第一篇：水煤浆技术进展探析论文
国内水煤浆在电站锅炉、工业锅炉、工业窑炉中的应用已有很多成功的范例。近年来，燃烧用水煤浆技术已被成功移植到气化水煤浆领域，极大地改善了化工合成企业的生产技术指标，提高了企业的经济效益。截至2010年底，全国燃烧用水煤浆的燃用量已突破3000万t，气化水煤浆用量达到8000万t以上。随着以水煤浆气化为龙头的煤化工产业的快速发展，气化水煤浆的应用规模将保持强劲的增长势头。过去10a中国水煤浆技术及工业应用已向纵深发展，如扩大难以制浆煤种的应用，实现产业化生产，污泥制浆，燃烧水煤浆技术向气化领域移植等。
1扩大制浆煤种
随着水煤浆技术的发展及应用规模的不断扩大，原有易于成浆的煤种，主要是中等变质程度的炼焦煤，包括焦煤、肥煤，两者的资源储量均较低。在制浆前需洗选加工制取洗精煤以降低其灰分，提高了水煤浆热值，增加了制浆成本。
为了保持炼焦工业的可持续发展，合理利用炼焦煤，降低水煤浆生产成本，必须采用不需要洗选的动力煤制浆。神华集团为了扩大神华煤的利用范围，委托国家水煤浆工程技术研究中心对神华煤制取高质量分数水煤浆的可行性进行了大量基础及工业生产的实验研究。表1～表4分别为煤的工业分析，元素分析，灰成分分析以及灰熔融性、燃点和密度分析。此外，还对神华煤的煤岩显微组分、煤的表面性质进行了研究。神华煤具有低灰、特低硫、中高发热量、化学反应活性优良等特点，是优良洁净的动力用煤品种之一。但神华煤的变质程度较低，其内水含量、O含量和O/C原子比高、可磨性较差，属于难成浆的煤种。灰组成中CaO和Fe2O3含量偏高，SiO2含量和Al2O3含量偏低，灰熔融性ST低于1250℃。
根据煤炭成浆性模型和评定煤成浆性指标D与煤的内在水分和可磨性指数的最优回归方程:D=7.5+0.5Mad－0.05HGI，D值越大越难成浆。结合上述各表数据经计算可知神华煤属于难成浆煤种。通过配煤和煤的改性、专用添加剂研制和制浆工艺调整，使神华煤能够制出高质量分数水煤浆。通过实验室研究、半工业实验和工业性试生产及工业性燃烧实验，取得了巨大的技术性突破。目前，神华煤制取燃烧用高质量分数水煤浆的生产厂已达5座，总生产能力已近千万吨。表5为神华煤制备高质量分数水煤浆工艺技术应用情况。
2生物质水煤浆研究及应用
随着中国城市经济的发展及人口不断增长，环境污染愈加严重。全国每年废水排放量约为400多亿t，年排放城市污水污泥(干)约为550万～600万t。预计污泥排放量将以10%的速度递增。由于含有一定量的有机质，国内城市污泥利用途径及所占比例大致为农业利用44.83%、土地填埋31.03%、混合填埋3.45%、焚烧3.45%、绿化3.45%、未处理13.79%。虽然农用比例较高，但由于污泥中含有重金属，均高于农耕土壤中的含量，如大量和长期使用会影响人类健康。工业废弃物的排放也对环境造成污染，如造纸黑液，其年排放量约40亿t，已成为制约造纸行业发展的严重问题。
将城市污泥与造纸黑液作为水煤浆原料既节省了污泥干燥消耗的大量能源和高额黑液处置费用，又降低了水煤浆生产成本。国家水煤浆工程技术研究中心对利用污泥及造纸黑液制取生物质水煤浆作了系统研究。首先为了脱除城市污泥的臭味、改善污泥煤浆的成浆性、增加污泥的配入量，对污泥进行了改性处理。污泥经碱化处理可明显改善其物化特性，提高其稳定性。经多次筛选，发现利用碱性造纸黑液中含有的木质素作为改善水煤浆的分散剂，可以节省添加剂的用量，最终实现以废治废的效果。
经实验室各种实验条件的研究、专用添加剂的制备、污泥煤浆工业放大生产实验和污泥煤浆燃烧实验发现:
(1)实验室研究以兖州煤为原料加入20%改性污泥制得质量分数为64.4%、表观黏度1200mPas、发热量大于16747.2kJ/kg、平均粒径为50μm的污泥水煤浆。
(2)采用分级研磨制浆工艺，在工业生产条件下验证了实验室的研究结果。
(3)制浆成本核算表明:污泥煤浆可100%节约用水;节约添加剂成本40%～50%;制浆成本降低21.88%。此外节省了城市污泥和造纸黑液的环境治理费用。
(4)污泥煤浆在工业锅炉中燃烧实验结果表明:锅炉负荷可在45%～100%下连续调节，燃烧效率98.66%。
3气化水煤浆领域推广燃烧用水煤浆生产技术
由于原德士古气化水煤浆制浆技术难以适应中国的煤质特性，在提高水煤浆质量分数方面有困难，尤其是低变质煤种制气化水煤浆，目前德士古制浆技术很难达到60%以上的质量分数，从而影响了气化技术指标和经济指标。国家水煤浆工程技术研究中心对兖矿鲁南化肥厂制浆工艺特点进行了技术分析，并结合其拥有的国家专利和低质煤制浆经验，对其原有的水煤浆制浆工艺进行了技术改造，实现了提浓的预期目标。
鲁南化肥厂年产80万t尿素、20万t甲醇，以神木煤为制浆原料，日处理煤量2000t，采用棒磨制浆工艺。图1为鲁南化肥厂棒磨制浆工艺。由表7可以看出，原鲁南水煤浆粒度级配不合理、平均粒度偏大，从而影响成浆质量分数。
根据低阶煤成浆特性和堆积效率理论，采用国家水煤浆工程技术研究中心的分级研磨级配制浆工艺专利技术。图2为分级研磨级配制浆工艺。表8为鲁南化肥厂制浆工艺改造后实际生产运行结果与原有工艺对比。由表8可见，分级研磨级配制浆工艺的水煤浆质量分数在煤种、添加剂及用量相同条件下，制浆质量分数可提高3%～5%，系统产能提高30%以上。按水煤浆质量分数提高3%计算，每生产1000m3(CO+H2)比煤耗降低30kg煤炭，比氧耗降低30m3，极大地改善了水煤浆气化的各项经济技术指标。
4结论
近10a来，水煤浆技术在中国已取得了巨大进展。分级研磨制浆工艺已推广至多家单位应用，经济与社会效益十分显著，仅2009—2010年共生产代油水煤浆150万t，实现代油62万t;代煤燃烧水煤浆256万t，节煤38万t。兖矿鲁化、山西丰喜等四家煤化工企业的水煤浆气化改造项目已完成和投产，按水煤浆质量分数提高3%，年节煤9万t，节氧9000万m3，直接经济效益1.03亿元/a。
由于成功开发低阶煤制浆工艺和投入商业运营，填补了低阶煤制高质量水煤浆在国际和国内的技术空白，促进了国内煤炭资源合理利用。同时，对产业转型、节能减排的实施具有重要的推动作用。
第二篇：口腔医学技术进展论文
新材料新技术带着口腔往前冲
众所周知，牙体、牙列缺损、牙列缺失和畸形是人类的常见病、多发病，其主要病因是由龋病、牙周病、外伤、肿瘤和先天畸形引起的。尤其龋病，是危害人类健康的三大疾病之一，也是形成牙体、牙列缺损和缺失的主要原因。据有关统计，我国患龋者龋均为2.47颗牙，总平均龋患率为37.3%。需要治疗的人数甚多。因为各种原因引起的牙列缺损，需要义齿修复者众多。尤其随着我国人口老龄化，牙体、牙列缺损和缺失病人的比例将日趋增多。所以，口腔修复工作者面临着越来越艰巨的任务，要尽快培养大批具有一定专业水平和业务能力的口腔修复工作人员，以满足社会的需要。
口腔医学技术是近年来发展迅速的学科，随着现代科技的发展而迅速发展，涉及到众多学科，与口腔组织学、解剖生理学、口腔生物力学、材料学等密切关联，由此产生了新的修复方法和技术。二十一世纪的修复技术发生了很大的变化，许多新技术，新方法，新材料都逐步登台。如计算机辅助设计与辅助制作完成修复体技术（CAD/CAM）；人工种植技术；激光在修复的应用；铸钛技术；精密铸造技术；烤瓷在、铸瓷技术、全瓷技术等。这些都深刻的影响到口腔医学技术的发展。
随着科技的进步，无论是塑料、不锈钢的出现，还是铸造技术、微波技术、激光技术及计算机科学的出现，不仅极大改变了人们的社会生活，也同样促进了口腔医学技术的发展。随着人们物质文化水平的提高及科学技术的发展进一步，与信息科学、材料科学、计算机学、机械学及生物医学紧密结合，口腔医学技术的发展将更为迅速，高科技已广泛促进了口腔医学技术的发展，特别是人工种植牙技术的发展以及计算机辅助（CAD）与计算机辅助制作（CAM）及复合材料的出现与应用，从根本上改变了人们的常规的修复观念与修复方法，从这些技术的进一步完善，还将进一步促进口腔医学技术的发展。
口腔医学技术的发展与高科技的发展紧密相关，铸造支架及铸造冠技术改变了锻造丝及锤造冠的修复技术。其后各种技术的涌现，如金属烤瓷技术以及延伸的全瓷技术使修复效果发生了很大的变革。精精密附着体技术，如套筒冠技术，栓道技术，球帽技术，磁附着体技术的应用，提高了修复质量，为口腔医学技术向社会化，工业化发展创造了条件，而人工种植牙技术则从根本上改变了修复方式与观念，又极大的促进了以各种修复技术的发展，使各种修复附着体技术的应用更加规范化，也更为普遍。
激光在口腔医学技术领域中的应用，从最开始牙龈软组织的手术，押题脱敏，发展到激光焊机的成功应用，并逐渐向口内直接焊接以及激光预备基牙及激光测量获取共同就位道，在口腔医学技术领域显示了广泛前景。随着研究的进一步深入，激光在口腔医学技术的广泛应用也必将影响和促进口腔医学技术的飞速发展。
当然口腔材料的发展也将极大地促进口腔医学技术的发展。
材料学是对口腔医学技术发展影响最大的学科之一，无论是从钛材的应用时种植技术的成功及钛支架义齿的应用，还是从甲基丙烯酸甲酯到复合树脂的应用，以及从烤瓷材料的应用到可铸造陶瓷材料及可切割陶瓷的应用，口腔应用材料学的发展对口腔医学技术修复质量的提高起到过不可取代的作用。而纳米陶瓷的发展，特别是纳米材料在口腔修复的应用，将使材料的生物相容性、强度、韧性、以致重量、耐腐蚀性都极大的该善，必将极大的推动口腔修复的发展，有望
成为理想的口腔修复材料。而金属材料表面氧化膜的生物改性则增强材料的生物相容性，能获得更多的生物性修复材料，将使仿生修复成为可能。
钛在口腔医学技术中的应用①固定义齿：纯钛的力学性能接近Ⅲ型金合金，适合冠桥修复。钛冠的加工方法可以用铸造方法也可用锻造的方法。有报道铸造钛冠的适合性高于镍基合金全冠。钛冠桥锻造的方法是用电火花蚀刻机械加工。②可摘局部义齿:纯钛及钛合金制作局部可摘义齿支架时铸造后线性收缩率为
1.8%-2.0%，比钴铬合金小，因此具有更好的适应性。纯钛的力学性能较目前常用的钴铬合金低，因此在局部义齿支架时，其厚度要高于钴铬合金才能达到支架的性能要求，③钛烤瓷修复：钛底层冠加工方法有：机床加工、电火花蚀刻、CAD/CAM和铸造加工。前三种属于冷加工，对钛及钛合金的理化性能影响较小。④牙颌畸形矫治: 钛合金正牙丝弹性模量低，强度适中，具有良好的回弹性，可多次产生温和、持久的矫正力，这种矫正力适合生理要求。钛合金是制作正牙丝较为理想的材料。另外还可用植入颅面骨中的纯钛种植体作颌外支抗，矫正颌骨错位畸形。纯钛具有优良的生物学性能，由于其强度高，韧性好，比重仅是不锈钢的一半等优点，优于金合金、钴铬合金，更适合制作支架。钛支架义齿质轻而强度好，其生物相容性好，与口腔软硬组织均无反应，支架在口内无味，不变色，不过敏，无毒。与采用传统的钴铬合金比较，纯钛支架（托）义齿更加坚固、更薄，重量明显减轻，金属对粘膜组织无刺激，患者感觉更舒适，也更有利于咀嚼功能的恢复和口腔组织的保健。特别是全口义齿中应用更是优点突出，患者戴义齿后没有沉重感。
钛及钛合金的铸造传统失蜡铸造技术制作钛修复体不易取得成功，因为钛非常活泼，高温下极易与大气中或包埋料中的多种元素反应。所以，钛的铸造需要有特殊的热源、专用的 模型材料以及防止钛表面污染的仪器设备。牙科专用铸钛机的溶解氛围有：真空方式和惰性气体保护法。惰性气体分别是氩气和氦气。熔解方式有：高频感应方式和弧熔解法。铸造方法有：差压式铸造法、加压铸造法及离心铸造法。差压式铸造法是利用熔金室和铸造室的压差使钛及钛合金铸入铸型腔内的方法。加压铸造法是在较低压力的惰性气体的保护下熔解钛料，当熔化的液体钛及钛合金流到铸道口时，从液体钛及钛合金的表面加以较高的压力，使液体钛铸入铸型腔内。此外，铸钛使用的金属坩埚、氧化铝坩埚和高密度石墨坩埚。金属坩埚多为铜制坩埚，且多用弧熔解方式。铸钛需铸钛用包埋料。在铸钛过程中还注意: 熔模的厚度不宜少于0.7cm，排气道的设置、铸道的设置、铸型的形式、铸型烘烤焙烧的温度及铸造时铸型的温度要求、铸型的冷却方式，铸件的表面处理方法等也与钴铬、镍基等合金相同。
从以上的一系列的新技术新材料中不难发现口腔医学技术的前进离不开新的技术新的材料的不断突破。所以有了新的技术，新的材料口腔医学技术想不进步，想不发展都难啊。
第三篇：水煤浆燃烧技术综述
水煤浆燃烧技术综述
高飞、邵海龙、张德强、李晓东
一、背景 1.水煤浆的概念
水煤浆是由大约65%的煤、34%的水和1%的添加剂通过物理加工得到的一种低污染、高效率、可管道输送的代油煤基流体燃料。它改变了煤的传统燃烧方式，显示出了巨大的环保节能优势。尤其是近几年来，采用废物资源化的技术路线后，研制成功的环保水煤浆，可以在不增加费用的前提下，大大提高了水煤浆的环保效益。在我国丰富煤炭资料的保障下，水煤浆也已成为替代油、气等能源的最基础、最经济的洁净能源。2.水煤浆的发展
水煤浆是70年代兴起的新型煤基液体燃料，由65%的煤、34%的水和1%的化学添加剂，经过一定的工艺流程加工而成，其灰分及含硫量低，燃烧时火焰中心温度较低，燃烧效率高，烟尘、SO2及NOX排放量都低于燃油和燃煤。许多国家基于长期的能源战略考虑，将其作为以煤代油的燃料技术进行研究、开发和储备，且已实现商业化使用。
我国的水煤浆研究工作起步于70年代末，80年代初，与国外同步，直接原因是国际上爆发的石油危机，使各个国家都在寻找以一种代替石油的新能源。而中国是一个富煤、少气、贫油的国家，因此我国一直致力于水煤浆的研发工作，并于1983年5月攻关研制出了第一批水煤浆试燃烧成功。近年来，我国的水煤浆制备技术和燃料技术发展很快，并达到了国际水平，先后完成了动力锅炉、电厂锅炉、轧钢加热炉、热处理炉、干燥窑等炉窑燃用水煤浆的工程试验。在环保产业的高科技领域，我国的大部分技术、产品均落后于国际先进水平，而水煤浆是一个例外，中国的水煤浆技术优先于国外，这种新能源在中国的能源战略中占有非常重要的地位。
目前水煤浆技术已被列为我国能源发展重点推广技术，也是煤炭工业洁净煤技术优先发
[1]展重点技术之一。《201-2017年中国水煤浆行业发展前景与投资预测分析报告》指出，我国是一个富煤少油的国家，水煤浆作为新型代油环保燃料，正被越来越多的企业所认识，采用水煤浆技术进一步改善煤炭企业的产品结构，提高煤炭企业经济效益。水煤浆技术还可以解决一些燃煤企业环保及工艺过程调节的问题。而且可以利用工厂有机废水（如造纸黑液）制成水煤桨燃烧。因此水煤浆技术是当前较现实的，也是21世纪最有市场的洁净煤技术。从长远来看，随着国民经济的发展，我国液体燃料供需矛盾将进一步加大，环境对燃料的约束也进一步加强，水煤浆的使用量将逐步加大；而随着水煤浆技术的进一步提高将会使其社会效益更加明显，经济效益得到改善。因此，水煤浆的应用前景非常广阔。
3.发展水煤浆燃烧技术的意义
（1）替代石油，合理利用我国能源资源
由于水煤浆具有同石油一样的流动和雾化特性，因此，以水煤浆替代石油可以利用原有设备，改动工作量很小，投资小。（2）解决煤炭运输问题
我国煤炭资源丰富，但地区分布极不平均，北煤南运和西煤东运的局面将长期存在。靠铁路运输既增加了铁路的负担，又对沿途环境造成了污染。发展水煤浆进行管道运输将在很大程度上缓解能源运输的压力和污染问题。（3）降低煤利用过程中的污染
制备水煤浆的原料煤是经过洗选的，含灰量和含硫量都大为降低，燃烧后产生的飞灰和SO2都比一般的燃煤锅炉低。同时由于水煤浆中的水分在燃烧时具有还原作用，理论燃烧温度也比相同煤质的煤粉燃烧低200℃左右，因此可以在一定程度上降低NOX的排放量。
二、水煤浆的特性 水煤浆作为一种替代燃料，除了具有原有煤的特性，如发热量、灰熔性、各组分含量外，还具有一些特殊的性质要求。（1）水煤浆的浓度
水煤浆的浓度是指固体煤的质量浓度，它直接影响到水煤浆的着火性能和热值。浓度越大，含水量越少，就越容易点燃且发热量高。但浓度的提高会影响到水煤浆的流动性，通常根据其实际需要和煤质特性，将浓度控制在60－75%之间。（2）水煤浆中煤的粒度
水煤浆中煤的粒度对水煤浆的流变性、稳定性以及燃烧特性影响很大，同时合理的粒径分布还有利于达到较高的水煤浆浓度。一般情况下，煤炭的最大粒径不超过300um，且小于200目（74um）的颗粒含量不小于75%。（3）水煤浆的流变特性
流变性用于描述非均质流体的流动特性，它是影响水煤浆储存的稳定性输变的流动性、雾化及燃烧效果的重要因素，一般用剪切应力-切变率关系来表示，常用参数为黏度。水煤浆属于非牛顿流体，它的黏度随流动时的速度梯度（即剪切速率）的大小而变。
为了便于利用，在不同的剪切速率或温度下，要求水煤浆能表现出不同的黏度值。当其静止时，要求其表现出高黏度，以利于存放；当其受到外力，则能迅速降低黏度，体现出良好的流动性，也就是具有良好的触变性，或者说是“剪切变稀”的特性。同时，水煤浆还需要类似于油的黏温特性，升温后，黏度明显降低，易于雾化，可以提高燃烧效率。（4）水煤浆的稳定性
作为一种固、液两相的混合物，水煤浆很容易发生固液分离、生成沉淀物的现象。水煤浆的稳定性是指其维持不产生硬沉淀的性能，所谓硬沉淀，就是无法通过搅拌是水煤浆重新恢复均匀状态的沉淀，反之称为软沉淀。一般工业要求的水煤浆存放稳定期是三个月。
以上水煤浆的特性是衡量水煤浆质量的重要指标，但由于其中有些特性之间是相互制约的，如浓度高会引起黏度增大，流动性变差；黏度低有利于泵送、雾化和燃烧，却会使稳定性降低等。因此，必须根据水煤浆的实际用途，来协调其各个性质参数，目前主要的水煤浆种类、特性及用途如表3-10所示。
三、水煤浆的制备
1、水煤浆制备的基本原理
水煤浆的制备过程直接决定了水煤浆的特性，为了使水煤浆能够满足实际应用的要求，在其制备过程中需考虑以下4个方面。
[1] 煤炭的选择及其成浆性。制浆前必须根据需要选择每种，如其灰分、硫分、热值、挥发分及灰熔点等，这对水煤浆是否能够稳定燃烧、燃烧效率及污染排放都有很大的影响。如挥发分影响到水煤浆在炉膛中能否稳定着火燃烧，根据经验，通常用于锅炉燃烧时要求制浆用煤的挥发分含量大于25%，用于炉窖燃烧时要求大于15%。另外如果灰分、硫分等杂质过多，还需要在制备过程中进行洗选脱除。
在煤种选取过程中，成浆性是用来表征其制浆难度程度的参数，一般不同煤种的成浆性有着很大的差异。有的煤在常规条件下很容易制成高浓度的水煤浆，而有的则要求较为复杂的制浆工艺和较高的成本。对于煤的成浆性，其影响因素很多，但一般认为：煤阶越高，内在水分越少，煤种O和C比值越小，亲水官能团越少，孔隙越不发达，可磨性指数越高，煤中所含可溶性高价金属离子越少，制浆越容易。[2] 颗粒级配技术。水煤浆中的煤炭不仅有粒度大小的限制，还要求其有良好的粒度分布，即希望使不同粒径的煤粒能够相互填充，减小煤粒之间的空隙，达到较好的堆积效率。堆积效率越高，由于空隙少就可以减少水的消耗量，容易配置高浓度的水煤浆。在制备过程中，这项技术又称之为颗粒级配技术。一般在目前的制浆工艺中常用所谓的双峰分布来实现较好的级配。
[3] 制浆工艺流程。制浆工艺是指对煤炭颗粒、水和添加剂等原料进行细选、破碎、磨矿、搅拌、混合、过滤、调浆等工艺来制备水煤浆的过程。通过优化制浆工艺流程，可以实现水煤浆中煤颗粒的较高堆积效率，满足使用特性的要求，同时减少消耗。[4] 添加剂。通常情况下，要使水煤浆能够达到高浓度、高稳定性以及良好的流变特性，必须添加一些化学药剂。一般可分为分散剂和稳定剂两类。分散剂是用来促进煤粒在水中均匀分散的化学药剂，通常煤粉与水混合，煤颗粒之间存在着很强的引力，使得煤粒成团、凝聚、煤浆黏度增高、流动性变差。分散剂是一些表面活性剂，可以显著地降低溶液的表面张力，提高煤粒表面的润湿性。而水煤浆稳定剂则是用来改善水煤浆稳定性，以使其在存储和输送期间保持特性均匀的状态。
2、水煤浆的制浆工艺
水煤浆的制浆工艺一般可以氛围干法、干湿法和湿法制浆三大类，由于干法和干湿法的能耗高，制浆效果均不如湿法，因此近些年很少在工业中应用。图3-45为我国两个典型的湿法制浆工艺流程。
总的说水煤浆制备通常包括洗选、破碎和磨矿混合和搅拌、过滤加工等部分。[1] 洗选。即通过洗选对煤进行净化，出去煤中的部分灰分和硫分等杂质。一般情况下选煤应放在磨矿前，但当煤中矿物杂质需经磨洗方能分离出杂质时，也可采用磨矿后在选煤的工艺。
[2] 破碎和磨矿。破碎和磨矿是为了将煤炭磨碎至要求的粒度，并使其分布具有较高的妒忌效率，是制浆过程中最为重要也是能耗最高的缓解。在湿式制浆工艺中，通常将水、添加剂和破碎的煤粒混合后进行湿磨。
[3] 混合和搅拌。混合与搅拌是使煤浆混合均匀，并使其在搅拌过程中经受强力剪切，加强药剂与煤粒表面的作用，改善起流变性能。其中混合一般用在干磨或中浓度磨矿之后，使其磨制后的产物经过滤机脱水所得的滤饼能与分散剂均匀混合，形成具有一定流动性的浆体，便于后续搅拌。过滤加工。过滤加工是指在装运储存之前，对工艺过程中产生的粗颗粒或其他杂物进行过滤脱除，以免对水煤浆的输送和燃烧带来影响。
四、水煤浆的燃烧技术
1、水煤浆的燃烧特性
水煤浆的燃烧过程一般先通过雾化器将水煤浆雾化城细小的浆滴，一个浆滴通常包括若干细小的煤粉颗粒，进入炉膛后，浆滴受热蒸发，将煤粉颗粒暴露在炉膛内，然后发生与煤粉炉内煤粒类似的燃烧过程，直到燃尽。
从总体来看，在雾化器喷口处，水煤浆呈雾炬形燃烧，如图3-46所示。由于水煤浆中含有较多的水分，因此无论是分析雾炬燃烧、还是分析单个的煤粒燃烧都反映出与煤粉燃烧不同的特性。
图3-46 水煤浆的雾炬形燃烧
水煤浆经雾化以后高速喷入炉膛，在喷口处形成如图3-46所示的雾炬形态。进入炉膛后雾炬燃烧一般要经历以下过程，首先雾炬在高温烟气对流及辐射作用下，迅速升温，并开始水分蒸发，其中的煤粉颗粒发生结团。当浆滴温度升高到300－400℃时，其中的挥发分开始析出并率先着火，形成火焰；此后进入强烈燃烧阶段，同时焦炭开始燃烧，直至彻底燃尽。
对比煤粉炉内煤粉的燃烧，水煤浆燃烧主要有以下特点.[1] 由于水煤浆中含有30%－35%的水分，水煤浆着火前需要多余的热量蒸发水分，同时由于水煤浆雾炬的入口速度相当高，一般为200－300m/s，是普通煤粉炉一次风的近10倍，所以尽管水分蒸发的很快，但仍存在0.5－1m的脱火距离，这也是水煤浆燃烧组织的关键。
[2] 虽然水分蒸发会浪费部分热值（3－4%）,但从其后的挥发分析出容纳少及焦炭燃烧来看，水煤浆的燃烧特性要优于普通煤粉燃烧。这是因为水分蒸发时，煤粒之间发生结团形成了多孔性结构，其表面积和微孔容积都要比煤粉颗粒大，从而有利于挥发分的析出，提高焦炭的燃烧速度。[3] 水煤浆的燃烧火焰稳定，但燃烧火焰温度低。水煤浆的雾化燃烧可以使其流动组织更加稳定，而能达到良好的稳定着火与燃烧。同时由于水分的存在，使得其火焰温度平均比煤粉火焰低100－200℃。
[4] 水煤浆具有与煤粉一样的燃尽水平和燃烧效率。水煤浆的燃烧效率除了受煤质自身因素影响外还与雾化质量、水煤浆水分、受热条件等因素有关。由于前面讲的水分蒸发的影响，即使在较低的火焰温度下，水煤浆的燃烧速度也要比煤粉高，其燃烧效率与煤粉燃烧相当，对于大型水煤浆锅炉可以稳定达到99%以上。
在影响水煤浆燃烧过程的各个因素中，影响最大也是与普通煤粉炉所不同的是其雾化特性和特殊的配风要求。水煤浆的雾化效果越好，其浆滴粒径越小，越容易着火，还能提高燃烧效率。如表3-11所示，可见雾化器（雾化喷嘴）是水煤浆燃烧中最为重要的设备。
2、水煤浆燃烧污染物排放
水煤浆燃烧同其他燃煤过程一样，也会产生飞灰颗粒物、SO2、NOX等大气污染物。但由于水煤浆中的煤粒在制备过程中经过了洗选，以及水煤浆燃烧温度低等原因，使得水煤浆燃烧的污染情况要好于普通煤粉燃烧。
[1] 飞灰颗粒物的排放。水煤浆燃烧形成飞灰颗粒物的污染总量与相同煤种煤粉燃烧相比并没有明显减少，而且在替代层燃炉时还有提高，这是必学正试的一个问题。但水煤浆燃烧生成的飞灰颗粒物的质量平均直径通常大于普通煤粉燃烧产生的颗粒物的质量平均直径，这是由于浆滴蒸发时煤粉颗粒发生结团的缘故。这个特点有助于飞灰颗粒物在除尘器中被脱除，减少其最终排放量。对于PM10和PM2.5的排放降低可能是有利的。
[2] SO2的排放。本质上讲水煤浆燃烧过程中SO2的排放并不会显著降低。有报道说水煤浆以洗精煤为原料，一般在燃烧前即可以脱除10%~30%的无机硫而降低SO2的排放，但这并不是水煤浆特有的优点。同时研究表明可以在制浆过程中加入一定比例的石灰石或石灰乳固硫剂，在燃烧过程中进行脱硫，但实践表明这一方法的脱硫效果并不明显，且与燃烧控制密切相关。由于燃烧过程中脱硫剂利用率不高，从总体上看，水煤浆燃烧的总脱硫率在30%以下。
[3] NOX的排放。前面介绍到，水煤浆的火焰温度通常比相同煤种煤粉低200℃左右，根据燃煤过程中NOX的生成机理，将有助于抑制NOX的生成，如图3-47所示，但由于燃煤过程中主要生成的染料型NOX在1000℃以上受温度变化的影响比较小，所以也要采用分级燃烧等降低NOX燃烧技术进行控制，不过水煤浆的雾化燃烧特性为合理进行分级燃烧配风创造了良好的条件，有可能达到低于同种煤粉燃烧的NOX排放水平。
五、水煤浆的应用 水煤浆作为低污染的液体燃料，可以应用在许多行业中。根据国内外工业应用的现状，大致可以氛围三个方向：即直接燃烧、气化和管道运输。其中直接燃烧包括在电站锅炉、工业锅炉和工业窖炉中的应用。管道运输是水煤浆的另一个主要用途，其在美国、前苏联都有成功的商业运用实例。除此之外，对于某些超低灰分的水煤浆产品，还可以应用在内燃机或燃气轮机中，但目前还未进入商业运行阶段。
1、水煤浆直接燃烧的应用
作为替代燃料是水煤浆技术发展的最初目的，依托于水煤浆制备技术和燃烧技术的共同发展，目前水煤浆已经作为燃油的替代燃料通过对电站锅炉、工业锅炉及工业窖炉的改造，广泛地应用在诸如电力、冶金、建材、化工等行业中。
[1] 水煤浆在电站锅炉上的应用。对燃油锅炉进行改造以燃用较为廉价的水煤浆，是水煤浆最主要的用途。1995年8月日本在对其勿来电厂4号75MW机组的锅炉上进行了全烧水煤浆试验。此后又在8号600MW机组中进行了水煤浆和煤粉，水煤浆和重油的混烧试验，获得了稳定燃烧后一直运行至现在。美国、加拿大、瑞典、意大利和前苏联等都进行了类似的试验。
我国在20世纪80年代中期对北京造纸一厂的20t/h和60t/h燃油锅炉进行了改烧水煤浆的工业示范。其后经过多年的实践研究，针对我国燃料的特点，无论是在结构设计还是参数选择上，都发展了具有自身特色的较为成熟的水煤浆燃烧技术。
山东华能白杨河电厂拥有3台230t/h锅炉由燃油改燃水煤浆，锅炉运行稳定，燃烧效率达到99%以上，锅炉效率为90%~91%，灰渣含碳量在8%左右，飞灰含碳量在10%以下；SO2和NOX排放均符合标准要求。如表3-12所示。
[2] 水煤浆在工业炉上的应用。北京造纸一厂20t/h的燃油锅炉是国内最早使用水煤浆的工业锅炉，在随后的10年里，采用配套旋流燃烧器和炉前设置稳燃室燃烧方式，对燃油锅炉、燃煤锅炉进行了多台改造，并开发了专用水煤浆锅炉，容量从1~65t/h不等，由于锅炉容量、炉膛形式、喷嘴性能的差异，燃烧水煤浆的燃烧效率和锅炉效率也有所不同，一般情况下，水煤浆燃烧效率达90%~99%，锅炉效率达80~90%。对于改造的锅炉一般都能达到油/浆两用的要求，但其出力有一定的差别。
1999年12月北京市环境保护监测中心对35t/h锅炉水煤浆与重渣油1:1混烧进行测试，其结果如表3-15所示。
[3] 水煤浆在工业窖炉上的应用。近年来，水煤浆代替燃油，大量适用于冶金、机械、建材、化工等各类工业窖炉。如陶瓷厂的隧道窑、喷雾干燥塔，耐火材料厂的隧道窑、倒焰窑，保温材料厂的隧道窑、膨化窑，冶金企业的锻造加热炉、型钢加热炉、烧结矿加热炉等，上述燃烧设备由原来燃用才有、重油、天然气、焦炉煤气等，改烧水煤浆，不仅满足了加热工艺要求，优化了加热工艺，而且还可以获得十分显著的经济效益。
水煤浆在工业窖炉上的应用有大量工程实践范例。桂林轧钢厂、绍兴轧钢厂连续轧钢加热炉由烧散煤改烧水煤浆，连续运行了8年，燃烧效率由烧煤粉时的约70%提高到97%以上，不仅为企业大大节约了生产成本，还取得了良好的环保效益，如表3-16所示。
2、水煤浆管道输送的应用
管道运输是水煤浆的另一主要用途，也是煤炭运输方式的一次突破，能在很大程度上解决有资源分布不均造成的煤炭运输问题。
煤炭管道运输其实已经有了近百年的历史，但其大规模的应用是在20世纪的50年代。美国率先建成了俄亥俄洲煤浆管道，长170km，年输送煤炭130万吨；1970年又建成至亚利桑那州卡塔因－内华达州某电厂的长439km，年输送煤炭480万吨的黑迈萨（Black Mesa）管线，一直安全运行至今，输煤已超过1亿吨。早期的管道输煤（浆）是先把煤破碎稻1mm以下的力度，与水混合，按50％左右的质量浓度配制成煤浆，用泵沿管道输送到用户。然后经脱水干燥后作为燃料使用。其方案如图3－48（Ⅰ，Ⅱ）所示，均为到达目的地后需脱水处理的煤炭运输管道。
六、水煤浆的发展前景近些年来，我国水煤浆的生产能力发展较快，而且自主设计生产水平也有了飞速的提高。1998年以前，我国只有北京水煤浆示范厂、兖日水煤浆厂、枣庄矿务局八一水煤浆厂、株洲选煤厂水煤浆车间、抚顺胜利矿水煤浆厂5家水煤浆制备企业，总设计能力约为65万吨/年。其中规模较大的北京水煤浆示范厂（25万吨/年）、兖日水煤浆厂（25万吨/年）均为引进国外水煤浆制备技术建厂。其后我国扩建或新建了一批水煤浆生产线，如浆八一水煤浆厂改建成了25万吨/年的制浆生产线，并拥有了我国自主知识产权的制备技术。新建了白杨河发电厂自备浆厂、邢台东庞矿水煤浆厂、北京燕化新东方水煤浆厂等，同时也建起了一些非国有企业的水煤浆制备厂如大同的新源水煤浆厂、河北霸州水煤浆厂等。截至2002年底，我国共有水煤浆厂15座，设计能力约为426万吨/年，是5年前的6.5倍，水煤浆厂的数量和总生产能力均居世界第一位。更为欣喜的是这些新建的水煤浆厂都是由我国自主设计，采用我国制浆技术、设备、添加剂。足以证明我国的制浆工艺和添加剂性能已达到国际先进水平。
相对于生产能力的快速提高，我国水煤浆的工业应用稍显落后。2002年全国水煤浆厂供生产水煤浆99.5万吨，占设计能力的23.4％。2000年全国水煤浆厂供生产43.7万吨，占设计能力的24.8％2002年的生产量是2000年生产量的2.3倍，由此可见，水煤浆行业在近两年有了较快速度的发展。但目前水煤浆的制备生产线并没有充分利用，没有足够的用户燃用水煤浆。水煤浆技术是一项系统工程，水煤浆产业化应用包括从制浆、运输到燃烧等多个环节，每个环节缺一不可。目前的水煤浆厂是在不考虑用户的条件下盲目上马的。水煤浆不能作为简单的商品而必须进行系统的考虑。
水煤浆作为我国洁净煤技术的组成部分，有其特殊的优越性，但对于水煤浆技术的发展我们还应该清醒的认识到以下几点。
[1] 水煤浆技术是一项涉及多门学科的技术，它包括煤浆的制备、储运、装卸、燃烧等技术，虽然我国经过20余年的攻关和开发，在水煤浆技术的各个领域都取得了长足的发展，但由于它作为一种特定的技术，其应用范围是有一定的限制，一般对于大型燃油锅炉不适于改用煤粉时才有其意义。
[2] 水煤浆是洁净煤技术的一种，具有许多优越性，但水煤浆的缺点也很突出，如水煤浆的制备和运输要消耗较多的电力和水，制备1t水煤浆耗电40－60kW·h.[3] 水煤浆制备对煤的质量要求较高，需低灰、低硫、精煤，水煤浆替代粉煤燃烧是毫无经济价值的，只有替代油料才能体现出其效益；以美国、瑞典、俄罗斯、日本等国家为例，虽然这些国家水煤浆技术发展历史较早，而且技术成熟，但仍未得到大范围的推广。对于我国预计在燃料结构调整后这一应用也将收到限制，不会大规模推广。
第四篇：食品科学与技术进展课程论文
《食品科学与技术进展》
课程论文
一、论文题目
《食品——不衰的行业》
二、论文内容
高考后填报志愿时，我在密密麻麻的专业志愿中一眼就挑中了“食品科学与工程专业”。“食品”是我的兴趣所在，化学、生物，一直都是我喜欢并且擅长的学科；“科学”让我看到了这门学科严谨、深入的一面；“工程”让我看到了这门学科好的发展前景。
“民以食为天”，“食”字当头，食品领域的知识当真应是无穷无尽的。我的理解是，这门学科研究所有关于食品的知识，最终我们可以参与食品的研发、加工与包装等一系列的工作。然而我身边的人大多数都对这门学科一知半解甚至毫无了解：有的人谈到这个专业第一反应就是“你真是个吃货”，有的人将这门学科与食品质量与安全专业混为一谈，甚至有人直接问我：“你们这个专业学完了毕业出来能干嘛啊？”
由于周围人的不了解，甚至是个别人的误解，导致我身边的同学有不少人都想转专业，我想这都是因为大家对于这个学科的不了解导致的。身边的同学大多数都喜欢建筑、法学、金融这样的学科，因为家里人、朋友或者自己本身认为那些学科更加有用甚至更能赚钱。但在我看来，赚钱并不是我们学习一门学科的真正目的，如果把赚钱当成学习一门学科的目的，相信你的成就也就只能到达赚到钱为止了。
首先，学习食品科学与工程专业的人，确实有不少都是“吃货”，他们出于对食品的热爱选择了这个专业，研究自己喜欢的东西的确是很幸福的事；其次，食品质量与安全是这门学科的研究范围内的内容，但这门学科研究的东西远远不止这些，它更多地是偏向食品的研发、加工与包装这一复杂的过程，综合性更强，也更实用；最后，相信能把这门学科学好的人，一定是全面发展、热爱食品的人，这样的人，何愁找不到工作呢？当然，若是眼高手低的话，相信无论学的是什么专业，也很难找到称心如意的工作吧。
食品科学与工程专业要培养的是具有化学、生物学、食品工程、食品安全与营养、食品分析与检测等方面的基本理论和基本技能，能在食品领域内从事食品生产技术管理、科学研究、产品开发、工程设计及食品质量与安全检测、控制、监督、执法、管理等方面工作的复合型高级工程技术人才。这么多门学科，这么多种工作，相信能学好这样一门综合性极强的学科绝非易事。如果能了解到这些，那些说这门学科毫无意义、简单易学、就业困难的人，就会意识到自己的想法根本就是基于自身对于这门学科的认识不足。而食品行业的科学技术发展恐怕是需要横跨这么多领域的。
它的主要课程包括：无机化学、有机化学、分析化学、物理化学、化工原理、机械设计基础、微生物学、生物化学、食品分析、食品工程设备、食品加工与保藏原理、食品化学等。在学校里，我们只能学到这么多，而在实际的生产运用中，还会有更多的知识等着我们。这门学科同样属于实用性极强的学科之一，看来想要学好，还真需要足够的热情。
不过即使是学了这门专业的人，也有不少人诟病这门专业的本科生起薪低，工作环境差，就业没前途。但我相信不止这一个专业存在着这一问题，无论是哪一个专业，都会或多或少地存在一些就业问题，没有百分之百所有人都能找到高薪、环境好的工作的专业，这不单单与行业的大环境有关，更与个人的能力、机遇的把握有关。
同时，我们也应该看到食品行业其自身的发展前景：
随着人们生活水平的提高，“吃”不再仅仅是用来解决温饱问题的途径了，它被新时代的人们赋予了更多的含义。人们对于方式、用料、健康、营养等方方面面都开始有了新的、更高的要求，而研究食品科学与工程，正是顺应了人们新时代的需求。
我国地大物博，本身就具有多种菜系，人们自古以来就对“食”十分讲究。中国除了拥有十分丰富的农副产品资源优势，更是拥有广阔的消费市场。试问，谁能不买食品呢？再加上人们的消费能力越来越强，对于食品的消费定然是只增不减。
尤其值得注意的是，食品行业的科学技术的进步同样也是日新月异的。中国的传统食品往往需要较长的生产周期，而当今社会，往往可以利用现在的科学技术将这个生产周期大大地缩短，增加社会和经济的双重效益。还有为了适应当今社会的快节奏生活，应运而生的中式快餐，同样也是利用了先进的科学技术，对食品的制作和储藏步骤加以改进，迎合了人们的生活需求。
还有食品卫生安全方面，进一步的发展同样是建立在日新月异的科学技术上的。所有的食品都可以有一个明确而又详细的标签，注明它的配方、生产日期、保质期和储存方式。而食品加工方面则是越来越趋向于简单化，食品半成品的加工也依靠着现代的科学技术为食品加工提供了有力支持。比如微波炉，最早刚被发明的时候，是一种军用科技，而军用科技演变成了民用科技产品以后，往往十有八九是应用于食品行业了。
科学技术的进展帮助我们吃到了越来越快的洋快餐，帮助我们了解了食品制作的原理等等，还能帮助我们发明更多前所未有的食物，相信任何一个人都不能拒绝新鲜又美味的食物！
以洋快餐为例，以前是标准的“垃圾食品”，而现在也能打出两张“健康牌”了，餐盒上能够印出这份快餐的热量值，供消费者参考。而配料方面也往往会着重强调“绿色健康”、“营养均衡”。这些现象的出现除了与消费者越来越强的健康饮食意识以外，更加离不开食品行业突飞猛进的科学技术。而食品行业的科技绝不仅限于食品的加工制作方面，更重要的还有储藏。即使是再小的洋快餐店，也会配备一间冷冻室来储备各种物料和食材，保证所有的食物在加工前的卫生必须符合行业标准。还有从业人员的健康检查、培训和卫生条例等，除了食品方面，制作食品的员工需要进行的消毒步骤是有章可循的，只有在进行了彻底的清洁和消毒后才可以在不接触食品的状态下进行食品的加工与制作。
我们可以参考发达国家食品行业的发展状况，作为我们发展食品行业的经验，相信我国的发展速度一定不会让人失望，并且能够少走很多弯路。不过我国如今社会的食品安全问题常常成为大众关心的焦点，我国的食品行业急需一批新鲜血液的注入，让其重新焕发生机。而食品行业需要的不仅是普通从业人员，更需要能够参与食品科技研发的科研人员，因为只有科学技术的发展能够应用于食品行业才能算是满足了人们“民以食为天”的要求。
总而言之，食品科学与工程是一门值得我们研究与探讨的专业，它是我的兴趣所在，相信在这条道路上，碰到困难总是在所难免的，但相信我们的坚持与刻苦能够克服一切困难，最终到达成功的彼岸。
三、参考文献
《2012年学科评估结果报告》：教育部学位与研究生教育发展中心出版
第五篇：化工技术进展论文
0.0 前言
一个学期的化工技术进展学完了，在这门课程里，各个研究室的老师以讲座的形式像我们介绍了他们从事的研究，包括智能粘弹性胶体束及应用、氢能技术、超临界流体技术应用进展、高性能碳纤维的研发与应用进展、单分子膜及其应用等。这门课程使我对最新的化工技术，以及这些新技术在实际生活生产中的应用有了一个全新的了解。比如方波老师做的智能粘弹性胶体，研究的就是胶体在特定作用下能够反应出规律，在医疗方面有一定的应用。再比如说高性能的碳纤维，研究的就是新材料，这种材料比一般的碳纤维材料的韧性更强。总的来说这些化工新技术主要围绕节约能源和提高能源利用率。近年来，随着人们环保意识不断增强，绿色化工技术得到了广泛应用。目前保护环境是我国一项基本国策，化工业作为我国国民的经济基础和先导产业，首当其冲该投入环境保护中来，如今绿色化工产品随处可见，开发绿色化工技术与生产的应用前景越来越广阔。化学工业对环境的污染越来越引起人们的关注,人们已经深刻认识到,化工生产造成环境污染的根本原因在于人们的环境社会意识和化工工艺的落后。在这种形势下,人类要求得自身的生存与可持续发展,就必须综合考虑环保、经济、社会以及化学工业本身发展的要求。
绿色化工技术的应用正在不断增多，这些应用包括原料、溶剂、催化剂、多元醇等，及使用低能耗的工艺。发展环保型产品，采用先进技术，实现清洁生产，最大限度地降低三废排放量。逐步淘汰落后的生产工业，降低原材料消耗，增加节水措施，提高水的重复利用率等。加快化工废水处理设备、药剂、废气处理设备、排烟设备的系列化、成套化，以提高化工环保产业技术和装备水平。人类的自然资源是有限的，但智慧是无限，在生产化工产品时要考虑产品是否能够具有可回收利用性、可处理性或可重新加工性能。例如近年来的有色涂料产品：传统的涂料产品含有大量挥发性有机化合物（VOC），污染环境，危害人身健康。这些化工新技术的应用能够使化学工业经济效益更高，环境污染更少，为社会科技进步做出了贡献。
碳酸二甲酯的合成工艺
摘要：本文简要介绍了碳酸二甲酯的基本性质，综述了碳酸二甲酯的最新合成方法及其应用进展，并概述了碳酸二甲酯的资源化利用空间。
关键词：碳酸二甲酯、合成、应用
1碳酸二甲酯的基本性质
碳酸二甲酯Dimethyl carbonate或 DMC分子式CO(COCH3)相对分子量为90.08, 熔点4 ℃ 沸点90.11℃ 在常温下是一种无色透明液体可燃微溶于水且能与水形成共沸物 可与醇 醚 酮等几乎所有的有机溶剂混溶对金属腐蚀很小由于ＤＭＣ分子结构中含有ＣＨ3Ｏ——、——ＣＯ——、——ＣＯＯＣＨ3等官能团，化学性质非常活泼具有较好的化学反应活性。ＤＭＣ毒性很低是一种符合现代清洁工艺要求的环保型有机化工原料，是重要的有机合成中间体。通常情况，在甲基化和羰基化这一化工生产过程中采用的是硫酸二甲脂，（ＤSＣ）和光气（ＣＯＣl2）作为首选试剂在医药食品添加剂、农药 聚氨酯以及有机化工等行业具有广泛用途但这两种产品都有一定的毒性。在这种情况下，碳酸二甲酯的产生及应用解决了这一问题。另外碳酸二甲酯曾在欧洲被登记为非毒性化学品，是近年来受到世界各国广泛关注的绿色环保型化工产品，ＤＭＣ在涂料、医药、农药、有机化工原料食品添加剂、抗氧化剂、汽油添加剂以及电子化学品等领域都有广泛的应用。ＤＭＣ市场前景广阔应用潜能巨大，是化工领域有机合成的又一新突破[2]。碳酸二甲酯的制备方法
碳酸二甲酯的制备方法通常有光气甲醇法、甲醇氧化羰基化法、二氧化碳直接氧化法、电化学合成法、酯交换法以及尿素醇解法。目前合成碳酸二甲酯主要有酯交换法和甲醇氧化羰基合成法等。
2.1 酯交换法
酯交换法是采用环氧乙烷C2H4O或环氧丙烷C3H6O与CO2发生反应生成碳酸乙烯酯C3H4O或碳酸丙烯酯C4H6O3，后与甲醇发生酯交换,得ＤＭＣ与乙二醇或丙二醇。这种方法ＤＭＣ收率较高，而且反应条件温和，腐蚀性较低，反应过程几乎无毒，易于工业化。可是，这一反应为逆反应平衡趋向于环状二醇酯一侧，故反应转化率低。并存在单位容积的生产能力低，设备费用高以及能耗高等问题。因此在国内应用生产规模较小。目前国内许多企业采用催化反应精馏来完成这样工艺，发现单程转化率显著提高，酯交换法过程中一般采用固体催化剂，均相反应体系内采用的催化剂是可溶性碱金属氢氧化物、醇盐、草酸盐和有机碱等,如氢氧化钠、氢氧化钾等。非均相反应体系内采用的催化剂主要有碱土金属硅酸盐、分子筛以及离子交换树脂等。
此外，酯交换法在当前的研究是采用甲醇ＣＯ
2、环氧烷烃为原料，直接合成 ＤＭＣ，环氧烷烃在催化剂作用下开环生成中间产物，后经 ＣＯ2插入反应生成环状碳酸酯，在催化剂作用下与甲醇酯交换生成 ＤＭＣ。反应一步完成 该过程中催化剂的选择与分离精制塔构型和萃取剂的筛选也是一个重要的研究方向，旨在提高转化率[7]。
2.2 光气甲醇法
光气甲醇法这一制备方法是ＤＭＣ最早的合成方法，分如下两步反应：
→ＣｌＣＯＯＣＨ3 十 ＨＣｌ
ＣｌＣＯＯＣＨ3 十ＣＨ3ＯＨ →ＣＨ3ＯＣＯＯＣＨ3 十 ＨＣＩ ＣＯＣｌ2十ＣＨ3ＯＨ
光气甲醇法是工业规模生产的主要方法，但原料光气有剧毒，产品含有氯以及大量的氯化氢，工艺复杂，操作周期长，污染环境，因此限制发展及使用，除了一些生产光气的企业，也需在安全措施保证条件下才可采用这一工艺[3]。
2.3 甲醇氧化羰基化法
该技术以甲醇、CO和O2为原料，原料价廉易得，理论上甲醇全部转化为碳酸二甲酯(DMC)，无其他有机物生成,主要有液相、气相和常压非均相法三种。甲醇氧化羰基化法有液相法和气相法两种工艺路线，２０世纪时期开发的液相法是在铜催化剂体系，氯化亚铜 作用下，在液相甲醇中通入氧气或空气和ＣＯ气，含有催化剂的液相甲醇生成。
ＣｕＯＣＨ3 Ｃ１，然后生成ＤＭＣ和ＣｕＣl。２ＣｕＣl＋２ＣＨ3ＯＨ＋
1Ｏ22→２ＣｕＯＣＨ3Ｃ１＋Ｈ2Ｏ2 ＣｕＯＣＨ3Ｃｌ＋ＣＯ
→（ＣＨ3Ｏ）2ＣＯ＋２ＣｕＣl 这一工艺成熟可靠，安全性较高，排出物不用严格的处理，且无剧毒化学品，设备简单，投资较少，原料费用低。但缺点是设备腐蚀严重，产物催化剂分离困难 催化剂易失活等。
气相法可分为甲醇间接氧化羰基化法和甲醇直接氧化羰基化法，其中间接法以钯为催化剂，以亚硝酸甲酯为循环溶剂和中间体。1ＣＯ＋Ｏ2＋２ＣＨ3ＯＨ2→ ＤＭＣ＋Ｈ2Ｏ
这一方法成本低，产品质量好，流程简单，设备腐蚀问题得到一定程度的解决，而且催化剂的再生也得到了解决，单位容积生产能力是液相法的３倍。整个过程无固体原料，容易大型化。再生过程中生成的水可排放，水分和氧不会进入反应器中，避免了一系列副反应的发生和催化剂的氧化，产品产品的收率高，但是亚硝酸甲酯有毒，副产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
该技术由意大利Ugo Romano等人在长期研究羰基化基础上于1979年开发成功。1983年，由意大利Enichem Synthesis公司首先在Ravenna实现工业化，初始装置规模5000吨/年，1988年扩产到8000吨/年，1993年进一步扩大到12000吨/年。1988年日本Dacail公司也采用此技术建成了6000吨/年的工业化装置。除意大利埃尼公司外，世界上其他几大化学公司如ICI、Texaco和Dow化学公司等也在竞相开发此技术。我国化工部西南化工研究院在上世纪80年代中期也进行了液相法甲醇氧化羰基化技术的开发，并取得阶段性成果。液相工艺以意大利埃尼公司为代表，典型工艺包括甲醇氧化羰基化、DMC与甲醇的分离。该技术以氧化亚铜为催化剂，甲醇既为反应物又为溶剂，在淤浆反应器中反应，反应温度100℃~130℃、压力2.0~3.0MPa，甲醇、氧气和氯化亚铜反应生成甲氧基氯 化亚铜，再与一氧化碳反应生成碳酸二甲酯(DMC)。其反应式如下： 2CH3OH＋CO＋1/2O2 ——→(CH3O)2CO＋H2O
该工艺是在一系列连续搅拌反应釜中进行的，氧气和一氧化碳压缩至反应压力后进入反应釜，同时向反应釜送入甲醇和催化剂，进行催化反应得到粗碳酸二甲酯，再经过蒸馏可以得到工业级碳酸二甲酯。该方法甲醇的单程转化率在32%左右，选择性按甲醇计近100%，按CO计不稳定，最高达到92%，最低仅60%。然而，该法设备腐蚀性大，催化剂寿命短。液相反应采用的催化剂有氯化亚铜、硒和钯催化体系，其中以氯化亚铜催化体系实现了工业化[5]。2.3.2 气相氧化羰基化法
由于液相氧化羰基化法存在设备腐蚀，催化剂易失活等缺点，1986年美国Dow化学公司开发了甲醇气相氧化羰基化法技术，其化学原理与液相法相同。该技术采用浸渍过甲氧基酮/吡啶络合物的活性炭作催化剂，并加入KCl等助催化剂，含甲醇、CO和O2的气态物流在通过装填该催化剂的固定床反应器时合成碳酸二甲酯(DMC)。反应条件为100℃~150℃，压力2.0MPa，气相法避免了液相法的催化剂对设备腐蚀，而且具有催化剂易再生等优点。另外，由于采用固定床反应器，在大型装置上采用该技术比其他羰基化法有一定的优势[4]。2.4尿素和甲醇醇解法
采用尿素醇解法制备ＤＭＣ是最近几年开发的，一种新的工艺路线，用来源广泛、价格低廉的尿素和甲醇做基本原料，采取催化精馏工艺在尿素醇解制备ＤＭＣ的反应中，能够有效地移去ＤＭＣ，减少ＤＭＣ在反应器中的聚集，副反应少，ＤＭＣ产率高。从尿素和甲醇出发合成碳酸二甲酯的尿素醇解法一般可以分为间接法和直接法两种路线。总反应如下： ＮＨ2ＣＯＮＨ2＋２ＣＨ3ＯＨ→ＤＭＣ＋２ＮＨ3 尿素醇解法制备ＤＭＣ工艺生产过程中无水生成，避免了甲醇－水－ＤＭＣ共沸物的形成，后续分离提纯更加简单化。同时此生产过程为均相反应，所需催化剂活性高，选择性高，寿命长，ＤＭＣ的选择性几乎可以达到１００％。反应后的催化剂可以再生，所得副产物氨气，若和尿素联产，亦可循环使用，易实现工业化，降低生产成本，是一种可持续发展的环境友好型绿色化工合成工艺。该合成路线反应原料价廉易得而且无三废产生，整个过程不使用或产生剧毒或强腐蚀性物质。这种制备方法受到研究人士的广泛关注并成为碳酸二甲酯合成技术新的研究焦点 是一种很有潜力的方法[15]。
2.5 二氧化碳和甲醇直接合成法
二氧化碳与甲醇直接合成制备ＤＭＣ这一方法虽研究广泛，但并未达到工业化所要求的程度。主要是由于ＣＯ2的活化较困难，反应的热力学难以控制，催化剂易中毒。ＣＯ2和甲醇直接合成ＤＭＣ反应中根据甲醇相态变化可以分为以下两种：
２ＣＨ3ＯＨ(l)＋ＣＯ2(g)→ＤＭＣ(l)＋Ｈ2Ｏ(l)２ＣＨ3ＯＨ(g)＋ＣＯ2(g)→ＤＭＣ(g)＋Ｈ2Ｏ(g)在ＣＯ2和甲醇合成ＤＭＣ的反应中，平衡常数和ＣＯ2的平衡转化率都很小，设计催化工艺技术就是为了打破反应的化学平衡限制，使反应得以顺利进行从而提高ＤＭＣ收率。在近临界或超临界ＣＯ2压力使得ＣＯ2既做溶剂，又直接参与反应。由ＣＯ2出发合成 ＤＭＣ，可为化工及石化行业提供绿色产品，在合成化学、碳资源循环利用和环境保护方面都具有重要意义；可使生产过程简化，生产成本降低，将成为合成碳酸二甲酯的一条新的路径。该路线尚处于实验研究探索阶段，主要集中在催化剂及工艺路线等方面，是一条经济绿色的工艺路线[12]。
3.碳酸二甲酯的应用
ＤＭＣ作为一种重要的清洁有机化学试剂使用一方面可替代光气、硫酸二甲酯、氯甲烷及氯甲酸甲酯等剧毒或致癌物进行羰基化、甲氧基化、甲酯化及酯交换等反应生成多种重要化工产品；一方面以ＤＭＣ为原料可以开发制备多种高附加值的精细化学品，在医药、农药、合成材料、燃料、润滑油、添加剂、食品增香剂、电子化学品等领域都有广泛的应用；更为重要的是，由于氧含量高、相容性好，可用作低毒溶剂和燃油添加剂[7]。3.1 农药产品的合成
国内农药生产中，常用的甲基化试剂是硫酸二甲酯（ｄｉｍｅｔｈ ｙ ｌｓｕｌｆａｔｅ，ＤＭＳ）和卤代甲烷；羰基化试剂是光气。ＤＭＳ和光气都是剧毒、致癌性的物质，严重威胁生存环境。磺草灵是以碳酸二甲酯为原料生产合成的重要农药产品，它具有良好的杀虫效果，也是我国农药出口市场上的主要产品之一。以碳酸二甲酯为原料生产的具有广泛杀虫效应的低毒农药产品－西维因，在我国已投资试验生产，既安全又清洁，将逐步取代被淘汰的光气法和异氰酸酯法。3.2 聚碳酸酯
聚碳酸酯是重要的工程塑料，其应用开发是向高复合、高功能、专用化、系列化方向发展，目前已推出了光盘、箱体、包装、医药、汽车、办公设备、照明、薄膜等多种产品。实现工程塑料的绿色合成，已成为大幅提升碳酸二甲酯产品链竞争力的关键。一般的方法是以甲基氯为溶剂，使丙二酚与光气进行反应，改进后的工艺是碳酸二甲酯与苯酚生成碳酸二苯酯，再与丙二酚在熔融状态下进行酯交换，经脱酚得到聚碳酸酯，避免了光气的污染问题。3.3 提高汽油的辛烷值
近年来油价逐级攀升，急需开发增大辛烷值的添加剂，由于ＤＭＣ具有高辛烷值在汽油中有良好的可溶性及抗水性，且具有低蒸汽压及混合分配系数，分子含氧量高达５３％ 是品质极好的汽油添加剂。此外，ＤＭＣ是更为有效的高含氧化合物，同摩尔的ＤＭＣ比甲基叔丁基醚的含氧量高３５％，且ＣＯ排放量较小。ＭＴＢＥ是用异丁烯为原料制造的，但是随着 ＭＴＢＥ的大量使用，原料异丁烯将不能满足供应。ＤＭＣ少量添加于汽油中可明显提高汽车排气中的氧浓度，而且绿色环保，是一种可持续发展的环境友好型的有机产品，作为汽油添加 剂而日益受到重视[8]。
参考文献
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