湖冰作为极地海冰技术中试基地的探讨

极地海冰技术验证需在不同环境中开展测试,渤海海冰的不稳定性无法保障反复的长期试验时间,寻求利用国内寒区湖泊作为中试基地,解决室内缺少接近极地条件的中试难题。为此,在含章湖、青海湖、乌梁素海和呼和诺尔湖开展湖冰生消、物理性质、力学性质等调查研究,并与南、北极海冰的物理和力学性质进行对比评估。结果表明,含章湖、青海湖、乌梁素海湖和呼和诺尔湖均有时间充裕的冰封期。呼和诺尔湖冰厚最大,超过1 m;乌梁素海冰厚超过50 cm;含章湖和青海湖冰厚相似,最大冰厚超过30 cm。含章湖、青海湖和乌梁素海冰晶体均以柱状冰为主,与极地一年冰晶体结构相似。含章湖和青海湖冰的盐度及密度与北极夏季海冰相似。含章湖冰的单轴压缩强度比极地夏季海冰强度高;乌梁素海湖冰强度与南极普里兹湾固定冰强度相似。研究结果表明国内一些湖泊可作为极地海冰技术验证的中试基地。

中试运行中的知识问题缓解:行动者网络管理的作用

中试在科技成果转化中发挥重要作用,但不确定性、复杂性、模糊性3类知识问题制约着中试的有效运行。现有研究未明晰中试运行情境下知识问题破解机制,如何缓解中试运行知识问题有待深入探究。选取264份企业层面调研数据进行实证分析,识别3类知识问题对中试运行有效性的影响,利用行动者激活/解除策略和网络目标实现策略缓解中试运行过程中遇到的知识问题。研究发现:(1)不确定性、模糊性对中试运行有效性具有负向影响,且模糊性的负向影响更显著,复杂性对中试运行有效性的影响作用不显著;(2)行动者激活/解除策略与网络目标实现策略均能够有效缓解不确定性和模糊性对中试运行的负向影响。研究结论不仅能够弥补中试运行管理研究的不足,还可为应对和解决中试运行中的知识问题提供实践启示,促进中试有效运行进一步明朗化。

基于深度学习模型的中试纳滤系统膜污染预测研究

膜污染的预测或模拟对于阐明膜污染机理和制定有效的污染控制措施具有重要意义。建立了一种门控循环单元(GRU)模型,用于预测中试纳滤系统的过滤性能,并探究膜的污染机理。采用跨膜压差(TMP)作为输出变量,考察以TMP自身为输入变量的单输入时间序列模型的预测效果,并探讨了9种水质参数:pH、水温、电导率、总溶解性固体(TDS)、总硬度(TH)、浊度、高锰酸盐指数(CODMn)、溶解性有机碳(DOC)以及UV254的独立和耦合效应对膜污染及预测结果的影响,筛选出最优模型与膜污染预测中常用的机器学习算法——随机森林(RF)和时间序列预测中广泛使用的长短时记忆网络(LSTM)进行比较。结果表明:以TMP自身数据作为输入的LSTM以及GRU单输入时间序列预测模型的R^(2)分别达到了0.9613和0.9861;水质参数对TMP的相关性顺序依次为:温度>电导率>TDS>总硬度>高锰酸盐指数>DOC>浊度>UV254>pH;以温度和电导率为输入的多变量GRU模型预测效果最佳(R^(2)=0.8344),预测精度优于相同时间步长的单输入GRU模型(R^(2)=0.4555)以及相同输入参数的多变量LSTM(R^(2)=0.6428)和RF模型(R^(2)=-4.1894),在此基础上增加或减少水质参数作为模型输入,模型的预测精度均有所下降。时间序列模型在膜污染预测方面展现出了较高的可靠性,GRU模型预测精度更高,在膜污染预测中具备更高的应用潜力。输入变量的特征选择对高效预测膜污染具有重要意义,对输入水质数据进行特征选择,可以显著提升模型的预测性能。此外,预测结果反向验证了水温和无机离子耦合是造成冬季纳滤膜污染的主要原因,冬季纳滤运行过程中要注意温度和无机离子污染对纳滤膜运行稳定性的影响。

白果外种皮中银杏酚酸的中试生产调试及其稳定性试验研究

目的:探索白果外种皮中银杏酚酸的中试生产调试及其稳定性试验研究。方法:在确定白果外种皮中银杏酚酸的最佳提取参数、有机溶剂萃取纯化参数以及大孔树脂柱层析纯化参数后完成中试调试,并进行银杏酚酸的稳定性研究。结果:在确定的白果外种皮中银杏酚酸提取纯化工艺下,平均每批烘干白果外种皮投料量为20 kg,可以获得银杏酚酸2.43 kg,产率为11.98%,银杏酚酸含量为68.38%,回收率为75.76%。在参照2020版《中国药典》对提纯产品进行了银杏酚酸的稳定性试验,确定银杏酚酸的包装方式为密封避光保存,首先采用圆底封盖塑料管密封包装,再用自封袋进行二次包装,最后在最外层采用塑封袋进行包装。由于长期试验时限不足,目前初步得出该包装下银杏酚酸在6个月内含量稳定。结论:该研究将白果外种皮中银杏酚酸的回收利用生产工艺进行中试调试并对银杏酚酸的稳定性进行研究,为银杏产业中银杏酚酸的产业化实施提供参考数据。

上海院CO_(2)两步法制甲醇中试装置开车成功

2024年8月7日,中石化(上海)石油化工研究院有限公司(以下简称上海院)、中国石化南京化学工业有限公司和中国石化宁波工程有限公司研究团队合作的CO_(2)两步法制甲醇项目投料开车一次成功。中试结果显示,催化剂活性及选择性等技术指标达到预期,一段反应器CO_(2)转化率超过50%,CO选择性超过98%。

生物育种中试基地的建设与管理

随着生物技术的飞速发展,基因编辑、转基因和合成生物学等技术在生物育种领域展现出了巨大潜力。中试基地作为连接实验室研究与生物育种安全评价的桥梁,在成果转化过程中发挥着重要作用。本研究论述了生物育种中试基地及其作用,探讨了中试基地如何通过科学的建设与管理,构筑起包括硬件设施、人才团队、管理制度、产学研合作和技术服务在内的综合体系,以此来推动生物育种科研成果从研发走向商业应用,实现高效、安全、合法的产业化应用。

加强转基因植物中试基地建设的重要性及发展策略

转基因植物中试基地为转基因生物安全评价的中间试验阶段提供了有力支撑,满足了各类作物规模化试验的要求。随着转基因生物育种产业化步伐加快,国内获批的转基因植物中试基地数量逐渐增加,但所建基地在规范性和标准化方面还存在不足,需要持续改进。本文分析了转基因植物中试基地的特点、作用及重要性,探讨了中试基地今后的发展趋势,并针对基地建设的制度体系、技术水平、风险评估等方面提出相应的策略建议,为建设规范、标准的转基因中试基地提供参考,以便更好的助力我国转基因等生物育种产业的健康发展。

中国首次实现控温甲烷化技术中试应用

近日,中国化学五环公司250 m^(3)/h控温甲烷化中试装置圆满完成1000 h性能考核测试,顺利通过中国石油和化学工业联合会组织的专家组现场考核,各项工艺指标运行稳定。这是控温甲烷化技术在国内首次成功实现中试应用,实现了废气高效生产天然气的关键一步,为下一步工业化应用打下了坚实基础。

以中试创新发展助推新型工业化

写在前面近年来,我国在规划布局中试基地方面,出台了一系列政策。今年年初,工业和信息化部联合有关部门印发了《制造业中试创新发展实施意见》(以下简称《意见》),提出未来我国制造业中试创新发展的目标:到2025年,中试发展取得积极进展,建设具有国际先进水平的中试平台5个以上,对制造业支撑保障作用明显增强;到2027年,中试发展取得显著成效,为产业高质量发展提供有力支撑。《意见》的出台,标志着我国制造业中试工作开始跨入全面推进新型工业化的新阶段。

中石化中试基地预计6月试车

2024年5月25日,中国石油化工股份有限公司北京化工研究院天津科学试验基地(简称:中石化北化院天津科学试验基地)一期工程项目,近日成功通过中国石化集团公司中间交工验收审查,具备正式试产条件,预计2024年6月份正式试车。中石化北化院天津科学试验基地项目位于天津经济技术开发区南港工业区,毗邻中国石化天津分公司,总投资22.4亿元,占地37.25万m^(2)。2021年4月30日开工建设,工程项目分两期建设,其中一期工程项目建设聚烯烃聚合、聚烯烃催化剂、特种弹性体等14套中试装置。

切制工艺小试与中试的比较及思考——以黄芩饮片为例

目的 采用实验室小试和饮片厂中试工艺对黄芩药材进行切制,比较两种工艺的差异,为黄芩片的生产加工标准化提供参考。方法 采用《中华人民共和国药典》(2020年版)黄芩的浸出物及含量测定方法,对黄芩药材及饮片醇溶性浸出物和黄芩苷的含量进行测定;采用课题组前期建立的黄芩高效液相色谱法(High Performance Liquid Chromatography, HPLC)指纹图谱方法对黄芩药材及饮片进行测定;对小试和中试得到的黄芩片进行饮片得率、外观性状、浸出物和黄芩苷含量、指纹图谱及成分转移率的比较。结果 采用小试和中试工艺得到的黄芩片均为薄片,片型相近,外表皮为黄棕色,具有放射状纹理,且浸出物和黄芩苷含量均符合《中华人民共和国药典》规定。小试工艺的饮片得率、浸出物和黄芩苷转移率比中试工艺略高。结论 小试工艺和中试工艺得到的黄芩片质量相对稳定,切制工艺参数设置合理。在黄芩药材的切制工艺中,环境温湿度、水洗次数和蒸制压力是关键因素。小试研究和中试验证的结合,可降低饮片工业化生产风险,为黄芩片的生产加工标准化提供参考。

钙循环捕集CO_(2)小试和中试台架研究进展

燃煤电厂产生CO_(2)会加重温室效应,因此实现温室气体减排目标至关重要。碳捕集技术已被确定为降低电力部门碳排放的关键措施。胺洗涤等化学吸附剂和氧燃烧技术等成熟技术集成到发电厂时,效率损失很高(8.0%~12.5%),因此,为尽量减少效率损失和相关电力成本,需开发新的二氧化碳捕获技术。钙循环工艺是一项很有前途的技术,效率损失可降至7%。由于资金成本高,目前尚未开发出有商业规模的成本效益技术,而在设计和建造商业规模装置前,需深入了解各操作条件的系统行为,以优化工艺参数并评估可行性。概述了全球可用的小试试验台架和中试工厂测试设施,总结了测试设备的特性和操作条件及提取关键的试验结果,表明CaL工艺的可行性在1 kW th~1.9 MW th的实验室规模和中试规模设施中得到广泛研究。在这些CaL系统中,碳酸化炉的工作温度600~700℃,煅烧炉的工作温度800~1000℃。进入到碳酸化炉里CO_(2)均来自电厂,均可实现90%以上CO_(2)捕集效率。此外,调整操作设计参数,如CO_(2)入口浓度、碳酸化炉或煅烧炉温度等,将影响CO_(2)捕集效率。总之,这些结果为未来大规模台架的开发收集有价值的操作数据,这也将是在未来能源发展中扩大和部署这项技术的关键所在。

微气泡臭氧氧化+生化中试装置深度处理化工废水运行性能

采用微气泡臭氧氧化+生化中试装置深度处理化工废水,对其长期连续运行性能进行评估并构建神经网络预测模型。结果表明,该中试装置能够稳定有效深度处理化工废水,微气泡臭氧氧化对COD和UV_(254)平均去除率分别为35.1%和52.5%,臭氧投加量与进水COD的质量比m是影响运行性能的重要参数,控制在0.5较为适宜。微气泡臭氧氧化处理可有效改善废水可生化性,BOD_(5)/COD由0.10提高至0.33,BOD_(5)增加量与COD去除量的比值可达到37.23%,对臭氧氧化后的废水进行生化处理,BOD_(5)去除量占COD去除量的80%以上。采用误差反向传播神经网络(BPNN)建立微气泡臭氧氧化处理中m对COD去除性能的预测模型,预测模型具有稳定的、较为精准的预测能力。

基于煤粉预气化强稳燃的快速调峰燃烧器5 MW中试研究

煤粉预气化强稳燃技术能够兼顾稳定燃烧与NO_(x)排放控制。基于此,开发了服务于电站锅炉灵活调峰的快速调峰燃烧器,并依托5 MW燃烧试验平台进行热态中试试验,对比不同负荷下的运行性能,研究燃烧器的极限稳燃负荷与快速变负荷能力。结果表明:煤粉进入燃烧器所带有的小型预气化室后发生气化反应,转化为高温燃气和炽热碳粒所组成的预热燃料。在低负荷下,预热燃料进入炉膛后将迅速燃烧,形成根部高温区,保证炉膛稳燃。随着负荷升高,预气化室内气化反应更加充分,配合回流烟气形成良好还原性气氛,实现有效降氮。在无辅助手段条件下,满负荷工况NO_(x)排放为159 mg/m^(3)(6%O_(2)),飞灰含碳率为3.4%,折算燃烧效率99.71%。在9%超低负荷下,快速调峰燃烧器仍能维持炉膛稳定燃烧,在1 h以上长时间连续运行过程中,出口氧量保持稳定。在15%~100%负荷分别用时8和9 min完成快速降负荷与升负荷过程,降、升负荷速率分别可达10.63%/min与9.44%/min。变负荷过程中炉内燃烧保持稳定,且温度分布对负荷变化的响应速度较快,验证了该燃烧器在快速调峰过程中的出色性能。

高铁赤泥涡流熔融还原提铁中试扩大试验

高铁赤泥中氧化铁含量在30%以上,是重要的铁资源来源。为了规模化、资源化、无害化消纳高铁赤泥,作者所在课题组在实验室进行了高铁赤泥涡流熔融还原试验,并得到了最佳工艺参数。本文在实验室研究基础上进行了中试扩大试验,采用工业试剂替代了实验室分析纯试剂,取得了较好的效果。在试验温度1500℃、配碳比1.3、保温时间30 min、搅拌转速125 r/min、碱度1.0、氟化钙添加量为氧化钙添加量的10%的试验条件下,可回收赤泥中97.12%的铁;获得的生铁产品中磷和硫的含量低,成分满足炼钢用生铁国标L03的要求;还原渣中的主要物相为钙铝黄长石、钛酸钙和霞石,是生产水泥熟料的有效组分。该中试放大试验为工业大规模应用提供了相关数据参考,有利于实现高铁赤泥的规模化资源化利用。目前该生产采用间歇式生产模式,未来可通过设计连续式反应装置实现连续加料、连续出渣和出铁。

铁基颗粒吸附剂固定床处理含砷地下水的中试研究

以农村地区的As污染地下水为处理对象,研发了同步去除水中As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的铁基颗粒吸附剂(FMGA),设计并建立了以吸附固定床为核心单元的中试除As装置,对As污染地下水的处理效果进行研究。结果表明:在33 d的连续运行过程中,除As装置出水As浓度始终低于GB 5749—2022《生活饮用水卫生标准》规定限值(10μg/L),吸附固定床首次运行的穿透时间达到786 h;使用0.2 mol/L的Na OH溶液对吸附剂进行原位再生后,吸附固定床再次运行的穿透时间仍可达到750 h,其除As性能的恢复率接近91%;除As装置的出水浊度接近于0,Fe、Mn离子浓度均低于GB 5749—2022的限值(Fe浓度为0.3mg/L,Mn浓度为0.1 mg/L),FMGA可高效再生回用且无二次污染。吸附动力学表明,FMGA吸附As的过程符合准二级动力学模型,As通过化学吸附被去除;吸附等温线表明,FMGA对As的理论最大吸附容量为74.94 mg/g(pH为7.0)。通过表征研究可知,FMGA最大荷载为89.39 N,具有出色的机械强度。

基于非粮糖蜜的聚羟基脂肪酸酯发酵培养基优化与中试放大

为促进绿色生物基材料聚羟基脂肪酸酯(PHA)的发展,推进非粮糖蜜发酵等工艺标准化、规模化、绿色化运行,压缩PHA发酵成本,提高生产强度,该研究以盐单胞菌(Halomonos sp.)TD01为发酵菌株,基于非粮糖蜜原料发酵生产PHA。通过单因素试验和响应面法优化确定最佳发酵培养基配方,并调整补料培养基后进行中试放大验证。结果表明,生产PHA最佳发酵培养基配方为糖蜜添加量33.2 g/L,尿素添加量2.5 g/L,硫酸铵添加量2.2 g/L。在此优化条件下,PHA产量为3.12 g/L。通过2 L扩大发酵罐培养得到PHA总产量达到67.36 g/L,较优化前产量增长142.13%;5 kL中试发酵得到PHA总产量为51.16 g/L,较优化前产量增长了83.90%。

耐高温半乳糖地质杆菌BWTGW1-1液体发酵工艺优化及中试生产

半乳糖地质杆菌(Geobacillus galactosidasius)是畜禽养殖废弃物堆肥发酵过程中常见的菌株类群,在好氧堆肥发酵过程中有重要作用。为获得菌株BWTGW1-1液体发酵的最佳条件,并建立其规模化生产工艺,该研究采用单因素和响应面试验对菌株BWTGW1-1液体发酵培养的组成、发酵条件进行了优化。结果表明菌株BWTGW1-1液体发酵最佳的培养基组成和条件为:甘露醇2.50 g/L、酵母膏8 g/L、大豆蛋白胨5 g/L、氯化钠1.50%,培养温度60℃、pH值6.00、液体接种量为0.50%,在此条件下菌株BWTGW1-1液体菌剂OD 600值可达1.4237。在此基础上,基于5 t液体发酵罐体系,建立菌株BWTGW1-1规模化液体发酵工艺,并通过2个批次规模化生产进行验证,获得将近5.50 t菌株BWTGW1-1液体菌剂产品,菌剂有效活菌数能达到7.25×10^(8)CFU/mL,喷雾干燥原粉有效活菌数达到1.12×10^(10)CFU/g,杂菌率极低(<0.01%)。研究表明菌株BWTGW1-1的最优中试生产发酵条件为,甘露醇2.50 g/L、酵母膏8 g/L、大豆蛋白胨5 g/L、NaCl 1.50 wt.%、pH值6.00、温度60℃,发酵0~12 h转速150 r/min,12~24 h转速250 r/min,通气量20 m^(3)/h,发酵时长24 h。

小麦秸秆高浓度厌氧梯度预发酵的中试研究

针对现有主流秸秆沼气工程中秸秆原料疏水性强,浮渣结壳严重而运行稳定性差,产气效率低,以及传统“水解酸化”技术碳损失严重等问题,采用高浓度厌氧梯度反应器,以小麦干秸秆为原料在中试规模下(112 m^(3))探讨了短时间的厌氧预发酵对小麦干秸秆的浸水及甲烷回收发酵效果,以期获得秸秆前处理技术的突破。结果表明,随着水力停留时间从20天缩短到5天,虽然日产气量、甲烷浓度逐渐下降,有机酸有所积累,但5天停留时间下,仍能获得1.73 m^(3)·m^(-3)d^(-1)的容积产气率和39.2%的甲烷含量,有效减少了原料碳素损失;在反应器内仅需2.5 d的发酵达到了静止下96 h的吸水效果,秸秆能够完全吸水沉降。随着物料停留时间的缩短,反应器内有机酸含量增加,其浓度依次为丁酸含量(6600~18381 mg·L^(-1)),乙酸(516~4002 mg·L^(-1))、丙酸(196~1213 mg·L^(-1)),但pH值仍保持7以上。16S高通量测序结果表明,Firmicutes和Bacteroidetes是反应器内水解优势菌,Methanosarcina和Methanobacterium是两个优势甲烷菌属。随着水解加深,Methanosarcina的丰度相对下降,Methanobacterium的丰度相对上升,而总甲烷菌数量下降,导致甲烷产量略有减少。综合产酸、产气能力及秸秆沉降特性,表明本研究采用的高浓度厌氧梯度发酵秸秆吸水效果和甲烷回收效果显著,在秸秆沼气工程中具有良好应用潜力。

基于中试研究培养化学工程领域专业学位硕士的探索

针对化学工程专业硕士研究生培养中存在的问题,浙江大学化工学科依托校地合作共建的浙大衢州“两院”及其中试实验实训基地,探索了一种基于中试研究培养专业学位硕士的模式,为我国化学工程领域专业学位硕士的培养提供参考。