外，鑄鈦使用的金屬坩堝、氧化鋁坩堝和高密度石墨坩堝。金屬坩堝多為銅制坩堝，且多用弧熔解方式。鑄鈦需鑄鈦用包埋料。在鑄鈦過程中還注意: 熔模的厚度不宜少于0.7cm，排氣道的設置、鑄道的設置、鑄型的形式、鑄型烘烤焙燒的溫度及鑄造時鑄型的溫度要求、鑄型的冷卻方式，鑄件的表面處理方法等也與鈷鉻、鎳基等合金相同。

從以上的一系列的新技術新材料中不難發現口腔醫學技術的前進離不開新的技術新的材料的不斷突破。所以有了新的技術，新的材料口腔醫學技術想不進步，想不發展都難啊。

第三篇：水煤漿燃燒技術綜述

水煤漿燃燒技術綜述

高飛、邵海龍、張德強、李曉東

一、背景 1.水煤漿的概念

水煤漿是由大約65%的煤、34%的水和1%的添加劑通過物理加工得到的一種低污染、高效率、可管道輸送的代油煤基流體燃料。它改變了煤的傳統燃燒方式，顯示出了巨大的環保節能優勢。尤其是近幾年來，采用廢物資源化的技術路線后，研制成功的環保水煤漿，可以在不增加費用的前提下，大大提高了水煤漿的環保效益。在我國豐富煤炭資料的保障下，水煤漿也已成為替代油、氣等能源的最基礎、最經濟的潔凈能源。2.水煤漿的發展

水煤漿是70年代興起的新型煤基液體燃料，由65%的煤、34%的水和1%的化學添加劑，經過一定的工藝流程加工而成，其灰分及含硫量低，燃燒時火焰中心溫度較低，燃燒效率高，煙塵、SO2及NOX排放量都低于燃油和燃煤。許多國家基于長期的能源戰略考慮，將其作為以煤代油的燃料技術進行研究、開發和儲備，且已實現商業化使用。

我國的水煤漿研究工作起步于70年代末，80年代初，與國外同步，直接原因是國際上爆發的石油危機，使各個國家都在尋找以一種代替石油的新能源。而中國是一個富煤、少氣、貧油的國家，因此我國一直致力于水煤漿的研發工作，并于1983年5月攻關研制出了第一批水煤漿試燃燒成功。近年來，我國的水煤漿制備技術和燃料技術發展很快，并達到了國際水平，先后完成了動力鍋爐、電廠鍋爐、軋鋼加熱爐、熱處理爐、干燥窯等爐窯燃用水煤漿的工程試驗。在環保產業的高科技領域，我國的大部分技術、產品均落后于國際先進水平，而水煤漿是一個例外，中國的水煤漿技術優先于國外，這種新能源在中國的能源戰略中占有非常重要的地位。

目前水煤漿技術已被列為我國能源發展重點推廣技術，也是煤炭工業潔凈煤技術優先發

[1]展重點技術之一?！?01-2017年中國水煤漿行業發展前景與投資預測分析報告》指出，我國是一個富煤少油的國家，水煤漿作為新型代油環保燃料，正被越來越多的企業所認識，采用水煤漿技術進一步改善煤炭企業的產品結構，提高煤炭企業經濟效益。水煤漿技術還可以解決一些燃煤企業環保及工藝過程調節的問題。而且可以利用工廠有機廢水（如造紙黑液）制成水煤槳燃燒。因此水煤漿技術是當前較現實的，也是21世紀最有市場的潔凈煤技術。從長遠來看，隨著國民經濟的發展，我國液體燃料供需矛盾將進一步加大，環境對燃料的約束也進一步加強，水煤漿的使用量將逐步加大；而隨著水煤漿技術的進一步提高將會使其社會效益更加明顯，經濟效益得到改善。因此，水煤漿的應用前景非常廣闊。

3.發展水煤漿燃燒技術的意義

（1）替代石油，合理利用我國能源資源

由于水煤漿具有同石油一樣的流動和霧化特性，因此，以水煤漿替代石油可以利用原有設備，改動工作量很小，投資小。（2）解決煤炭運輸問題

我國煤炭資源豐富，但地區分布極不平均，北煤南運和西煤東運的局面將長期存在?？胯F路運輸既增加了鐵路的負擔，又對沿途環境造成了污染。發展水煤漿進行管道運輸將在很大程度上緩解能源運輸的壓力和污染問題。（3）降低煤利用過程中的污染

制備水煤漿的原料煤是經過洗選的，含灰量和含硫量都大為降低，燃燒后產生的飛灰和SO2都比一般的燃煤鍋爐低。同時由于水煤漿中的水分在燃燒時具有還原作用，理論燃燒溫度也比相同煤質的煤粉燃燒低200℃左右，因此可以在一定程度上降低NOX的排放量。

二、水煤漿的特性 水煤漿作為一種替代燃料，除了具有原有煤的特性，如發熱量、灰熔性、各組分含量外，還具有一些特殊的性質要求。（1）水煤漿的濃度

水煤漿的濃度是指固體煤的質量濃度，它直接影響到水煤漿的著火性能和熱值。濃度越大，含水量越少，就越容易點燃且發熱量高。但濃度的提高會影響到水煤漿的流動性，通常根據其實際需要和煤質特性，將濃度控制在60－75%之間。（2）水煤漿中煤的粒度

水煤漿中煤的粒度對水煤漿的流變性、穩定性以及燃燒特性影響很大，同時合理的粒徑分布還有利于達到較高的水煤漿濃度。一般情況下，煤炭的最大粒徑不超過300um，且小于200目（74um）的顆粒含量不小于75%。（3）水煤漿的流變特性

流變性用于描述非均質流體的流動特性，它是影響水煤漿儲存的穩定性輸變的流動性、霧化及燃燒效果的重要因素，一般用剪切應力-切變率關系來表示，常用參數為黏度。水煤漿屬于非牛頓流體，它的黏度隨流動時的速度梯度（即剪切速率）的大小而變。

為了便于利用，在不同的剪切速率或溫度下，要求水煤漿能表現出不同的黏度值。當其靜止時，要求其表現出高黏度，以利于存放；當其受到外力，則能迅速降低黏度，體現出良好的流動性，也就是具有良好的觸變性，或者說是“剪切變稀”的特性。同時，水煤漿還需要類似于油的黏溫特性，升溫后，黏度明顯降低，易于霧化，可以提高燃燒效率。（4）水煤漿的穩定性

作為一種固、液兩相的混合物，水煤漿很容易發生固液分離、生成沉淀物的現象。水煤漿的穩定性是指其維持不產生硬沉淀的性能，所謂硬沉淀，就是無法通過攪拌是水煤漿重新恢復均勻狀態的沉淀，反之稱為軟沉淀。一般工業要求的水煤漿存放穩定期是三個月。

以上水煤漿的特性是衡量水煤漿質量的重要指標，但由于其中有些特性之間是相互制約的，如濃度高會引起黏度增大，流動性變差；黏度低有利于泵送、霧化和燃燒，卻會使穩定性降低等。因此，必須根據水煤漿的實際用途，來協調其各個性質參數，目前主要的水煤漿種類、特性及用途如表3-10所示。

三、水煤漿的制備

1、水煤漿制備的基本原理

水煤漿的制備過程直接決定了水煤漿的特性，為了使水煤漿能夠滿足實際應用的要求，在其制備過程中需考慮以下4個方面。

[1] 煤炭的選擇及其成漿性。制漿前必須根據需要選擇每種，如其灰分、硫分、熱值、揮發分及灰熔點等，這對水煤漿是否能夠穩定燃燒、燃燒效率及污染排放都有很大的影響。如揮發分影響到水煤漿在爐膛中能否穩定著火燃燒，根據經驗，通常用于鍋爐燃燒時要求制漿用煤的揮發分含量大于25%，用于爐窖燃燒時要求大于15%。另外如果灰分、硫分等雜質過多，還需要在制備過程中進行洗選脫除。

在煤種選取過程中，成漿性是用來表征其制漿難度程度的參數，一般不同煤種的成漿性有著很大的差異。有的煤在常規條件下很容易制成高濃度的水煤漿，而有的則要求較為復雜的制漿工藝和較高的成本。對于煤的成漿性，其影響因素很多，但一般認為：煤階越高，內在水分越少，煤種O和C比值越小，親水官能團越少，孔隙越不發達，可磨性指數越高，煤中所含可溶性高價金屬離子越少，制漿越容易。[2] 顆粒級配技術。水煤漿中的煤炭不僅有粒度大小的限制，還要求其有良好的粒度分布，即希望使不同粒徑的煤粒能夠相互填充，減小煤粒之間的空隙，達到較好的堆積效率。堆積效率越高，由于空隙少就可以減少水的消耗量，容易配置高濃度的水煤漿。在制備過程中，這項技術又稱之為顆粒級配技術。一般在目前的制漿工藝中常用所謂的雙峰分布來實現較好的級配。

[3] 制漿工藝流程。制漿工藝是指對煤炭顆粒、水和添加劑等原料進行細選、破碎、磨礦、攪拌、混合、過濾、調漿等工藝來制備水煤漿的過程。通過優化制漿工藝流程，可以實現水煤漿中煤顆粒的較高堆積效率，滿足使用特性的要求，同時減少消耗。[4] 添加劑。通常情況下，要使水煤漿能夠達到高濃度、高穩定性以及良好的流變特性，必須添加一些化學藥劑。一般可分為分散劑和穩定劑兩類。分散劑是用來促進煤粒在水中均勻分散的化學藥劑，通常煤粉與水混合，煤顆粒之間存在著很強的引力，使得煤粒成團、凝聚、煤漿黏度增高、流動性變差。分散劑是一些表面活性劑，可以顯著地降低溶液的表面張力，提高煤粒表面的潤濕性。而水煤漿穩定劑則是用來改善水煤漿穩定性，以使其在存儲和輸送期間保持特性均勻的狀態。

2、水煤漿的制漿工藝

水煤漿的制漿工藝一般可以氛圍干法、干濕法和濕法制漿三大類，由于干法和干濕法的能耗高，制漿效果均不如濕法，因此近些年很少在工業中應用。圖3-45為我國兩個典型的濕法制漿工藝流程。

總的說水煤漿制備通常包括洗選、破碎和磨礦混合和攪拌、過濾加工等部分。[1] 洗選。即通過洗選對煤進行凈化，出去煤中的部分灰分和硫分等雜質。一般情況下選煤應放在磨礦前，但當煤中礦物雜質需經磨洗方能分離出雜質時，也可采用磨礦后在選煤的工藝。

[2] 破碎和磨礦。破碎和磨礦是為了將煤炭磨碎至要求的粒度，并使其分布具有較高的妒忌效率，是制漿過程中最為重要也是能耗最高的緩解。在濕式制漿工藝中，通常將水、添加劑和破碎的煤?；旌虾筮M行濕磨。

[3] 混合和攪拌?；旌吓c攪拌是使煤漿混合均勻，并使其在攪拌過程中經受強力剪切，加強藥劑與煤粒表面的作用，改善起流變性能。其中混合一般用在干磨或中濃度磨礦之后，使其磨制后的產物經過濾機脫水所得的濾餅能與分散劑均勻混合，形成具有一定流動性的漿體，便于后續攪拌。過濾加工。過濾加工是指在裝運儲存之前，對工藝過程中產生的粗顆?；蚱渌s物進行過濾脫除，以免對水煤漿的輸送和燃燒帶來影響。

四、水煤漿的燃燒技術

1、水煤漿的燃燒特性

水煤漿的燃燒過程一般先通過霧化器將水煤漿霧化城細小的漿滴，一個漿滴通常包括若干細小的煤粉顆粒，進入爐膛后，漿滴受熱蒸發，將煤粉顆粒暴露在爐膛內，然后發生與煤粉爐內煤粒類似的燃燒過程，直到燃盡。

從總體來看，在霧化器噴口處，水煤漿呈霧炬形燃燒，如圖3-46所示。由于水煤漿中含有較多的水分，因此無論是分析霧炬燃燒、還是分析單個的煤粒燃燒都反映出與煤粉燃燒不同的特性。

圖3-46 水煤漿的霧炬形燃燒

水煤漿經霧化以后高速噴入爐膛，在噴口處形成如圖3-46所示的霧炬形態。進入爐膛后霧炬燃燒一般要經歷以下過程，首先霧炬在高溫煙氣對流及輻射作用下，迅速升溫，并開始水分蒸發，其中的煤粉顆粒發生結團。當漿滴溫度升高到300－400℃時，其中的揮發分開始析出并率先著火，形成火焰；此后進入強烈燃燒階段，同時焦炭開始燃燒，直至徹底燃盡。

對比煤粉爐內煤粉的燃燒，水煤漿燃燒主要有以下特點.[1] 由于水煤漿中含有30%－35%的水分，水煤漿著火前需要多余的熱量蒸發水分，同時由于水煤漿霧炬的入口速度相當高，一般為200－300m/s，是普通煤粉爐一次風的近10倍，所以盡管水分蒸發的很快，但仍存在0.5－1m的脫火距離，這也是水煤漿燃燒組織的關鍵。

[2] 雖然水分蒸發會浪費部分熱值（3－4%）,但從其后的揮發分析出容納少及焦炭燃燒來看，水煤漿的燃燒特性要優于普通煤粉燃燒。這是因為水分蒸發時，煤粒之間發生結團形成了多孔性結構，其表面積和微孔容積都要比煤粉顆粒大，從而有利于揮發分的析出，提高焦炭的燃燒速度。[3] 水煤漿的燃燒火焰穩定，但燃燒火焰溫度低。水煤漿的霧化燃燒可以使其流動組織更加穩定，而能達到良好的穩定著火與燃燒。同時由于水分的存在，使得其火焰溫度平均比煤粉火焰低100－200℃。

[4] 水煤漿具有與煤粉一樣的燃盡水平和燃燒效率。水煤漿的燃燒效率除了受煤質自身因素影響外還與霧化質量、水煤漿水分、受熱條件等因素有關。由于前面講的水分蒸發的影響，即使在較低的火焰溫度下，水煤漿的燃燒速度也要比煤粉高，其燃燒效率與煤粉燃燒相當，對于大型水煤漿鍋爐可以穩定達到99%以上。

在影響水煤漿燃燒過程的各個因素中，影響最大也是與普通煤粉爐所不同的是其霧化特性和特殊的配風要求。水煤漿的霧化效果越好，其漿滴粒徑越小，越容易著火，還能提高燃燒效率。如表3-11所示，可見霧化器（霧化噴嘴）是水煤漿燃燒中最為重要的設備。

2、水煤漿燃燒污染物排放

水煤漿燃燒同其他燃煤過程一樣，也會產生飛灰顆粒物、SO2、NOX等大氣污染物。但由于水煤漿中的煤粒在制備過程中經過了洗選，以及水煤漿燃燒溫度低等原因，使得水煤漿燃燒的污染情況要好于普通煤粉燃燒。

[1] 飛灰顆粒物的排放。水煤漿燃燒形成飛灰顆粒物的污染總量與相同煤種煤粉燃燒相比并沒有明顯減少，而且在替代層燃爐時還有提高，這是必學正試的一個問題。但水煤漿燃燒生成的飛灰顆粒物的質量平均直徑通常大于普通煤粉燃燒產生的顆粒物的質量平均直徑，這是由于漿滴蒸發時煤粉顆粒發生結團的緣故。這個特點有助于飛灰顆粒物在除塵器中被脫除，減少其最終排放量。對于PM10和PM2.5的排放降低可能是有利的。

[2] SO2的排放。本質上講水煤漿燃燒過程中SO2的排放并不會顯著降低。有報道說水煤漿以洗精煤為原料，一般在燃燒前即可以脫除10%~30%的無機硫而降低SO2的排放，但這并不是水煤漿特有的優點。同時研究表明可以在制漿過程中加入一定比例的石灰石或石灰乳固硫劑，在燃燒過程中進行脫硫，但實踐表明這一方法的脫硫效果并不明顯，且與燃燒控制密切相關。由于燃燒過程中脫硫劑利用率不高，從總體上看，水煤漿燃燒的總脫硫率在30%以下。

[3] NOX的排放。前面介紹到，水煤漿的火焰溫度通常比相同煤種煤粉低200℃左右，根據燃煤過程中NOX的生成機理，將有助于抑制NOX的生成，如圖3-47所示，但由于燃煤過程中主要生成的染料型NOX在1000℃以上受溫度變化的影響比較小，所以也要采用分級燃燒等降低NOX燃燒技術進行控制，不過水煤漿的霧化燃燒特性為合理進行分級燃燒配風創造了良好的條件，有可能達到低于同種煤粉燃燒的NOX排放水平。

五、水煤漿的應用 水煤漿作為低污染的液體燃料，可以應用在許多行業中。根據國內外工業應用的現狀，大致可以氛圍三個方向：即直接燃燒、氣化和管道運輸。其中直接燃燒包括在電站鍋爐、工業鍋爐和工業窖爐中的應用。管道運輸是水煤漿的另一個主要用途，其在美國、前蘇聯都有成功的商業運用實例。除此之外，對于某些超低灰分的水煤漿產品，還可以應用在內燃機或燃氣輪機中，但目前還未進入商業運行階段。

1、水煤漿直接燃燒的應用

作為替代燃料是水煤漿技術發展的最初目的，依托于水煤漿制備技術和燃燒技術的共同發展，目前水煤漿已經作為燃油的替代燃料通過對電站鍋爐、工業鍋爐及工業窖爐的改造，廣泛地應用在諸如電力、冶金、建材、化工等行業中。

[1] 水煤漿在電站鍋爐上的應用。對燃油鍋爐進行改造以燃用較為廉價的水煤漿，是水煤漿最主要的用途。1995年8月日本在對其勿來電廠4號75MW機組的鍋爐上進行了全燒水煤漿試驗。此后又在8號600MW機組中進行了水煤漿和煤粉，水煤漿和重油的混燒試驗，獲得了穩定燃燒后一直運行至現在。美國、加拿大、瑞典、意大利和前蘇聯等都進行了類似的試驗。

我國在20世紀80年代中期對北京造紙一廠的20t/h和60t/h燃油鍋爐進行了改燒水煤漿的工業示范。其后經過多年的實踐研究，針對我國燃料的特點，無論是在結構設計還是參數選擇上，都發展了具有自身特色的較為成熟的水煤漿燃燒技術。

山東華能白楊河電廠擁有3臺230t/h鍋爐由燃油改燃水煤漿，鍋爐運行穩定，燃燒效率達到99%以上，鍋爐效率為90%~91%，灰渣含碳量在8%左右，飛灰含碳量在10%以下；SO2和NOX排放均符合標準要求。如表3-12所示。

[2] 水煤漿在工業爐上的應用。北京造紙一廠20t/h的燃油鍋爐是國內最早使用水煤漿的工業鍋爐，在隨后的10年里，采用配套旋流燃燒器和爐前設置穩燃室燃燒方式，對燃油鍋爐、燃煤鍋爐進行了多臺改造，并開發了專用水煤漿鍋爐，容量從1~65t/h不等，由于鍋爐容量、爐膛形式、噴嘴性能的差異，燃燒水煤漿的燃燒效率和鍋爐效率也有所不同，一般情況下，水煤漿燃燒效率達90%~99%，鍋爐效率達80~90%。對于改造的鍋爐一般都能達到油/漿兩用的要求，但其出力有一定的差別。

1999年12月北京市環境保護監測中心對35t/h鍋爐水煤漿與重渣油1:1混燒進行測試，其結果如表3-15所示。

[3] 水煤漿在工業窖爐上的應用。近年來，水煤漿代替燃油，大量適用于冶金、機械、建材、化工等各類工業窖爐。如陶瓷廠的隧道窯、噴霧干燥塔，耐火材料廠的隧道窯、倒焰窯，保溫材料廠的隧道窯、膨化窯，冶金企業的鍛造加熱爐、型鋼加熱爐、燒結礦加熱爐等，上述燃燒設備由原來燃用才有、重油、天然氣、焦爐煤氣等，改燒水煤漿，不僅滿足了加熱工藝要求，優化了加熱工藝，而且還可以獲得十分顯著的經濟效益。

水煤漿在工業窖爐上的應用有大量工程實踐范例。桂林軋鋼廠、紹興軋鋼廠連續軋鋼加熱爐由燒散煤改燒水煤漿，連續運行了8年，燃燒效率由燒煤粉時的約70%提高到97%以上，不僅為企業大大節約了生產成本，還取得了良好的環保效益，如表3-16所示。

2、水煤漿管道輸送的應用

管道運輸是水煤漿的另一主要用途，也是煤炭運輸方式的一次突破，能在很大程度上解決有資源分布不均造成的煤炭運輸問題。

煤炭管道運輸其實已經有了近百年的歷史，但其大規模的應用是在20世紀的50年代。美國率先建成了俄亥俄洲煤漿管道，長170km，年輸送煤炭130萬噸；1970年又建成至亞利桑那州卡塔因－內華達州某電廠的長439km，年輸送煤炭480萬噸的黑邁薩（Black Mesa）管線，一直安全運行至今，輸煤已超過1億噸。早期的管道輸煤（漿）是先把煤破碎稻1mm以下的力度，與水混合，按50％左右的質量濃度配制成煤漿，用泵沿管道輸送到用戶。然后經脫水干燥后作為燃料使用。其方案如圖3－48（Ⅰ，Ⅱ）所示，均為到達目的地后需脫水處理的煤炭運輸管道。

六、水煤漿的發展前景近些年來，我國水煤漿的生產能力發展較快，而且自主設計生產水平也有了飛速的提高。1998年以前，我國只有北京水煤漿示范廠、兗日水煤漿廠、棗莊礦務局八一水煤漿廠、株洲選煤廠水煤漿車間、撫順勝利礦水煤漿廠5家水煤漿制備企業，總設計能力約為65萬噸/年。其中規模較大的北京水煤漿示范廠（25萬噸/年）、兗日水煤漿廠（25萬噸/年）均為引進國外水煤漿制備技術建廠。其后我國擴建或新建了一批水煤漿生產線，如漿八一水煤漿廠改建成了25萬噸/年的制漿生產線，并擁有了我國自主知識產權的制備技術。新建了白楊河發電廠自備漿廠、邢臺東龐礦水煤漿廠、北京燕化新東方水煤漿廠等，同時也建起了一些非國有企業的水煤漿制備廠如大同的新源水煤漿廠、河北霸州水煤漿廠等。截至2002年底，我國共有水煤漿廠15座，設計能力約為426萬噸/年，是5年前的6.5倍，水煤漿廠的數量和總生產能力均居世界第一位。更為欣喜的是這些新建的水煤漿廠都是由我國自主設計，采用我國制漿技術、設備、添加劑。足以證明我國的制漿工藝和添加劑性能已達到國際先進水平。

相對于生產能力的快速提高，我國水煤漿的工業應用稍顯落后。2002年全國水煤漿廠供生產水煤漿99.5萬噸，占設計能力的23.4％。2000年全國水煤漿廠供生產43.7萬噸，占設計能力的24.8％2002年的生產量是2000年生產量的2.3倍，由此可見，水煤漿行業在近兩年有了較快速度的發展。但目前水煤漿的制備生產線并沒有充分利用，沒有足夠的用戶燃用水煤漿。水煤漿技術是一項系統工程，水煤漿產業化應用包括從制漿、運輸到燃燒等多個環節，每個環節缺一不可。目前的水煤漿廠是在不考慮用戶的條件下盲目上馬的。水煤漿不能作為簡單的商品而必須進行系統的考慮。

水煤漿作為我國潔凈煤技術的組成部分，有其特殊的優越性，但對于水煤漿技術的發展我們還應該清醒的認識到以下幾點。

[1] 水煤漿技術是一項涉及多門學科的技術，它包括煤漿的制備、儲運、裝卸、燃燒等技術，雖然我國經過20余年的攻關和開發，在水煤漿技術的各個領域都取得了長足的發展，但由于它作為一種特定的技術，其應用范圍是有一定的限制，一般對于大型燃油鍋爐不適于改用煤粉時才有其意義。

[2] 水煤漿是潔凈煤技術的一種，具有許多優越性，但水煤漿的缺點也很突出，如水煤漿的制備和運輸要消耗較多的電力和水，制備1t水煤漿耗電40－60kW·h.[3] 水煤漿制備對煤的質量要求較高，需低灰、低硫、精煤，水煤漿替代粉煤燃燒是毫無經濟價值的，只有替代油料才能體現出其效益；以美國、瑞典、俄羅斯、日本等國家為例，雖然這些國家水煤漿技術發展歷史較早，而且技術成熟，但仍未得到大范圍的推廣。對于我國預計在燃料結構調整后這一應用也將收到限制，不會大規模推廣。

第四篇：食品科學與技術進展課程論文

《食品科學與技術進展》

課程論文

一、論文題目

《食品——不衰的行業》

二、論文內容

高考后填報志愿時，我在密密麻麻的專業志愿中一眼就挑中了“食品科學與工程專業”?！笆称贰笔俏业呐d趣所在，化學、生物，一直都是我喜歡并且擅長的學科；“科學”讓我看到了這門學科嚴謹、深入的一面；“工程”讓我看到了這門學科好的發展前景。

“民以食為天”，“食”字當頭，食品領域的知識當真應是無窮無盡的。我的理解是，這門學科研究所有關于食品的知識，最終我們可以參與食品的研發、加工與包裝等一系列的工作。然而我身邊的人大多數都對這門學科一知半解甚至毫無了解：有的人談到這個專業第一反應就是“你真是個吃貨”，有的人將這門學科與食品質量與安全專業混為一談，甚至有人直接問我：“你們這個專業學完了畢業出來能干嘛啊？”

由于周圍人的不了解，甚至是個別人的誤解，導致我身邊的同學有不少人都想轉專業，我想這都是因為大家對于這個學科的不了解導致的。身邊的同學大多數都喜歡建筑、法學、金融這樣的學科，因為家里人、朋友或者自己本身認為那些學科更加有用甚至更能賺錢。但在我看來，賺錢并不是我們學習一門學科的真正目的，如果把賺錢當成學習一門學科的目的，相信你的成就也就只能到達賺到錢為止了。

首先，學習食品科學與工程專業的人，確實有不少都是“吃貨”，他們出于對食品的熱愛選擇了這個專業，研究自己喜歡的東西的確是很幸福的事；其次，食品質量與安全是這門學科的研究范圍內的內容，但這門學科研究的東西遠遠不止這些，它更多地是偏向食品的研發、加工與包裝這一復雜的過程，綜合性更強，也更實用；最后，相信能把這門學科學好的人，一定是全面發展、熱愛食品的人，這樣的人，何愁找不到工作呢？當然，若是眼高手低的話，相信無論學的是什么專業，也很難找到稱心如意的工作吧。

食品科學與工程專業要培養的是具有化學、生物學、食品工程、食品安全與營養、食品分析與檢測等方面的基本理論和基本技能，能在食品領域內從事食品生產技術管理、科學研究、產品開發、工程設計及食品質量與安全檢測、控制、監督、執法、管理等方面工作的復合型高級工程技術人才。這么多門學科，這么多種工作，相信能學好這樣一門綜合性極強的學科絕非易事。如果能了解到這些，那些說這門學科毫無意義、簡單易學、就業困難的人，就會意識到自己的想法根本就是基于自身對于這門學科的認識不足。而食品行業的科學技術發展恐怕是需要橫跨這么多領域的。

它的主要課程包括：無機化學、有機化學、分析化學、物理化學、化工原理、機械設計基礎、微生物學、生物化學、食品分析、食品工程設備、食品加工與保藏原理、食品化學等。在學校里，我們只能學到這么多，而在實際的生產運用中，還會有更多的知識等著我們。這門學科同樣屬于實用性極強的學科之一，看來想要學好，還真需要足夠的熱情。

不過即使是學了這門專業的人，也有不少人詬病這門專業的本科生起薪低，工作環境差，就業沒前途。但我相信不止這一個專業存在著這一問題，無論是哪一個專業，都會或多或少地存在一些就業問題，沒有百分之百所有人都能找到高薪、環境好的工作的專業，這不單單與行業的大環境有關，更與個人的能力、機遇的把握有關。

同時，我們也應該看到食品行業其自身的發展前景：

隨著人們生活水平的提高，“吃”不再僅僅是用來解決溫飽問題的途徑了，它被新時代的人們賦予了更多的含義。人們對于方式、用料、健康、營養等方方面面都開始有了新的、更高的要求，而研究食品科學與工程，正是順應了人們新時代的需求。

我國地大物博，本身就具有多種菜系，人們自古以來就對“食”十分講究。中國除了擁有十分豐富的農副產品資源優勢，更是擁有廣闊的消費市場。試問，誰能不買食品呢？再加上人們的消費能力越來越強，對于食品的消費定然是只增不減。

尤其值得注意的是，食品行業的科學技術的進步同樣也是日新月異的。中國的傳統食品往往需要較長的生產周期，而當今社會，往往可以利用現在的科學技術將這個生產周期大大地縮短，增加社會和經濟的雙重效益。還有為了適應當今社會的快節奏生活，應運而生的中式快餐，同樣也是利用了先進的科學技術，對食品的制作和儲藏步驟加以改進，迎合了人們的生活需求。

還有食品衛生安全方面，進一步的發展同樣是建立在日新月異的科學技術上的。所有的食品都可以有一個明確而又詳細的標簽，注明它的配方、生產日期、保質期和儲存方式。而食品加工方面則是越來越趨向于簡單化，食品半成品的加工也依靠著現代的科學技術為食品加工提供了有力支持。比如微波爐，最早剛被發明的時候，是一種軍用科技，而軍用科技演變成了民用科技產品以后，往往十有八九是應用于食品行業了。

科學技術的進展幫助我們吃到了越來越快的洋快餐，幫助我們了解了食品制作的原理等等，還能幫助我們發明更多前所未有的食物，相信任何一個人都不能拒絕新鮮又美味的食物！

以洋快餐為例，以前是標準的“垃圾食品”，而現在也能打出兩張“健康牌”了，餐盒上能夠印出這份快餐的熱量值，供消費者參考。而配料方面也往往會著重強調“綠色健康”、“營養均衡”。這些現象的出現除了與消費者越來越強的健康飲食意識以外，更加離不開食品行業突飛猛進的科學技術。而食品行業的科技絕不僅限于食品的加工制作方面，更重要的還有儲藏。即使是再小的洋快餐店，也會配備一間冷凍室來儲備各種物料和食材，保證所有的食物在加工前的衛生必須符合行業標準。還有從業人員的健康檢查、培訓和衛生條例等，除了食品方面，制作食品的員工需要進行的消毒步驟是有章可循的，只有在進行了徹底的清潔和消毒后才可以在不接觸食品的狀態下進行食品的加工與制作。

我們可以參考發達國家食品行業的發展狀況，作為我們發展食品行業的經驗，相信我國的發展速度一定不會讓人失望，并且能夠少走很多彎路。不過我國如今社會的食品安全問題常常成為大眾關心的焦點，我國的食品行業急需一批新鮮血液的注入，讓其重新煥發生機。而食品行業需要的不僅是普通從業人員，更需要能夠參與食品科技研發的科研人員，因為只有科學技術的發展能夠應用于食品行業才能算是滿足了人們“民以食為天”的要求。

總而言之，食品科學與工程是一門值得我們研究與探討的專業，它是我的興趣所在，相信在這條道路上，碰到困難總是在所難免的，但相信我們的堅持與刻苦能夠克服一切困難，最終到達成功的彼岸。

三、參考文獻

《2012年學科評估結果報告》：教育部學位與研究生教育發展中心出版

第五篇：化工技術進展論文

0.0 前言

一個學期的化工技術進展學完了，在這門課程里，各個研究室的老師以講座的形式像我們介紹了他們從事的研究，包括智能粘彈性膠體束及應用、氫能技術、超臨界流體技術應用進展、高性能碳纖維的研發與應用進展、單分子膜及其應用等。這門課程使我對最新的化工技術，以及這些新技術在實際生活生產中的應用有了一個全新的了解。比如方波老師做的智能粘彈性膠體，研究的就是膠體在特定作用下能夠反應出規律，在醫療方面有一定的應用。再比如說高性能的碳纖維，研究的就是新材料，這種材料比一般的碳纖維材料的韌性更強?？偟膩碚f這些化工新技術主要圍繞節約能源和提高能源利用率。近年來，隨著人們環保意識不斷增強，綠色化工技術得到了廣泛應用。目前保護環境是我國一項基本國策，化工業作為我國國民的經濟基礎和先導產業，首當其沖該投入環境保護中來，如今綠色化工產品隨處可見，開發綠色化工技術與生產的應用前景越來越廣闊?；瘜W工業對環境的污染越來越引起人們的關注,人們已經深刻認識到,化工生產造成環境污染的根本原因在于人們的環境社會意識和化工工藝的落后。在這種形勢下,人類要求得自身的生存與可持續發展,就必須綜合考慮環保、經濟、社會以及化學工業本身發展的要求。

綠色化工技術的應用正在不斷增多，這些應用包括原料、溶劑、催化劑、多元醇等，及使用低能耗的工藝。發展環保型產品，采用先進技術，實現清潔生產，最大限度地降低三廢排放量。逐步淘汰落后的生產工業，降低原材料消耗，增加節水措施，提高水的重復利用率等。加快化工廢水處理設備、藥劑、廢氣處理設備、排煙設備的系列化、成套化，以提高化工環保產業技術和裝備水平。人類的自然資源是有限的，但智慧是無限，在生產化工產品時要考慮產品是否能夠具有可回收利用性、可處理性或可重新加工性能。例如近年來的有色涂料產品：傳統的涂料產品含有大量揮發性有機化合物（VOC），污染環境，危害人身健康。這些化工新技術的應用能夠使化學工業經濟效益更高，環境污染更少，為社會科技進步做出了貢獻。

碳酸二甲酯的合成工藝

摘要：本文簡要介紹了碳酸二甲酯的基本性質，綜述了碳酸二甲酯的最新合成方法及其應用進展，并概述了碳酸二甲酯的資源化利用空間。

關鍵詞：碳酸二甲酯、合成、應用

1碳酸二甲酯的基本性質

碳酸二甲酯Dimethyl carbonate或 DMC分子式CO(COCH3)相對分子量為90.08, 熔點4 ℃ 沸點90.11℃ 在常溫下是一種無色透明液體可燃微溶于水且能與水形成共沸物 可與醇 醚 酮等幾乎所有的有機溶劑混溶對金屬腐蝕很小由于ＤＭＣ分子結構中含有ＣＨ3Ｏ——、——ＣＯ——、——ＣＯＯＣＨ3等官能團，化學性質非?；顫娋哂休^好的化學反應活性。ＤＭＣ毒性很低是一種符合現代清潔工藝要求的環保型有機化工原料，是重要的有機合成中間體。通常情況，在甲基化和羰基化這一化工生產過程中采用的是硫酸二甲脂，（ＤSＣ）和光氣（ＣＯＣl2）作為首選試劑在醫藥食品添加劑、農藥 聚氨酯以及有機化工等行業具有廣泛用途但這兩種產品都有一定的毒性。在這種情況下，碳酸二甲酯的產生及應用解決了這一問題。另外碳酸二甲酯曾在歐洲被登記為非毒性化學品，是近年來受到世界各國廣泛關注的綠色環保型化工產品，ＤＭＣ在涂料、醫藥、農藥、有機化工原料食品添加劑、抗氧化劑、汽油添加劑以及電子化學品等領域都有廣泛的應用。ＤＭＣ市場前景廣闊應用潛能巨大，是化工領域有機合成的又一新突破[2]。碳酸二甲酯的制備方法

碳酸二甲酯的制備方法通常有光氣甲醇法、甲醇氧化羰基化法、二氧化碳直接氧化法、電化學合成法、酯交換法以及尿素醇解法。目前合成碳酸二甲酯主要有酯交換法和甲醇氧化羰基合成法等。

2.1 酯交換法

酯交換法是采用環氧乙烷C2H4O或環氧丙烷C3H6O與CO2發生反應生成碳酸乙烯酯C3H4O或碳酸丙烯酯C4H6O3，后與甲醇發生酯交換,得ＤＭＣ與乙二醇或丙二醇。這種方法ＤＭＣ收率較高，而且反應條件溫和，腐蝕性較低，反應過程幾乎無毒，易于工業化?？墒?，這一反應為逆反應平衡趨向于環狀二醇酯一側，故反應轉化率低。并存在單位容積的生產能力低，設備費用高以及能耗高等問題。因此在國內應用生產規模較小。目前國內許多企業采用催化反應精餾來完成這樣工藝，發現單程轉化率顯著提高，酯交換法過程中一般采用固體催化劑，均相反應體系內采用的催化劑是可溶性堿金屬氫氧化物、醇鹽、草酸鹽和有機堿等,如氫氧化鈉、氫氧化鉀等。非均相反應體系內采用的催化劑主要有堿土金屬硅酸鹽、分子篩以及離子交換樹脂等。

此外，酯交換法在當前的研究是采用甲醇ＣＯ

2、環氧烷烴為原料，直接合成 ＤＭＣ，環氧烷烴在催化劑作用下開環生成中間產物，后經 ＣＯ2插入反應生成環狀碳酸酯，在催化劑作用下與甲醇酯交換生成 ＤＭＣ。反應一步完成 該過程中催化劑的選擇與分離精制塔構型和萃取劑的篩選也是一個重要的研究方向，旨在提高轉化率[7]。

2.2 光氣甲醇法

光氣甲醇法這一制備方法是ＤＭＣ最早的合成方法，分如下兩步反應：

→ＣｌＣＯＯＣＨ3 十 ＨＣｌ

ＣｌＣＯＯＣＨ3 十ＣＨ3ＯＨ →ＣＨ3ＯＣＯＯＣＨ3 十 ＨＣＩ ＣＯＣｌ2十ＣＨ3ＯＨ

光氣甲醇法是工業規模生產的主要方法，但原料光氣有劇毒，產品含有氯以及大量的氯化氫，工藝復雜，操作周期長，污染環境，因此限制發展及使用，除了一些生產光氣的企業，也需在安全措施保證條件下才可采用這一工藝[3]。

2.3 甲醇氧化羰基化法

該技術以甲醇、CO和O2為原料，原料價廉易得，理論上甲醇全部轉化為碳酸二甲酯(DMC)，無其他有機物生成,主要有液相、氣相和常壓非均相法三種。甲醇氧化羰基化法有液相法和氣相法兩種工藝路線，２０世紀時期開發的液相法是在銅催化劑體系，氯化亞銅 作用下，在液相甲醇中通入氧氣或空氣和ＣＯ氣，含有催化劑的液相甲醇生成。

ＣｕＯＣＨ3 Ｃ１，然后生成ＤＭＣ和ＣｕＣl。２ＣｕＣl＋２ＣＨ3ＯＨ＋

1Ｏ22→２ＣｕＯＣＨ3Ｃ１＋Ｈ2Ｏ2 ＣｕＯＣＨ3Ｃｌ＋ＣＯ

→（ＣＨ3Ｏ）2ＣＯ＋２ＣｕＣl 這一工藝成熟可靠，安全性較高，排出物不用嚴格的處理，且無劇毒化學品，設備簡單，投資較少，原料費用低。但缺點是設備腐蝕嚴重，產物催化劑分離困難 催化劑易失活等。

氣相法可分為甲醇間接氧化羰基化法和甲醇直接氧化羰基化法，其中間接法以鈀為催化劑，以亞硝酸甲酯為循環溶劑和中間體。1ＣＯ＋Ｏ2＋２ＣＨ3ＯＨ2→ ＤＭＣ＋Ｈ2Ｏ

這一方法成本低，產品質量好，流程簡單，設備腐蝕問題得到一定程度的解決，而且催化劑的再生也得到了解決，單位容積生產能力是液相法的３倍。整個過程無固體原料，容易大型化。再生過程中生成的水可排放，水分和氧不會進入反應器中，避免了一系列副反應的發生和催化劑的氧化，產品產品的收率高，但是亞硝酸甲酯有毒，副產物中的草酸二甲酯易堵塞管道[6]。2.3.1 液相氧化羰基化法

該技術由意大利Ugo Romano等人在長期研究羰基化基礎上于1979年開發成功。1983年，由意大利Enichem Synthesis公司首先在Ravenna實現工業化，初始裝置規模5000噸/年，1988年擴產到8000噸/年，1993年進一步擴大到12000噸/年。1988年日本Dacail公司也采用此技術建成了6000噸/年的工業化裝置。除意大利埃尼公司外，世界上其他幾大化學公司如ICI、Texaco和Dow化學公司等也在競相開發此技術。我國化工部西南化工研究院在上世紀80年代中期也進行了液相法甲醇氧化羰基化技術的開發，并取得階段性成果。液相工藝以意大利埃尼公司為代表，典型工藝包括甲醇氧化羰基化、DMC與甲醇的分離。該技術以氧化亞銅為催化劑，甲醇既為反應物又為溶劑，在淤漿反應器中反應，反應溫度100℃~130℃、壓力2.0~3.0MPa，甲醇、氧氣和氯化亞銅反應生成甲氧基氯 化亞銅，再與一氧化碳反應生成碳酸二甲酯(DMC)。其反應式如下： 2CH3OH＋CO＋1/2O2 ——→(CH3O)2CO＋H2O

該工藝是在一系列連續攪拌反應釜中進行的，氧氣和一氧化碳壓縮至反應壓力后進入反應釜，同時向反應釜送入甲醇和催化劑，進行催化反應得到粗碳酸二甲酯，再經過蒸餾可以得到工業級碳酸二甲酯。該方法甲醇的單程轉化率在32%左右，選擇性按甲醇計近100%，按CO計不穩定，最高達到92%，最低僅60%。然而，該法設備腐蝕性大，催化劑壽命短。液相反應采用的催化劑有氯化亞銅、硒和鈀催化體系，其中以氯化亞銅催化體系實現了工業化[5]。2.3.2 氣相氧化羰基化法

由于液相氧化羰基化法存在設備腐蝕，催化劑易失活等缺點，1986年美國Dow化學公司開發了甲醇氣相氧化羰基化法技術，其化學原理與液相法相同。該技術采用浸漬過甲氧基酮/吡啶絡合物的活性炭作催化劑，并加入KCl等助催化劑，含甲醇、CO和O2的氣態物流在通過裝填該催化劑的固定床反應器時合成碳酸二甲酯(DMC)。反應條件為100℃~150℃，壓力2.0MPa，氣相法避免了液相法的催化劑對設備腐蝕，而且具有催化劑易再生等優點。另外，由于采用固定床反應器，在大型裝置上采用該技術比其他羰基化法有一定的優勢[4]。2.4尿素和甲醇醇解法

采用尿素醇解法制備ＤＭＣ是最近幾年開發的，一種新的工藝路線，用來源廣泛、價格低廉的尿素和甲醇做基本原料，采取催化精餾工藝在尿素醇解制備ＤＭＣ的反應中，能夠有效地移去ＤＭＣ，減少ＤＭＣ在反應器中的聚集，副反應少，ＤＭＣ產率高。從尿素和甲醇出發合成碳酸二甲酯的尿素醇解法一般可以分為間接法和直接法兩種路線。總反應如下： ＮＨ2ＣＯＮＨ2＋２ＣＨ3ＯＨ→ＤＭＣ＋２ＮＨ3 尿素醇解法制備ＤＭＣ工藝生產過程中無水生成，避免了甲醇－水－ＤＭＣ共沸物的形成，后續分離提純更加簡單化。同時此生產過程為均相反應，所需催化劑活性高，選擇性高，壽命長，ＤＭＣ的選擇性幾乎可以達到１００％。反應后的催化劑可以再生，所得副產物氨氣，若和尿素聯產，亦可循環使用，易實現工業化，降低生產成本，是一種可持續發展的環境友好型綠色化工合成工藝。該合成路線反應原料價廉易得而且無三廢產生，整個過程不使用或產生劇毒或強腐蝕性物質。這種制備方法受到研究人士的廣泛關注并成為碳酸二甲酯合成技術新的研究焦點 是一種很有潛力的方法[15]。

2.5 二氧化碳和甲醇直接合成法

二氧化碳與甲醇直接合成制備ＤＭＣ這一方法雖研究廣泛，但并未達到工業化所要求的程度。主要是由于ＣＯ2的活化較困難，反應的熱力學難以控制，催化劑易中毒。ＣＯ2和甲醇直接合成ＤＭＣ反應中根據甲醇相態變化可以分為以下兩種：

２ＣＨ3ＯＨ(l)＋ＣＯ2(g)→ＤＭＣ(l)＋Ｈ2Ｏ(l)２ＣＨ3ＯＨ(g)＋ＣＯ2(g)→ＤＭＣ(g)＋Ｈ2Ｏ(g)在ＣＯ2和甲醇合成ＤＭＣ的反應中，平衡常數和ＣＯ2的平衡轉化率都很小，設計催化工藝技術就是為了打破反應的化學平衡限制，使反應得以順利進行從而提高ＤＭＣ收率。在近臨界或超臨界ＣＯ2壓力使得ＣＯ2既做溶劑，又直接參與反應。由ＣＯ2出發合成 ＤＭＣ，可為化工及石化行業提供綠色產品，在合成化學、碳資源循環利用和環境保護方面都具有重要意義；可使生產過程簡化，生產成本降低，將成為合成碳酸二甲酯的一條新的路徑。該路線尚處于實驗研究探索階段，主要集中在催化劑及工藝路線等方面，是一條經濟綠色的工藝路線[12]。

3.碳酸二甲酯的應用

ＤＭＣ作為一種重要的清潔有機化學試劑使用一方面可替代光氣、硫酸二甲酯、氯甲烷及氯甲酸甲酯等劇毒或致癌物進行羰基化、甲氧基化、甲酯化及酯交換等反應生成多種重要化工產品；一方面以ＤＭＣ為原料可以開發制備多種高附加值的精細化學品，在醫藥、農藥、合成材料、燃料、潤滑油、添加劑、食品增香劑、電子化學品等領域都有廣泛的應用；更為重要的是，由于氧含量高、相容性好，可用作低毒溶劑和燃油添加劑[7]。3.1 農藥產品的合成

國內農藥生產中，常用的甲基化試劑是硫酸二甲酯（ｄｉｍｅｔｈ ｙ ｌｓｕｌｆａｔｅ，ＤＭＳ）和鹵代甲烷；羰基化試劑是光氣。ＤＭＳ和光氣都是劇毒、致癌性的物質，嚴重威脅生存環境。磺草靈是以碳酸二甲酯為原料生產合成的重要農藥產品，它具有良好的殺蟲效果，也是我國農藥出口市場上的主要產品之一。以碳酸二甲酯為原料生產的具有廣泛殺蟲效應的低毒農藥產品－西維因，在我國已投資試驗生產，既安全又清潔，將逐步取代被淘汰的光氣法和異氰酸酯法。3.2 聚碳酸酯

聚碳酸酯是重要的工程塑料，其應用開發是向高復合、高功能、專用化、系列化方向發展，目前已推出了光盤、箱體、包裝、醫藥、汽車、辦公設備、照明、薄膜等多種產品。實現工程塑料的綠色合成，已成為大幅提升碳酸二甲酯產品鏈競爭力的關鍵。一般的方法是以甲基氯為溶劑，使丙二酚與光氣進行反應，改進后的工藝是碳酸二甲酯與苯酚生成碳酸二苯酯，再與丙二酚在熔融狀態下進行酯交換，經脫酚得到聚碳酸酯，避免了光氣的污染問題。3.3 提高汽油的辛烷值

近年來油價逐級攀升，急需開發增大辛烷值的添加劑，由于ＤＭＣ具有高辛烷值在汽油中有良好的可溶性及抗水性，且具有低蒸汽壓及混合分配系數，分子含氧量高達５３％ 是品質極好的汽油添加劑。此外，ＤＭＣ是更為有效的高含氧化合物，同摩爾的ＤＭＣ比甲基叔丁基醚的含氧量高３５％，且ＣＯ排放量較小。ＭＴＢＥ是用異丁烯為原料制造的，但是隨著 ＭＴＢＥ的大量使用，原料異丁烯將不能滿足供應。ＤＭＣ少量添加于汽油中可明顯提高汽車排氣中的氧濃度，而且綠色環保，是一種可持續發展的環境友好型的有機產品，作為汽油添加 劑而日益受到重視[8]。

參考文獻

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