毕业设计（论文）
题目德士古水煤浆气化技术概况与发展
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德士古气化技术概况与发展
摘要本文简要介绍了德士古气化技术现状、原理、工艺流程，以及一些存在的问题。
煤气化，即在一定温度、压力条件下利用气化剂(O2、H2O或CO2)与煤炭反应生成洁净合成气(CO、H2的混合物)，是对煤炭进行化学加工的一个重要方法，是实现煤炭洁净利用的关键。1984年我国建设了我国第一套Texaco水煤浆气化装置，气化炉是水煤浆加压气化技术的关键设备之一。目前，国内外最常用的水煤浆气化炉是德士古气化炉。Texaco气化炉由喷嘴、气化室、激冷室(或废热锅炉)组成。其中喷嘴为三通道，工艺氧走一、三通道，水煤浆走二通道。介于两股氧射流之间。水煤浆气化喷嘴经常面临喷口磨损问题，主要是由于水煤浆在较高线速下(约30 m ／s)对金属材质的冲刷腐蚀。喷嘴、气化炉、激冷环等为Texaco水煤浆气化的技术关键。
最后是对德士古气化技术的展望，还有新型煤气化技术发展前景，及发展重要意义。从我国经济发展全局出发，结合我国的能源资源结构和分布，寻求行之有效的替代石油技术，以缓解我国石油进口的压力．水煤浆代替燃油技术在国内外已经成熟，用水煤浆代替原油对我国国民经济发展具有重要的战略意义．
关键词德士古煤气化，水煤浆，气化炉，工艺烧嘴
目录
1.德士古水煤浆气化技术概述 (1)
1.1 水煤浆技术的发展 (1)
1.2 德士古水煤浆加压气化技术............................................................................ 错误！未定义书签。
2.德士古水煤浆气化工艺流程 (1)
2.1 制浆系统 (1)
2.2 合成气系统 (2)
2.3 烧嘴冷却系统 (4)
2.4 锁斗系统 (4)
2.5 闪蒸及水处理系统 (5)
2.6 德士古水煤浆气化工艺过程简述 (6)
3．德士古水煤浆气化反应原理 (7)
4. 德士古水煤浆技术发展的重要意义 (7)
4.1 水煤浆代替燃油是国家经济发展之需要 (8)
4.2 水煤浆产品有着巨大的国际国内市场 (8)
4.3 水煤浆是洁净燃料，环保效益好 (8)
参考文献 (9)
致谢 (10)
1.德士古水煤浆气化技术概述
德士古水煤浆加压气化工艺简称TCGP，是美国德士古石油公司Texaco在重油气化的基础上发展起来的。1945年德士古公司在洛杉矶近郊蒙特贝洛建成第一套中试装置，并提出了水煤浆的概念，水煤浆采用柱塞隔膜泵输送，克服了煤粉输送困难及不安全的缺点，后经各国生产厂家及研究单位逐步完善，于80年代投入工业化生产，成为具有代表性的第二代煤气化技术。
水煤浆是70年代末国际石油危机时出现的一项煤炭高新技术产品，它是由70％左右的煤炭、30％的水和少量添加剂组成的外观像重油的产品．水煤浆技术是将固态的煤燃料变为液态的煤基燃料．它既保留了煤的燃烧特性，又具备了类似重油的液态应有的特点．用它代替重油燃烧，是一种制备相对简单、便于运输储存、安全可靠的新型清洁燃料，在西方发达国家已经得到工程应用．我国是一个煤炭资源丰富而石油资源相对短缺的国家，煤炭消耗占我国能源总消耗的75％．随着我国工业化进程的加快的战略选择，是“十五”期间我国煤炭结构调整的一个重要方向，实施洁净煤战略，发展水煤浆技术是保证我国能源安全和可持续发展。
1.1 水煤浆技术的发展
能源是社会和经济发展的重要物质基础国外水煤浆技术的发展和应用主要受国际油价市场的影响, 多数科技发达国家是作为技术储备来研究。煤炭是我国的主要能源, 在未来的相当长的时间内, 我国能源以煤炭为主的格局不会改变, 自1990 ～2006年, 煤炭在我国能源生产构成中的比例已经超过75%。2005年, 我国能源生产构成: 原煤76.3%,原油12.6%, 天然气3.2% , 水电7.9%[ 1 ]。由此可见, 我国石油资源十分短缺, 同年我国石油净进口量1136亿t, 对外依存度达到4219% , 预计到2010年,
国产原油只能满足需求量的58%, 2020年我国石油对国际市场的依赖程度将达50%以上。因此, 立足于我国能源资源的特点, 开发煤代油技术, 对于我国的经济建设和能源安全具有战略意义。
水煤浆是70年代石油危机中发展起来的一种煤基流体燃料。它是由约70%的煤粉、30%的水和少量化学添加剂组成的混合体, 约2 t或215 t普通水煤浆代替1 t重油。因水煤浆具有良好的流动性和稳定性, 可以象油一样实现全密封储运和高效率的雾化燃烧。制浆过程基本上属于物理过程, 工艺简单, 生产成本低, 投资小, 属于一种见效快、节能和环保型的较为理想代油燃料。实际上, 水煤浆应用领域相当广泛, 如许多种类工业锅炉、窑炉等, 可以实现水煤浆替代燃油。
2.德士古水煤浆气化工艺流程
2.1 制浆系统
制浆系统用于水煤浆的制备。原料煤经煤称重给料机计量后送入磨煤机，同时在磨煤机中加入水、添加剂、石灰石、氨水，经磨煤机研磨成具有适当粒度分布的水煤浆，合格的水煤浆由低压煤浆泵送入煤浆槽中。
磨机高浓度磨矿制浆工艺：
原煤→破碎→高浓度磨碎→搅拌→滤浆→成品水煤浆
↑↑↑
水添加剂稳定物
图2.1.1 磨煤系统
2.2 合成气系统
水煤浆经高压煤浆泵加压后与高压氧气经德士古烧嘴混合后呈雾状喷入气化炉燃烧室，在燃烧室中进行复杂的气化反应，生成的煤气和熔渣经激冷环及下降管进入气化炉激冷室冷却，冷却后合成气经文丘里洗涤器进入碳洗塔，熔渣落入激冷室底部冷却、固化，定期排出。在碳洗塔中，合成气进一步冷却、除尘，并控制水气比，然后合成气出碳洗塔进入后工序。
图2.2.1 气化炉工艺PID
图2.2.2 碳洗塔工艺PID
2.3 烧嘴冷却系统
德士古工艺烧嘴是气化装置的关键设备，一般为三流道外混合式，在烧嘴中煤浆被高速氧气流充分雾化，以利于气化反应。由于德士古烧嘴插入气化炉燃烧室中，承受1400度座右的高温，为了防止烧嘴损坏，在烧嘴外侧设置了冷却盘管，在烧嘴头部设置了水夹套，并由一套单独的系统向烧嘴供应冷却水，该系统设置了复杂的安全连锁。
2.4 锁斗系统
落入激冷室底部的固态熔渣，经破渣机破碎后进入锁斗系统，锁斗系统设置了一套复杂的自动循环控制系统，用于定期收集炉渣。在排渣时，锁斗和气化炉隔离。锁斗循环分为减压，清洗，排渣，充压四部分，每个循环约30分钟，保证在不中断气化炉运行的情况下定期排渣。
图2.4.1 锁斗系统PID
2.5 闪蒸及水处理系统
该系统主要用于水的回收处理。气化炉和碳洗塔排出的含固量较高黑水，送往水处理系统处理后循环使用。首先黑水送入高压、真空闪蒸系统，进行减压闪蒸，以降低黑水温度，释放不溶性气体及浓缩黑水，经闪蒸后的黑水含固量进一步提高，送往沉降槽澄清，澄清后的水循环使用。
a MP a MP a MP PIC214:-0.053PIC213:0.109PIC212:0.706去沉降槽
来自
来自
去灰水罐
真空泵循环水
去灰水罐来自来自来自高压灰水泵
去文丘里来自冷凝液泵4
灰水闪蒸系统 1023-A
1023-
1022-
1022-
1023-
去地沟补充水
去火炬
1023-
去火炬1022-
去
真空闪蒸换热器
中压罐顶换热器
去地沟来自
来自
高压闪蒸罐顶换热器
真空泵分离罐
压力闪蒸分离罐
真空闪蒸分离罐
真空闪蒸罐
中压闪蒸罐
高压闪蒸罐
AR:氧含量<0.015mg/l
5
去锁斗冲洗水罐
去E-1311
去P-1205
去锁斗冲压去E-1310II
低压蒸汽
絮凝剂泵絮凝剂泵来自预热水泵来自来自
来自
灰水沉降及除氧系统 1023-
去P-2205
灰水罐
循环水1022-
一次水
1023-
软水
冷凝液
软水
去C-2202
絮凝剂槽絮凝剂槽软水去地沟低压灰水换热器低压灰水泵高压灰水泵
冷凝液泵除氧器
沉降槽
絮凝剂絮凝剂
图2.5.1 灰水处理系统
2.6 德士古水煤浆气化工艺过程简述
德士古水煤浆加压气化的基本工艺过程是用高压煤浆泵将煤浆送入烧嘴，同时将来自空分的高压氧也送入烧嘴，氧走烧嘴的外环隙和中心管，煤浆走内环隙，二者一起由烧嘴喷入气化炉中，充分混合雾化，在1350～1400 ℃温度下进行气化反应，生成的高温合成气和熔融渣一起流经渣口，激冷环、下降管，进入激冷室的激冷水中。高温合成气和熔融渣与激冷水直接接触激冷，激冷的目的是将高温气体直接冷却到该压力下的饱和蒸汽温度，将熔融渣冷却后沉积，实现气渣分离。分离出的渣经破渣机，通过锁斗定期排入渣池，由捞渣机捞出装车外运。激冷水是由激冷水泵从洗涤塔抽出，送入激冷环，并沿下降管内壁旋转均匀分布下流。激冷水在下降管内壁形成的水膜，不仅避免高温气流及熔渣与下降管内壁直接接触而保护下降管，同时也逐渐降低气体温度。在激冷水中激冷后的合成气沿下降管和上升管的环隙空间均匀鼓泡上升，出激冷室后，经文丘里洗涤器和洗涤塔进一步降温除尘，再送往CO变换。
图2.6.1 德士古水煤浆工艺流程
3.德士古水煤浆气化反应原理
水煤浆和99.6%纯氧经德士古烧嘴呈射流状太进入气化炉，在高温、高压下进行气化反应，生成以CO + H2为主要成分的粗合成气。
进入气化炉的水煤浆在气化炉内的反应过程大体可分为三个反应区段:裂解区、燃烧区、气化区。在裂解区主要进行了水煤浆中水分的蒸发、挥发份的脱除和热裂解,该过程需要的热量主要来源于炉内高温环境辐射的热量,回流过来的高温反应气的加热。煤脱除挥发份以后变成煤焦。在燃烧区主要进行的是燃烧反应。首先发生燃烧反应的是裂解区产生的可燃气体,以及少量的从回流区卷吸进来的反应气,紧接着发生煤焦的燃烧反应。燃烧反应的主要产物为CO2 ,只有在气化炉内的大部分氧气消耗
掉以后才产生CO的反应。气化炉内的氧气消耗过程为:与可燃气反应约占入炉总氧的10 % ,与煤焦反应产生CO2约占炉总氧的60 % ,与煤焦反应产生CO 约占炉总氧的30 %。与氧气的消耗情况相对应,煤焦的消耗情况为:燃烧产生CO2消耗煤焦总量的30 % ,燃烧产生CO约占煤焦30 % ,还有约40 %的煤焦在燃烧区未能参加燃烧反应而直接进入了气化区。在气化区主要发生煤焦和水蒸气的反应、煤焦和CO2的还原反应以及其他一些氧化还原反应。气化反应是气化炉内的主要反应,存在着化学反应平衡的问题,需要较长的时间,较多的热量,对气化反应的结果影响也比较大。在各阶段反应所需要的时间划分上,裂解反应和燃烧反应所占的比例很小,约占不到10 % ,气化还原反应所占的时间较多约占90 %以上。下面是气化炉内几种物质与碳的反应速率对比:
燃烧反应:C + O2 = CO2的反应速率为10000 ;
还原反应:C + H2O = CO + H2的反应速率为4 ,
C + CO2 = 2CO 的反应速率为1 。
从碳的反应速率可以看出,燃烧反应的速率非常大,还原反应的速率相对比较小,所以还原反应所占的时间比例比较大
水煤浆制备
其内容主要侧重于研究各种外在和内在因素对水煤浆流变性质的影响, 对高浓度水煤浆制备和改善水煤浆流变学性质等起到了至关重要的指导作用。煤炭特性对煤成浆性和煤浆流变性的影响[1]煤质是影响煤浆流变性的首要因素。能否制备出高浓度、低黏度水煤浆, 煤质是关键。这取决于煤的表面物理的、化学的结构特征, 包括煤表面亲水性、煤孔隙度及煤孔结构特征、煤岩相组成、煤矿物质组成、可磨性、介质中离子强度组成、煤表面电化学性质等因素。一般说来, 煤的变质程度越低, 煤中氧碳比越高, 亲水官能团越多, 内在水分越高, 孔隙越发达, 可磨性指数越小, 煤中所含可溶性高价金属离子越多, 煤的成浆性越差。
4. 德士古水煤浆技术发展的重要意义
4.1 水煤浆代替燃油是国家经济发展之需要
我国是一个少油、富煤的国家，已探明煤炭资源储量为1万亿t以上，按年产煤炭10亿吨计，可连续开采1000年．但石油探明储量人均仅为3 t，是全球平均值的12％．我国对燃油要求量很大，国内的石油产量远远不能满足国内经济发展的需求．从1993年开始，我国已成为石油进口国，1993年进口原油905wt，到2000年进口量已达6000多万t．国家每年为此约支付几百亿美元的外汇．随着我国经济的迅速发展，在国内石油产量还不会有大的增长情况下，我国进口石油仍呈上升趋势，而石
油供求形势和国际油价变动又不确定，仅1999年11月至2000年6月国际油价就7次大幅上升，造成我国的成品油大幅度上升，致使我国多支付达几亿美元的外汇，给国家的经济建设带来了很大的影响．这说明石油作为一种特殊的战略物资，它对国家的经济发展有着直接的影响．从我国经济发展全局出发，结合我国的能源资源结构和分布，寻求行之有效的替代石油技术，以缓解我国石油进口的压力．水煤浆代替燃油技术在国内外已经成熟，用水煤浆代替原油对我国国民经济发展具有重要的战略意义．
4.2 水煤浆产品有着巨大的国际国内市场
(1) 国内市场．随着我国国民经济的持续发展，产业结构发生了很大的变化，华东地区和我省的燃油量逐年增加.以1999年为例，我国燃油实际消耗量约4 x 10 t左右，华东地区和华南地区占燃油总量的60.51％，其中华东地区燃油，主要分布在上海、江苏和山东占总量的27.95％．共有燃油企业近1 500家．
(2) 国际市场．我国台湾省、日本、韩国及东南亚地区是缺少能源的地区，由于国际石油价格的攀升及核电废料难以处理等原因，这些国家和地区急需寻求新的替代能源．日本每年从山东的枣庄、兖州进口约5x10 t的水煤浆用于发电燃料，该水煤浆出口离岸价约50美元／t．台湾省的中国新电力香港国际投资股份有限公司已与大陆某公司签订有关水煤浆项目产品出口与技术合作的议向协议，第一期在2年之内对4 x 10 KW 燃油电站锅炉进行改造，年需进口大陆水煤浆约2 x 10 t，第二期需进口大陆水煤浆5 x 10t．韩国方面也有意向进口中国的水煤浆．据有关资料，韩国电站锅炉和工业锅炉若变水煤浆代潜燃油，则每年需进口水煤浆1 x 10 t左右．台湾省和韩国迫于国际油价的影响，对水煤浆的需求是急迫的，这是我国水煤浆打人国际市场极好的机遇．
4.3 水煤浆是洁净燃料，环保效益好
据统计，至1998年底，全国拥有几十万台中小型锅炉在直接燃用散煤(原煤)，每年燃煤量约3×10t，燃烧效率低，造成我国城市大气环境以总悬浮颗粒、S02、NOX、cch等为主要特征的严重煤烟型污染．统计资料表明，S02排放量的90％、烟尘排放量的70％是由直接燃煤排放造成的．因此从清洁环境、净化空气来看，用水煤浆替代烧散煤，是解决城市大气污染的一种较为经济的代煤环保燃料．另一方面，长期以来，由于矿产资源开发利用中忽视环境保护，使我国煤矿及国内采矿业的环境恶化问题仍未得到有效遏制．土地破坏，水生态平衡失调，“三废”污染日益突出，尤其是煤矿选煤厂的大量煤泥排放，严重污染环境，造成经济损失．用水煤浆技术可以有效利用和处理选煤厂大量的煤泥，如把煤泥制备成经济型水煤浆，供矿区和周围城镇锅炉燃用，不仅可变废为宝，节约煤炭，改善矿区环境，还可改善煤炭产品结构，增加煤矿企业经济效益，对煤矿企业产业结构调整和企业升级都具有现实意义。
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生物发酵产业发展现状与趋势-中国饲料行业信息网 2009-6-16 15:33:00 来源: 网友评论(0) “十五”期间我国发酵工业产值比“九五”末增长58.5%，产品产量增长102%，出口创汇增长67.5%。进入“十一五”以来，在国家产业政策的指导下，随着科技创新和技术进步的推进，科技推广应用和产业化步伐的加快，发酵产业产品空间进一步拓展、产业链不断延伸，发展前景更加广阔。据协会统计，2000~2008年发酵产业产品产量从260万吨增长到1300万吨左右，年均增长率达到22.4%，2008年主要产品出口额约34亿美元，同比增长36.6%，显示出强大的活力。味精、柠檬酸、山梨醇的产量均居世界第一，淀粉糖的产量在美国之后，居世界第二位。产品结构方面，以味精为代表的老一代发酵产品在行业中的比重逐步下降，其发展速度保持在年均增长12.0%，2008年占全部发酵产品产量的14.2%；而淀粉糖（醇）则异军突起，2000年~2008年年均增长达到33.6%，其在整个发酵产品中的比例也逐年增高，2008年占全部发酵产品产量的54.3%。目前淀粉糖（醇）已不再简单地被看做是食糖市场的一个有效补充，它的一些产品特性决定了其在改善人民生活质量、提高生活水平方面发挥出更加突出的作用。这使得它的消费领域不断扩大，消费数量迅速增长，从而为推动食品工业的发展和促进以生物科技带动农业产业化发展作出了重要贡献。 发酵产业的技术科技含量较高，已经形成了具有科学研究、生产设计、设备制造等完整的工业体系。特别是在“十一五”期间，行业的技术水平不断提高，原材料消耗大幅降低，技术装备日益先进，先进的管理理念和管理方法已在行业中广泛应用，与国际接轨的各种认证已经普遍采用。近年来，发酵产业在节能减排方面做了大量工作，“十一五”期间，各行业积极开展资源综合利用，高新技术和传统工艺相结合，将各种组分充分回收和利用，做到物尽其用，在提高附加值的同时，减轻和消除对环境的污染。
1.1光镊技术简介 光镊是以激光的力学效应为基础的一种物理工具，是利用强会聚的光场与微粒相互作用时形成的光学势阱来俘获粒子的【4】。1969年，A. Ashkin等首次实现了激光驱动微米粒子的实验。此后他又发现微粒会在横向被吸入光束（微粒的折射率大于周围介质的折射率）。在对这两种现象研究的基础上，Ashkin提出了利用光压操纵微粒的思想，并用两束相向照射的激光，首次实现了对水溶液中玻璃小球的捕获，建立了第一套利用光压操纵微粒的工具。1986年，A. Ashkin等人又发现，单独一束强聚焦的激光束就足以形成三维稳定的光学势阱，可以吸引微粒并把它局限在焦点附近，于是第一台光镊装置就诞生了【5，6】。也因此，光镊的正式名称为“单光束梯度力势阱” （single-beam optical gradient force trap）。 由于使用光镊来捕获操纵样品具有非接触性、无机械损伤等优点，这使得光镊在生物学领域表现出了突出的优势。这些年来，随着研究的深入和技术的不断完善，光镊在生物学的应用对象由细胞和细胞器逐步扩展到了大分子和单分子等。目前，光镊常被用来研究生物过程中的细胞和分子的运动过程【7-10】，也常被用来测量生物过程中的一些力学特征【11-14】。 1.2光镊的原理与特点 众所周知，光具有能量和动量，但是在实际应用中人们经常利用了光的能量，却很少利用光的动量。究其原因，这主要是因为在生活中我们接触到的自然光和照明光等的力学效应都很小，无法引起人们可以直接感受到或观察到的宏观效应。而科学家们利用激光所具有的高亮度和优良的方向性，使得光的力学效应在显微镜下显现了出来，在这里我们要介绍的光镊技术正是以这种光的力学效应为基础发展起来的。 1.2.1光压与单光束梯度力光阱 光与物质相互作用的过程中既有能量的传递，也有动量的传递，动量的传递常常表现为压力，简称光压。1987年，麦克斯韦根据电磁波理论论证了光压的存在，并推导出了光压力的计算公式。1901年，俄国人П.Н.列别捷夫用悬在细丝下的悬体实现了光压的实验测量【15】。此后，美国物理学家尼克尔、霍尔也
目录 1、岗位任务..................... - 1 - 2、工艺描述..................... - 1 - 3、联锁系统（根据现有联锁逻辑图编写） ............................... - 5 - 4、工艺指标.................... - 20 - 5、主要设备一览表：见附表...... - 21 - 6、开车 ....................... - 21 - 7、停车 ....................... - 42 - 8、倒系统（A为运行炉，B为备用炉）. - 50 - 9、正常操作要点................ - 50 - 10、不正常现象及事故处理....... - 52 - 11、巡回检查制度............... - 62 - 12、基本操作................... - 63 -
1、岗位任务 磨煤工序生产的合格水煤浆与空分生产的氧气在一定的工艺条件下进入气化炉内进行部分氧化反应，产生以CO、H2、CO2为主要成分的合成气，经增湿、降温、除尘后送入下游变换工序；同时，将系统中产生的黑水送入闪蒸、沉降系统，以达到回收热量及灰水再生、循环使用的目的，粗渣及细渣送出界外。 2、工艺描述 （1）制浆系统： 由煤贮运系统来的小于10mm的碎煤进入煤贮斗（V1001）后，经煤称量给料机（W1001）称量送入磨机（M1001)。粉末状的添加剂由人工送至添加剂溶解槽(V1005)中溶解成一定浓度的水溶液，由添加剂溶解槽泵(P1004)送至添加剂槽(V1004)中贮存。并由添加剂计量泵(P1002A/B)送至磨机(M1001)中。添加剂槽可以贮存使用若干天的添加剂。在添加剂槽(V1004)底部设有蒸汽盘管,在冬季维持添加剂温度在20--30℃，以防止冻结。 甲醇废水、低温变换冷凝液、循环上水和灰水送入研磨水槽(V1006)，正常用灰水来控制研磨水槽液位，当灰水不能维持研磨水槽(V1006)液位时，才用循环上水来补充。工艺水由研磨水泵(P1003A/B)加压经磨机给水阀（FV1005）来控制水量送至磨机。煤、工艺水和添加剂一同送入磨机（M1001）中研磨成一定粒度分布的浓度约60~65%合格的水煤浆。水煤浆经滚筒筛（S1001）滤去3mm以上的大颗粒后溢流至磨机出料槽(V1003)中，由磨机出料槽泵（P1001）经分流器（V1104）送至煤浆槽（V1101A/B）。磨机出料槽(V1003)和煤浆槽（V1101A/B）均设有搅拌器(X1001、X1101A/B)，使煤浆始终处于均匀悬浮状态。 （2）气化炉系统： 来自煤浆槽（V1101A/B）浓度为60~65%的煤浆，由煤浆给料泵（P1101A/B/C）加压，投料前经煤浆循环阀(XV1203A/B/C)循环至煤浆槽（V1101A/B）。投料后经煤浆切断阀(XV1202A/B/C)送至德士古烧嘴的内环隙。 空分装置送来的纯度为%的氧气经氧气缓冲罐(V1210)贮存，由氧气总管放空控制阀(FV1214)控制氧气压力为~，在投料前打开氧气手动阀(HV1240A/B/C)，用氧气调节阀(FV1205A/B/C)控制氧气流量（FIA1204/05/06A/B/C），经氧气放空阀(XV1207A/B/C)送至氧气消音器(X1201)放空。投料后由氧气调节阀(FV1205A/B/C)控制氧气流量经氧气上、下游切断
德士古气化炉 Texaco(德士古)气化炉 德士古气化炉是一种以水煤气为进料的加压气流床气化工艺。德士古气化炉由美国德士古石油公司所属的德士古开发公司在1946年研制成功的，1953年第一台德士古重油气化工业装置投产。在此基础上，1956年开始开发煤的气化。本世纪70年代初期发生世界性危机，美国能源部制定了煤液化开发计划，于是，德士古公司据此在加利福尼亚州蒙特贝洛(Montebello)研究所建设了日处理15t的德士古气化装置，用于烧制煤和煤液化残渣。目前国内大化肥装置较多采用德士古气化炉，并且世界范围内IGCC电站多采用德士古式气化炉。 典型代表产品我厂制造过的德士古气化炉典型的产品有:渭河气化炉、恒升气化炉、神木气化炉、神华气化炉等。1992年为渭河研制的德士古气化炉是国际80年代的新技术，制造技术为国内先例，该气化炉获1995年度国家级新产品奖。它的研制成功为化工设备实现国产化，替代进口做出了重要贡献。德士古气化炉是所以第二代气化炉中发展最迅速、开发最成功的一个，并已实现工业化。 一、德士古气化的基本原理 德士古水煤浆加压气化过程属于气化床疏相并流反应，水煤浆通过
喷嘴在高速氧气流的作用下，破碎、雾化喷入气化炉。氧气和雾状水煤浆在炉内受到耐火砖里的高温辐射作用，迅速经历预热、水分蒸发、煤的干馏、挥发物的裂解燃烧以及碳的气化等一系列复杂的物理、化学过程，最后生成一氧化碳，氢气二氧化碳和水蒸气为主要成分的湿煤气，熔渣和未反应的碳，一起同向流下，离开反应区，进入炉子底部激冷室水浴，熔渣经淬冷、固化后被截流在水中，落入渣罐，经排渣系统定时排放。煤气和饱和蒸汽进入煤气冷却系统。 水煤浆是一种最现实的煤基流体燃料,燃烧效率达96~99%或更高,锅炉效率在90%左右,达到燃油等同水平。也是一种制备相对简单,便于输送储存,安全可靠,低污染的新型清洁燃料[1]。具有较好的发展与应用前景。水煤浆的气化是将一定粒度的煤颗粒及少量的添加剂在磨机中磨成可以泵送的非牛顿型流体,与氧气在加压及高温条件下不完全燃烧,制得高温合成气的技术,以其合成气质量好、碳转化率高、单炉产气能力大、三废排放少的优点一直受到国际社会的关注,我国也将水煤浆气化技术列为“六五”、“七五”、“八五”、“九五”的科技攻关项目。本文基于目前我国水煤浆气化技术的现状,以Texaco气化炉为研究对象,根据对气化炉内流动、燃烧和气化反应的特性分析,将Texaco气化炉膛分成三个模拟区域,即燃烧区、回流区和管流区,分别对各区运用质量守恒和能量守恒方程,建立了过程仿
发酵工程发展现状及趋势 引言 发酵工程是生物技术的重要组成部分，是生物技术产业化的重要环节。发酵技术有着悠久的历史，早在几千年前，人们就开始从事酿酒、制酱、制奶酪等生产。作为现代科学概念的微生物发酵工业，是在20世纪40年代随着抗生素工业的兴起而得到迅速发展的，而现代发酵技术又是在传统发酵技术的基础上，结合了现代的基因工程、细胞工程、分子修饰和改造等新技术。由于微生物发酵工业具有投资少、见效快、污染小、外源目的基因易在微生物菌体中高效表达等特点，日益成为全球经济的重要组成部分。 摘要 当前，发酵工程的应用是十分广泛的，在不同的工业领域中都有重要应用，例如医药工业、食品工业、能源工业、化学工业、农业、环境保护等，且随着生物技术的发展，发酵工程的应用领域也在不断扩大。 一、发酵工程在各领域的发展现状 1、医药行业 微生物发酵是生物转化法之一,在中药中早有应用。真菌是发酵中药的主要功能菌。发酵时大都采用单一菌种纯种发酵法。现代中药发酵技术分为液体发酵和固体发酵。中药发酵技术按应用方式可分为无渣式和去渣式,前者可直接用药,后者要提取和制剂用药。发展发酵中药可进一步推进中药现代化和国际化进程,提高中药行业的竞争力,为中药走向世界、造福人类作出新的贡献。 2、食品工业 现代化生物技术的突飞猛进，改写了食品发酵工艺的历史。据报道，由发酵工程贡献的产品可占食品工业总销售额的15%以上。目前利用微生物发酵法可以生产近20种氨基酸。该法较蛋白质水解和化学合成法生产成本低，工艺简单，且全部具有光学活性。 3、能源工业 乙醇作为一种生产工艺成熟，生产原料来源广泛的替代能源越来越受到人们的关注。燃料酒精不仅可以缓解能源短缺的问题，从长远的利益和能源的可再生性来看，燃料酒精又是一种潜力巨大的物能源。酒精发酵的方式有间歇式发酵、半连续式发酵和连续发酵。
《光镊原理及应用》课程教学大纲 一、课程基本信息 课程中文名称：光镊原理及应用 课程英文名称：Optical tweezers theory and application 开课学期：2 学时：16 学分：1 二、课程目的和任务 激光生物学是多学科交叉的新兴学科，其中以激光微束光阱效应为基础的光镊技术是生命科学和生物工程研究的有力工具，已成为当前生物物理学中新方法和新仪器的研究热点之一。是光子技术和生命科学相互交叉与渗透而形成的一门新的边缘学科，课程教学目标：让光镊在生命学科及其他应用领域中的作用与地位，逐步树立科学的世界观，促进综合素质的提高；帮助学生获得光镊的基本知识，掌握光镊相关技术。通过课程小论文与研讨，让学生了解本学科的发展前沿，培养学生的创造型思维；开放式的教学，提高学生的综合分析和解决问题的能力。 三、教学内容与基本要求 教学主要内容及对学生的要求： 教学主要内容 第一章 光镊技术的产生与发展 光镊技术的理论研究、光镊技术的应用研究 国内外光镊技术的研究现状 第二章 光镊技术及其基本原理 光镊技术的描述、光镊的基本原理、光辐射压力、 梯度力和散射力、二维光学势阱、基于激光微束的三维光学势阱 第三章 光镊的理论分析与计算方法 光镊理论计算的意义、粒子分类与计算方法、光阱力与光操纵束缚条件第四章 光镊的系统构成与技术性能
传统光镊的原理、系统构成、激光器和显微镜的选取、多光镊技术 第五章 光纤光镊技术 远场光纤光镊、近场光镊 第5章 光镊技术的发展应用 光镊技术在生物学方面应用、光镊在分子生物学领域的应用、光镊与其它技术的结合应用 对学生的要求： 1、 对光镊原理方法有明确认识。 2、 对光镊系统的性能、参数能深入了解，并能自由运用。 3、 能够了解光阱力的计算方法。 4、 有查阅外文资料的能力。 五、教学设计及方法 教学方式 1) 教学与科研结合，激发学生的求知欲 2)专家讲授与教师专题讲座相结合，拓展学生知识面 3)理论与实践结合，加强学生实验技能的训练 4)中、英双语教学相结合，提高学生国际交流能力 5)撰写专题调研报告，培养学生的自主创新能力 教学手段 将多种现代的教学手段运用于课程教学之中，多方位多途径地展教学活动，以激发学生学习兴趣，提高教学效果。 1)将多媒体教学与板书相结合，以解决学时少内容多的矛盾 2)课件与电视录像片相结合，以提高学生的自学能力 3)丰富的网络资源为学生学习提供良好的软环境 六、调查、参观、实践、实验内容 七、主要参考资料 [1]《光镊原理、技术和应用》李银妹编译中国科学技术大学出版社1996 [2]《时域有限差分法FDTD Method 》 高本庆 国防工业出版社.1995年 [3][《非均匀介质中的场与波》美]Weng Cho Chew 著聂在平，柳清伙译电子工业出版社,1992年 [4] Ashkin A. Optical trapping and manipulation of single cells using infrared laser beams. Nature, 1987, 33: 256-
现代中药发酵技术研究现状 近年来，国际医药市场对传统药物及天然药物的需求量正快 速增长，以传统药及天然药物资源开发创新药物和相关健康产品 已成为当今世界药物研发的新趋势、国际医药学术界的研究热点 和医药企业经济的快速增长点。我国作为中医药的发源地，拥有系 统的中医药理论和极为丰富的天然药物资源，虽然面临着天然药 物市场强劲增长的有利形势，但国际化步伐缓慢，其根本原因在于 中药现代化水平仍较低。中药发酵技术是在继承中药炮制学发酵 法的基础上，吸取微生态学研究成果，结合现代微生物工程而形成 的高科技中药制药新技术，具有广阔的发展空间。 ! 古代中药发酵技术应用历史我国人民远在多年前就学会利用发酵来酿酒，此后又相继利用发酵来生产酱、醋、豆豉和臭豆腐等食品。《本草经疏》曰： “古人用曲，即造酒之曲，其气味甘温，性专消导，行脾胃滞气，散脏 腑风冷。”说明中药临床应用之曲是在酿酒业发展的基础上出现 的，曲与酒相维系。后来人们在酒曲中加入其他药物制成专供药用 的各类曲剂。《本草纲目》云：“古人用麴，多是造酒之麴。后医乃造 神麴，专以供药，力更胜之。”可见古人早已将微生物发酵应用于中 药炮制。即将药材与辅料拌和，一定温度和湿度下通过微生物的发 酵达到提高药效、改变药性、降低毒副作用等目的。直到现在，临床 仍在应用的发酵$制品%中药，如六神曲、淡豆豉、建曲、沉香曲、半 夏曲、红曲、豆黄等，均是利用炮制环境中的野生微生物$多为霉 菌、酵母、细菌等%进行多菌种固体发酵而成。 发酵技术应用历史悠久，也是传统中药加工炮制的重要方法 之一，一般主要是起到中药复合炮制的作用。不同的培养基经同样 的发酵处理后会产生药性的差异，可利用该特性生产不同适应证 的中药。例如，发酵淡豆豉时，以桑叶、青蒿发酵者，药性偏于寒凉， 多用于风热感冒或热病胸中烦闷之症；以麻黄、紫苏发酵者，药性 偏于辛温，多用于风寒感冒头痛之症。在清代，根据辅料中药及治 疗功能的不同，又制出了皂角曲、竹沥曲、麻油曲、牛胆曲、开郁曲、 海粉曲、覆天曲等 !# 种药曲。 " !" # 利用中药培养基发酵药用真菌 菌物界估计逾十万种，可供药用的高等真菌约 &# 余种，利用 潜力巨大。国内 &# 世纪 ’#
光镊原理浅谈 岑学学 光镊技术由来已久，阿瑟·阿什金（Arthur Ashkin ）在1986年就发明了第一代光镊。经过30多年的发展，光镊技术已经越来越成熟，并应用在生物学、物理学、医学等领域。这里我们将尽量通俗地介绍光镊的原理。 光镊，简单来讲，就是用激光来俘获、操纵、控制微小粒子的技术。这微小粒子可以是小水珠，活细胞，生物大分子等。当激光打到小粒子的时候，粒子就被光“吸住”了，并且会被吸到光强最强的地方，也就是焦点处，移动光束，就可以移动粒子。 那么，粒子为什么会被吸到光强最强的地方并被束缚住呢？ 光与物质是可以相互左右的。一柱水喷我们身上，或者一阵风迎面吹来，我们都能感觉到些许压力，具有波粒二象性的光自然也一样会对我们产生压力，只不过这个力很小很小而已，这就是光压。而在某些情况下，光还能对物体产生拉力，这样就形成了能束缚粒子的一个“陷阱”，通常被称为势阱。那么势阱又是如何产生的呢？我们需要先来复习一些中学的物理知识---动量守恒定律。
如图，有两个小球，铜球有一个初速度，动量为p1，钢球则是静止的，动量为p2=0。把这两个小球看作一个系统，那么这个系统的初始动量就是p=p1+p2。
铜球撞上钢球后，它们各自的速度都发生了变化，动量也变了。但是系统的动量是不变的，还是等于p，这就是动量守恒定律。 我们回来看光束和透明小球组成的系统，如图，光束有一个动量，而小球则是静止的，动量为0，而光束的动量是水平的，系统在竖直方向上的动量为0. 当光束照射到小球但不通过中心的时候，小球会使光线折射，如图。
这时光束在竖直方向上有了一个向下的动量。为了使系统的动量守恒，小球必须有一个向上的动量，这个动量就把小球“吸”向光速的轴线。 如果小球在光束的轴线上但在焦点之外，那小球就会使光束汇聚，如图。
13种煤气化工艺的优缺点及比较 我国是一个缺油、少气、煤炭资源相对而言比较丰富的国家，如何利用我国煤炭资源相对比较丰富的优势发展煤化工已成为大家关心的问题。近年来，我国掀起了煤制甲醇热、煤制油热、煤制烯烃热、煤制二甲醚热、煤制天然气热。有煤炭资源的地方都在规划以煤炭为原料的建设项目，这些项目都碰到亟待解决原料选择问题和煤气化制合成气工艺技术方案的选择问题。现就适合于大型煤化工的比较成熟的几种煤加压气化技术作评述，供大家参考。 1、常压固定层间歇式无烟煤（或焦炭）气化技术 这是目前我国生产氮肥的主力军之一，其特点是采用常压固定层空气、蒸汽间歇制气，要求原料为25-75mm的块状无烟煤或焦炭，进厂原料利用率低，单耗高、操作繁杂、单炉发气量低、吹风气放空对大气污染严重。从发展看，属于将逐步淘汰的工艺。 2、常压固定层间歇式无烟煤（或焦炭）富氧连续气化技术 这是从间歇式气化技术发展过来的，其特点是采用富氧为气化剂，原料可采用8-10mm 粒度的无烟煤或焦炭，提高了进厂原料利用率，对大气无污染、设备维修工作量小、维修费用低，适合于有无烟煤的地方，对已有常压固定层间歇式气化技术的改进。 3、鲁奇固定层煤加压气化技术 主要用于气化褐煤、不粘结性或弱粘结性的煤，要求原料煤热稳定性高、化学活性好、灰熔点高、机械强度高、不粘结性或弱粘结性，适用于生产城市煤气和燃料气，不推荐用以生产合成气。 4、灰熔聚流化床粉煤气化技术 中科院山西煤炭化学研究所的技术，2001年单炉配套20kt/a合成氨工业性示范装置成功运行，实现了工业化，其特点是煤种适应性宽，可以用6-8mm以下的碎煤，属流化床气化炉，床层温度达1100℃左右，中心局部高温区达到1200-1300℃，煤灰不发生熔融，而只是使灰渣熔聚成球状或块状排出。床层温度比恩德气化炉高100-200℃，所以可以气化褐煤、低化学活性的烟煤和无烟煤，以及石油焦，投资比较少，生产成本低。缺点是气化压力为常
德士古煤气化工艺和炉型的选择 2008-02-24 09:27 以合成氨为例，使用人然气为原料的合成氨产量约占世界总产量的700}0。美国和前苏联两大人然气生产国以人然气为原料的合成氨和甲醇约占其木国总产量的90%以上，我国与世界情祝略有不同，人然气价格高，比中东高出4- 8倍，药为美国的1. 2- 1. 5倍，而其产量仅为美国的1/20，原苏联的1/ 30。因此，在利用和开采上都受到一定限制。我国煤炭资源丰富，日‘煤炭产地价格便宜，如山西、内蒙占、陕西几大煤炭产地，同等热值的煤价仅为世界煤价的2/ 3。以煤为原料民合成气生产己有150年的历史，选择适宜煤炭气化技术，不仅是有效地利用煤炭资源的重要途径，也是其工艺是否经济合理的关键环节。 1煤气化工艺的选择 以煤为原料制取合成氨原料气的技术主要有4种:德士占水煤浆气化、谢尔粉煤气化、鲁奇碎煤气化和 U G1常压气化。 U Gl常压气化技术成熟，工艺可靠，但必须使用无烟块煤，设备能力低，二废量大等缺点，不能满足大型化的要求。鲁奇气化技术虽然技术成，在我国已有大型化装置运转，但其最大缺点是气化温度低，产生的苯、酚、焦汕、废水等有害物质难以处理，污染大，原料可利用率低，粗合成气中甲烷含量高， 只适于作城市煤气，不宜作合成气。 谢尔干粉煤气化技术，虽然炭转化率高，有效气体成分高，水冷壁寿命为25年，喷嘴设计寿命为1年;但山于是干粉进料，气化压力不能太高，操作有一定难度，目前世界上工业装置只有1套生产粗煤气用于联合循环发电，另外该技术全而依赖进口，关键设备}+}内不能制造，技术支撑率较低， 用于生产合成气风险较大。 德士占水煤浆气化技术除氧耗高外，有如卜特点:①中一台炉处理煤量大，生产能力高;C气化压力高，合成气压缩功耗省，合成氨能耗低;C有效气(co+ Hz)含量高，适于作合成气;}k的适应性宽，可利用粉煤，原料利用率高;墓艺废量小，污染环境轻，废渣可做水泥原料;⑧国内已有4套装置运行，可借鉴的生产管理经验多;7科研部门已掌握了该技术，技术支撑率高，大部分设备国内能制造，设备能国产化。德士占 的最大缺点是，烧 嘴寿命短为45 d，但国内史换时间仅为4h，耐火砖每年需史换1次，史换时间为45 d,在两台气化炉生产，不考虑备用炉卜检修期内基木上能保持生产的进行。 鉴于德士占有以上特点，新建大型合成氨国产化工程气化部分采用德士占水煤浆气化技术。 2气化压力的选择 对于德士占水煤浆技术采用4. OMYa和6. 5 MYa两种工艺，气化消耗、采用6. 5 MYa气化具有 以卜优点: 1)气化压力高，煤气中有效气量略有卜降，氧气用量、原料煤消耗略有增加，增减幅度小于0. 20}0 ,影响甚微。但气化反应是体积增大的反应，压缩1. 0m3的氧气，相当于压缩3. 1 m3的煤气效果，可见提高操作压力可节省压缩功，还可缩小设备体积，使布置史为紧凑。 2) 6. 5 MPa气化时气化炉为2台，而4. OMPa气化为3台，后者设备增加17台，不仅增加了设备 投资，而I I.增加了日常维护管理的作业量。
光镊技术的新应用 纪美伶，白中博，王娜，马学进（西安交通大学生物医学工程） 摘要激光光镊自从1986年发明以来，作为一种无直接接触、无损伤、可产生和检测微小力以及精确测量微小位移的物理学工具，在生命科学等多个领域得到了广泛的应用。本文从光镊的诞生出发，简要讨论了光镊的原理，光镊装置的基本结构，并简要介绍了各个种类光镊的独特功能以及基于光镊的一些新技术，进而对光镊技术及其在生命科学中的应用现状和进一步发展作了评述和讨论，阐述了光镊在生命科学研究中的潜在地位和巨大的发展前景。关键词光镊；生命科学；原理；基本结构；应用现状；发展 New Applications of Optical Tweezer Ji Mei-ling,Bai Zhong-bo,Wang Na,Ma Xue-jin Abstract The optical tweezer technique has emerged as a flexible and powerful tool for exploring a variety of scientific processes such as life science since it was invented in 1986. From the birth of the optical tweezer, this paper will briefly discuss its working principle, its basic structure and introduce some kinds of optical tweezers with novel features or some new technologies based on it. Then its recent developments on both the technology and applications in life science will be reviewed. It is shown that optical tweezer will have great potential in life science. Key words：optical tweezer; life science; principle; basic structure; application; development 光镊简介 一百年前，爱因斯坦提出的光量子学说最终导致了激光的诞生，20世纪60年代激光器的发明，使光与物质相互作用产生的力学效应真正走向实际的应用。20世纪70年代，美国贝尔实验室的学者Arthur Ashkin等人[1]发现了激光具有移动微粒的能力，并首先提出利用光压操控微小粒子的概念：在氩离子激光器发出的TEM00模式激光束作用下，硅小球在横向梯度力的作用下陷入光束中心，然后在光束散射力的作用下沿着光束传播的方向加速运动；还发现了折射率低于周围介质的粒子（气泡）会被激光束排斥，同时也会被激光束沿着激光传播的方向加速。其后Ashkin 利用两束相对照射的TEM00模式激光去捕获高折射率粒子，发现粒子在激光横向梯度力的作用下陷入光束中心，然后沿着光束传播的方向运动到一个稳定的平衡点停止下来，这样粒子就被两束相对照射的激光束稳定捕获了。这时它还不能称之为光镊，因为只能实现横向二维捕获，而在轴向上由于强烈的散射力的存在无法实现捕获。 1971 年，Ashkin 和Dziedzic 第一次使用了单光束捕获粒子[2]。他们利用一束聚焦的TEM00模式激光从下向上照射粒子，在轴向散射力的作用下粒子被顶起，同时粒子受到向下的重力作用。当粒子运动到平衡位置时，向上的散射力和向下的重力达到平衡，粒子在轴向上稳定下来。在横向上，由于光束的横向梯度力始终指向光束中心，因此粒子被稳定地捕获在光束中心。这样就形成了一个单光束悬浮光阱（opticallevitation trap）。在1986年，Ashkin 发表了一篇具有深远意义的论文[3]，标志着光镊的诞生。在此文中Ashkin仅仅利用一束激光就实现了在三维方向上捕获电介质粒子，而且在轴向上利用的是梯度力捕获粒子，而非利用重力作用的悬浮光阱。实验中Ashkin利用高度聚焦的单光束焦点形成的单光束梯度力势阱（single beam gradientforce trap），在水中成功地捕获了直径从25nm 到10μm 的电介质粒子，且在横向和轴向上所施加的捕获力都来自于光场梯度力。由于这种单光束梯度力势阱
各种煤气化工艺的优缺点 1、常压固定层间歇式无烟煤（或焦炭）气化技术 这是目前我国生产氮肥的主力军之一，其特点是采用常压固定层空气、蒸汽间歇制气，要求原料为25-75mm的块状无烟煤或焦炭，进厂原料利用率低，单耗高、操作繁杂、单炉发气量低、吹风气放空对大气污染严重。从发展看，属于将逐步淘汰的工艺。 2、常压固定层间歇式无烟煤（或焦炭）富氧连续气化技术 这是从间歇式气化技术发展过来的，其特点是采用富氧为气化剂，原料可采用8-10mm粒度的无烟煤或焦炭，提高了进厂原料利用率，对大气无污染、设备维修工作量小、维修费用低，适合于有无烟煤的地方，对已有常压固定层间歇式气化技术的改进。 3、鲁奇固定层煤加压气化技术 主要用于气化褐煤、不粘结性或弱粘结性的煤，要求原料煤热稳定性高、化学活性好、灰熔点高、机械强度高、不粘结性或弱粘结性，适用于生产城市煤气和燃料气，不推荐用以生产合成气。 4、灰熔聚流化床粉煤气化技术 中科院山西煤炭化学研究所的技术，2001 年单炉配套20kt/a 合成氨工业性示范装置成功运 行，实现了工业化，其特点是煤种适应性宽，可以用6-8mm以下的碎煤，属流化床气化炉， 床层温度达1100C左右，中心局部高温区达到1200-1300C,煤灰不发生熔融，而只是使灰渣熔聚成球状或块状排出。床层温度比恩德气化炉高100-200C，所以可以气化褐煤、低化 学活性的烟煤和无烟煤，以及石油焦，投资比较少，生产成本低。缺点是气化压力为常压，单炉气化能力较低，产品中CH4含量较高（1%-2%，环境污染及飞灰综合利用问题有待进 一步解决。此技术适用于中小氮肥厂利用就地或就近的煤炭资源改变原料路线。 5、恩德粉煤气化技术 恩德炉实际上属于改进后的温克勒沸腾层煤气化炉，适用于气化褐煤和长焰煤，要求
我国发酵工业现状与发展前景 摘要：我国的发酵工业经过了几十年的发展过程，产品从原来的抗生素、食品等几个方面渗透到医药、农业、环保、能源、材料等各个方面，产业结构也逐渐转向能够提高人们生活质量的新一代发酵产品的生产。20 世纪60年代以来，我国的发酵工业迅猛发展，年产值逐年攀升。本综述介绍了我国发酵工业的总体状况以及最新进展，并对其发展前景进行了展望。 关键词：我国；发酵工业；总体状况；最新进展；发展前景。 发酵技术是人类最早通过实践掌握的生产技术之一，许多传统产品的生产都应用了发酵技术，在东方有酱油、醋、白酒、黄酒等，而西方有啤酒、葡萄酒、奶酪等。随着社会经济与科技的发展，由发酵技术支撑起的发酵产业开始诞生与兴起。20世纪60年代以来，我国的发酵工业迅猛发展，所涵盖的产品也从原来的抗生素、食品等几个方面渗透到人民生活的各方面如医药、保健、农业、环境、能源、材料等。发酵工业是一种以高科技含量为特征的新型工业，自20世纪90年代以来，行业的迅速发展已经使其在食品工业中占有重要地位。发酵工业的迅速发展不仅带动了相关行业的发展，而且对节约粮食、增加食品花色品种、提高产品质量及改善环境等，发挥了重要作用。 1.发酵工业的总体状况 1.1我国发酵工业的应用领域 我国在生物发酵行业经过一段时间的发展，积累了相当丰富的经验，特别是在21 世纪后，生物发酵渗透入了医药，保健，农业，食品，能源，环保等各个领域。 轻工业是发酵工程技术应用最早和最多的领域，其生产的产品类型与应用广泛，主要包括酒和溶剂类、有机酸类、氨基酸类、酶制剂类、功能性蛋白质、功能性脂类、功能性糖类等。这个领域的特点是大量利用淀粉等农副产品进行进一步的发酵与深加工。生物医药工业中，通过发酵工程技术生产多种抗生素、疫苗、以及一些基因工程药物如干扰素、白细胞介素等产品。微生物发酵是常用的生物转化法之一，并在中药制作中早有应用。现代中药发酵技术分为液体发酵和固体发酵。中药发酵技术按应用方式可分为无渣式和去渣式,前者可直接用药, 后者要提取和制剂用药【1】。发展发酵中药可进一步推进中药现代化和国际化进程, 提高中药行业的竞争力,为中药走向世界、造福人类作出新的贡献。同时发酵工业技术的迅猛发展逐渐改写了食品发酵工艺的历史。据报道，每年由发酵工程贡献的产品可占食品工业总销售额的15%以上。在农牧业中，通过发酵工程技术，可以生产生物农药、生物肥料、植物生长调节剂、饲料蛋白、饲料工业用酶等。最近固态发酵工艺也开始应用于生物农药工业生产中。在能源工业领域，乙醇作为一种生产工艺成熟，生产原料来源广泛的替代能源越来越受到人们的关注。目前工业上主要通过通过间歇式发酵、半连续式发酵和连续发酵来生产乙醇。发酵技术还在工业上用来生产沼气，进行微生物冶金等。近年来，关于环保方面的研
光镊原理及其应用 摘要：激光的发明使得光的力学效应走向了实际应用。本文介绍了光镊技术的基本原理及其在生物科学方面的一些应用。 关键词：光镊；光的力学效应；生物科学；应用 1 引言 光镊是A. Ashkin[1]在关于光与微粒子相互作用实验的基础上于1986年发明的。光镊在问世之初被看作是微小宏观粒子的操控手段，并渐渐成了光的力学效应的研究和应用最活跃的领域之一。近20年来光镊技术的研究和应用得到了迅速的发展，特别是在生命科学领域，光镊已成为研究单个细胞和生物大分子行为不可或缺的有效工具。 2 基本原理 光镊的基本原理在于光与物质微粒之间的动量传递的力学效应。对于直径大于波长的米氏散射粒子来说，光镊的势阱原理可以用几何光学来解释[1~3]。如图1（a）所示。入射光线A将光子的动量以辐射压的形式作用于粒子小球，力的作用方向与光线入射方向相同。A经过若干反射、折射后，以光线A’出射。入射光线的辐射压减去出射光线的辐射压为粒子小球所受的净剩力F A。图1（b）为作用力简图，实际力的作用过程较此复杂，A’应为所有（包括反射光透射光）出射光线辐射压的合力，但结果与此相似，小球受轴向指向焦点的力。 对于直径小于激光波长的瑞利散射颗粒，适用于波动光学理论[1]和电磁模型。波动光学理论（也是光镊的基本理论）认为，在光轴方向有一对作用力：与入射光同向正比于光强的散射力和与光强梯度同向正比与强度梯度的梯度力。在折射率为n m的介质中，折射率为n p 的瑞利粒子所受的背离焦点的散射力为[1] F scat =n m P scat/ c （1） 这里P scat为被散射的光功率。或用光强I0和有效折射率m = n p / n m表示为 （2） 对于极化率为α的球形瑞利粒子所受的指向焦点的梯度力为
几种煤气化技术介绍 煤气化技术发展迅猛，种类很多，目前在国内应用的主要有：传统的固定床间歇式煤气化、德士古水煤浆气化、多元料浆加压气化、四喷嘴对置式水煤浆气化、壳牌粉煤气化、GSP气化、航天炉煤气化、灰熔聚流化床煤气化、恩德炉煤气化等等，下别分别加以介绍。 一Texaco水煤浆加压气化技术 德士古水煤浆加压气化技术1983年投入商业运行后，发展迅速，目前在山东鲁南、上海三联供、安徽淮南、山西渭河等厂家共计13台设备成功运行，在合成氨和甲醇领域有成功的使用经验。 Texaco水煤浆气化过程包括煤浆制备、煤浆气化、灰水处理等工序：将煤、石灰石<助熔剂）、添加剂和NaOH称量后加入到磨煤机中，与一定量的水混合后磨成一定粒度的水煤浆；煤浆同高压给料泵与空分装置来的氧气一起进入气化炉，在1300～1400℃下送入气化炉工艺喷嘴洗涤器进入碳化塔，冷却除尘后进入CO变换工序，一部分灰水返回碳洗塔作洗涤水，经泵进入气化炉，另一部分灰水作废水处理。 其优点如下： <1）适用于加压下<中、高压）气化，成功的工业化气化压力一般在 4.0MPa 和6.5Mpa。在较高气化压力下，可以降低合成气压缩能耗。 <2）气化炉进料稳定，因为气化炉的进料由可以调速的高压煤浆泵输送，所以煤浆的流量和压力容易得到保证。便于气化炉的负荷调节，使装置具有较大的操作弹性。 <3）工艺技术成熟可靠，设备国产化率高。同等生产规模，装置投资少。 该技术的缺点是： <1）因为气化炉采用的是热壁，为延长耐火衬里的使用寿命，煤的灰熔点尽可能的低，通常要求不大于1300℃。对于灰熔点较高的煤，为了降低煤的灰熔点，必须添加一定量的助熔剂，这样就降低了煤浆的有效浓度，增加了煤耗和氧耗，降低了生产的经济效益。而且，煤种的选择面也受到了限制，不能实现原料采购本地化。 <2）烧嘴的使用寿命短，停车更换烧嘴频繁<一般45～60天更换一次），为稳定后工序生产必须设置备用炉。无形中就增加了建设投资。 <3）一般一年至一年半更换一次炉内耐火砖。 二多喷嘴对置式水煤浆加压气化技术 该技术由华东理工大学洁净煤技术研究所于遵宏教授带领的科研团队，经过20多年的研究，和兖矿集团有限公司合作，成功开发的具有完全自主知识产权、国际首创的多喷嘴对置式水煤浆气化技术，并成功地实现了产业化，拥有近20项发明专利和实用新型专利。目前在山东德州和鲁南均有工业化装置成功运行。
德士古气化炉 TeXaCo(德士古）气化炉 德士古气化炉是一种以水煤气为进料的加压气流床气化工艺。德士古气化炉由美国德士古石油公司所属的德士古开发公司在1946 年研制成功的， 1953年第一台 德士古重油气化工业装置投产。在此基础上， 1956 年开始开发煤的气化。本世纪 70 年代初期发生世界性危机,美国能源部制定了煤液化开发计划，于是，德士古公司据此在加利福尼亚州蒙特贝洛 (Montebello) 研究所建设了日处理 15t 的德士古气化装置，用于烧制煤和煤液化残渣. 目前国内大化肥装置较多采用德士古气化炉，并且世界范围内IGCC电站多采用德士古式气化炉. 典型代表产品我厂制造过的德士古气化炉典型的产品有 : 渭河气化炉、恒升气化炉、神木气化炉、神华气化炉等。 1992 年为渭河研制的德士古气化炉是国际 80 年代的新技术，制造技术为国内先例，该气化炉获1995年度国家级新产品奖。它 的研制成功为化工设备实现国产化，替代进口做出了重要贡献。德士古气化炉是所以第二代气化炉中发展最迅速、开发最成功的一个,并已实现工业化。 一、德士古气化的基本原理 德士古水煤浆加压气化过程属于气化床疏相并流反应，水煤浆通过
喷嘴在高速氧气流的作用下，破碎、雾化喷入气化炉。氧气和雾状水煤浆在炉 内受到耐火砖里的高温辐射作用，迅速经历预热、水分蒸发、煤的干馏、挥发物的 裂解燃烧以及碳的气化等一系列复杂的物理、化学过程，最后生成一氧化碳，氢气 二氧化碳和水蒸气为主要成分的湿煤气，熔渣和未反应的碳,一起同向流下，离开 反应区，进入炉子底部激冷室水浴，熔渣经淬冷、固化后被截流在水中，落入渣 罐，经排渣系统定时排放.煤气和饱和蒸汽进入煤气冷却系统。 水煤浆是一种最现实的煤基流体燃料，燃烧效率达96～99%或更高，锅炉效率在 90％左右,达到燃油等同水平。也是一种制备相对简单,便于输送储存,安全可靠，低 污染的新型清洁燃料［1］.具有较好的发展与应用前景。水煤浆的气化是将一定粒 度的煤颗粒及少量的添加剂在磨机中磨成可以泵送的非牛顿型流体 ，与氧气在加压 及高温条件下不完全燃烧，制得高温合成气的技术,以其合成气质量好、碳转化率 高、单炉产气能力大、三废排放少的优点一直受到国际社会的关注 ，我国也将水煤 浆气化技术列为“六五"、“七五”、“八五"、“九五”的科技攻关项目。 本 文基于目前我国水煤浆气化技术的现状,以TeXaCo 气化炉为研究对象,根据对气化 炉内流动、燃烧和气化反应的特性分析,将TeXaCO 气化炉膛分成三个模拟区域，即 燃烧区、回流区和管流区,分别对各区运用质量守恒和能量守恒方程,建立了过程仿 真模型.该模型 德 士 古气 化 炉
生物技术121班刘倩芸 0116 我国发酵工程的发展现状和发展趋势 引言 发酵工程是生物技术的重要组成部分，是生物技术产业化的重要环节。发酵技术有着悠久的历史，作为现代科学概念的微生物发酵工业是在传统发酵技术的基础上，结合了现代的基因工程、细胞工程等的新技术。由于发酵工业具有投资少、见效快、污染小等特点，日益成为全球经济的重要组成部分。 摘要：发酵工业是指人们利用微生物的发酵作用大规模生产发酵产品的一门传统工业。至今，我国已形成了一个品种繁多，门类较齐全，具有相当规模的独立工业体系，在不同的工业领域中都有重要应用，例如医药工业、食品工业、农业、环境保护等，且随着生物技术的发展，发酵工程的应用领域也在不断扩大。【1】 关键词：我国发酵工业现状趋势问题意见 很早以前，人们就利用发酵技术来生产产品，直到近代才发现发酵是由微生物引起的。发酵工业自20世纪60年代以来迅猛发展，所涵盖的产品也从原来的抗生素、食品等几个方面渗透到人民生活的各方面如医药、保健、农业、环境、能源、材料等。发酵工业是一种以高科技含量为特征的新型工业。发酵工业的迅速发展不仅带动了相关行业的发展，而且对提高产品质量及改善环境等，发挥了重要作用。【2】 一、我国发酵发展的历史 我国传统发酵历史悠久，在《黄帝内经素向》、《汤液醪醴论》里，
已有酿酒的记载。在汉武帝时代开始有了葡萄酒，距今已有两千多年的历史。改革开放促进了社会经济和科学技术的迅速发展，发展了一批具有现代生物技术特征的新产品，使发酵工业进入了一个新的发展阶段。【3】二、我国发酵工业的现状 我国生物化工行业经过长期发展，已有一定基础。特别是改革开放以后，生物化工的发展进入了一个崭新的阶段。目前生物化工产品也涉及医药、保健、农药、食品与饲料、有机酸等各个方面。 随着科技创新和技术进步的推进，科技推广应用和产业化步伐的加快，发酵产业产品空间进一步拓展、产业链不断延伸，发展前景更加广阔。【4】 我国发酵工业的巨大发展不仅在于产量的巨大提升，更在于发酵技术和发酵工艺的巨大进步。当前发酵技术进步主要表现为1．技术经济指标有明显提高；2．工艺技术有重大改进；3．装备水平大大改善。【5】 三、发酵工程在各领域的发展现状 医药行业 微生物发酵是生物转化法之一,在中药中早有应用。真菌是发酵中药的主要功能菌。发酵时大都采用单一菌种纯种发酵法。现代中药发酵技术分为液体发酵和固体发酵。中药发酵技术按应用方式可分为无渣式和去渣式,前者可直接用药,后者要提取和制剂用药。 食品工业 现代化生物技术的突飞猛进，改写了食品发酵工艺的历史。据报道，由发酵工程贡献的产品可占食品工业总销售额的15%以上。目前利用微生