蒸汽动力系统是过程工业企业的重要组成部分，其设计水平、运行和控制性能对过程工业的能量利用效率和经济性具有重要影响，在过去的30多年里，蒸汽动力系统的优化研究一直是国内外学者研究的热点。本文归纳了过程工业蒸汽动力系统设计与综合优化方面的研究内容;从优化内容、优化方法、优化准则目标等方面详细介绍了过程工业蒸汽动力系统研究工作进展;针对当前研究工作的局限展开了评论，对蒸汽动力系统设计与综合的深入研究重点和方向提出了展望。

应用紫外吸收光谱法和循环伏安法研究了离子液体中的相互作用及对离子液体中硝基苯的扩散系数的影响。结果表明，硝基苯的紫外光谱受离子液体EMimBF₄(1-甲基-3-乙基咪唑四氟硼酸盐)与其相互作用的影响，硝基的吸收峰红移，210 nm以下的末端吸收消失，而苯环的吸收基本不变;离子液体与硝基苯之间的作用主要发生在硝基上。在离子液体中电还原，硝基苯的扩散系数受硝基苯与离子液体、水与离子液体的相互作用的影响。同一离子液体中，随硝基苯浓度增加，扩散系数减小。相同硝基苯浓度时，不同离子液体的咪唑阳离子侧链越长扩散系数越小，但扩散系数减小得越缓慢;同一离子液体中，随着水浓度增加，硝基苯扩散系数增大;不同离子液体中，咪唑侧链越长，随着水的浓度增加，硝基苯扩散系数增加越快。

可视化研究加热丝上过冷水沸腾表明，不同尺寸气泡上方均存在由热毛细力诱导的射流，小气泡射流通常较强，而射流方向则呈现多样性。运用示踪粒子显示射流的流场特征，发现射流运动可分3个阶段：泵吸区沿界面速度增加，颈部达最大速度，然后在扩展区速度减小。气泡作为冷源可对其他气泡及其射流产生影响，相邻气泡射流有吸引的趋势，相互作用较强的气泡射流可以合并，气泡运动通常造成相邻气泡射流的非稳态变化，气泡射流相关的物理机制与实验相符。

研究了析湿工况下1、2排波纹翅片管换热器空气侧换热与压降特性，结果表明：管排数对空气侧换热特性的影响明显，2排管的换热因子要比1排管的换热因子大约60%，而管排数对空气侧摩擦因数影响则不明显;翅片效率随冷水入口温度的降低而增加，随入口风速的增加而快速降低;与其他学者的预测模型相比，换热因子偏小30％。

研究了大颗粒体系气升式环流反应器的流体力学行为，考察了表观气速和颗粒质量分数对床层膨胀高度、循环液速和固含率分布的影响。实验结果表明，按颗粒的运动状态不同可以将反应器内的流动分为3个区域，即固定床区域、膨胀床区域和循环床区域，各流动区域内的流动行为存在显著差异。随着颗粒质量浓度的增大，起始流化气速和最小循环气速均显著增大。基于三相流化床的流化模型和环流反应器的特点建立了相应的数学模型，对大颗粒三相气升式环流反应器的起始流化气速和最小循环气速进行了预测，模型预测值与实验测量值吻合良好。

对喷嘴间距与喷嘴直径比为0.5～100范围内两喷嘴对置撞击流径向射流的湍流脉动特征、速度分布和扩展率等进行了实验研究和数值模拟。研究结果表明，撞击流径向射流明显较自由射流湍动强烈;从驻点开始径向射流速度逐渐增大到最大值后开始衰减，射流呈现自相似性;随着喷嘴间距增大，撞击流径向射流的扩展率呈现增大的趋势，大约为自由圆射流的1.5～3倍。采用CFD软件对撞击流径向射流的速度分布特征进行了数值模拟，与实验结果相比，两方程湍流模型预报的撞击流径向射流的扩展率明显偏小，雷诺应力模型的预报精度有较大改进。

设计、合成了49个不同结构的金属卟啉催化剂，使用密度泛函方法计算了其几何结构、电荷分布、前线轨道等9种量子化学参数。同时以金属卟啉催化氧气液相氧化邻硝基甲苯制取邻硝基苯甲醛为模型反应，研究了不同结构的金属卟啉对邻硝基苯甲醛选择性的影响。将两者组合，通过逐步回归分析方法找到了影响邻硝基苯甲醛选择性的主要因素，并建立了定量金属卟啉结构与邻硝基苯甲醛选择性关系方程。结果表明：金属离子的Mulliken电荷、静电势和分子的最低空轨道能量是影响邻硝基苯甲醛选择性的主要因素。经实验验证，所建定量结构与选择性关系方程可用于指导设计高选择性的金属卟啉催化剂。

制备了一系列六铝酸盐LaNi_xMg _0.8 Al _11.2-xO_19+δ催化剂，考察了其对甲烷和二氧化碳重整制合成气的催化性能，并用XRD、UVDRS、TPR对其结构进行了表征。结果表明，此系列催化剂形成了磁铅石型和β-Al₂O₃型两种结构的共同体，并且Mg和Ni均被镶嵌在六铝酸盐晶体的晶格中;催化活性考察结果表明，还原态LaNi_xMg_0.8 Al _11.2-xO_19+δ系列催化剂表现出良好的催化活性和还原稳定性，在相同的反应条件下，甲烷和二氧化碳的转化率均随Ni调变量的增大和温度的升高而增加。

在丙烷脱氢制丙烯反应过程中，由于焦的沉积使催化剂活性不断降低，而且失活速度很快。本文建立了径向绝热固定床反应器丙烷脱氢失活过程的动态模型，在Pt-Sn催化剂动力学基础上对脱氢过程进行了模拟和分析。得到了不同时刻反应器内的压力、温度、催化剂活性等的分布情况以及转化率、选择性、收率等的变化规律，并在分析反应器入口温度、流量及压力对过程影响的基础上对反应的操作条件进行了优化。

寻找安全有效的反应条件一直是绿色化工的重要研究内容之一。采用邻二甲苯氧化的反应动力学模型，分析了非绝热式固定床反应器的参数灵敏性和热失控行为，考察了非绝热式固定床反应器温度对冷却介质流量、进料温度和初始压力的敏感性。模拟计算结果表明，当反应进入敏感性区域后，反应器对冷却介质流量、进料温度和初始压力的改变极其敏感。采用系统散度判据（div>0）计算该反应的热失控临界操作参数，计算结果与文献中的判据进行了分析比较,得到类似的结果，但计算更简单。考虑冷却介质的影响，修正了div判据，得到更准确的热失控临界操作参数。研究结果表明，此判据能为反应器的设计及过程控制提供重要的参考依据。

在小型固定床反应器上研究了Fe、La改性β沸石催化苯和正丁烯的烷基化反应，考察了金属负载量以及反应温度、进料质量空速比等工艺条件对改性β沸石催化性能的影响。采用XRD、BET、NH₃-TPD和TG-DTA等表征手段研究了Fe、La改性β沸石催化性能提高的机理。研究表明，Fe、La改性后β沸石表面的强、弱酸量都明显下降，相比较而言，La改性β沸石拥有较强的表面酸性，在催化苯和正丁烯的烷基化反应中显示出了更好的催化性能，具有更强的抗积炭能力，这也与BET和TG-DTA的结果一致。在以20%La/β沸石为催化剂、反应温度180℃、苯的进料空速1.2 h^-1、正丁烯的进料空速0.6 h^-1、反应6 h条件下，正丁烯的转化率为87.9%，仲丁基苯的选择性为88.2%。

系统深入地揭示危险“剧情”是分析和解决化工过程安全问题的基础和核心内容，也是安全评价和故障诊断的核心内容。本文对危险剧情进行了定义，并在将危险剧情分为5类的基础上，采用符号定向图（SDG）定性识别方法，提出了连续系统的智能化自解释报警、单故障和多故障根原因诊断的算法步骤。研究成果对过程系统的危险与可操作性分析（HAZOP）、安全防护层分析（LOPA）、自解释报警和故障诊断系统在过程工业领域的开发具有重要的理论与实际意义。

神经网络集成可以显著提高神经网络的泛化性能。传统的集成方法中大都采用将训练的所有网络直接进行组合的方式形成集成网络，而实际上这些网络可能具有一定的相关性。为此，选择性神经网络集成成为目前研究的热点，它能够进一步提高集成网络的泛化性能。本文提出了一种利用网络权值计算网络模型之间差异度的新的选择性神经网络集成方法DWSEN。UCI数据测试表明，与流行的集成方法Bagging和Boosting比较，本方法有着更好的泛化能力和稳定性。将DWSEN应用于精对苯二甲酸（PTA）溶剂系统脱水塔装置的建模过程，结果显示，利用该方法训练得到的集成模型具有更好的泛化性能，能够较好地模拟生产运行过程。

利用量子力学、分子力学及分子动力学等方法，对聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和聚对萘二甲酸乙二醇酯（PEN）静态和动态结构进行了比较研究。分子模拟计算结果表明，PET与PEN的二元酸单体及单个聚合链的结构相似，但是，这两种聚酯在聚集态方面存在较大差别。PET链段柔顺性较好，容易相对运动，氧气扩散时形成临时性的气体通道，因而阻隔性能较差。而PEN链段的萘环体积庞大，刚性较强，较难形成气体通道，因而具有较好的阻隔性能。

针对原油性质变化对常减压装置操作造成的巨大困难，提出了一种稳定原油性质和引入原油性质参数到软测量和控制模型的先进控制综合解决方案。一方面，对待混炼的多种原油进行调度和掺炼比优化，使实际进入常减压装置进行炼制的调合原油性质相对稳定，装置操作参数变化较小，减少工作点大幅变化过程中所产生的波动。另一方面，针对仍然存在的原油性质小幅度变化，在软测量和预测控制建模中引入反映原油性质的馏程参数，克服原油性质变化所引起的扰动。现场实际装置的应用结果说明了此综合方案的有效性。

提出在柔性换热器网络设计时考虑设备投入运行后实施在线清洗时序安排的同步优化方法，实现换热器网络动态综合。为降低该问题计算的复杂性，提出采用两阶段法。第一阶段利用虚拟温-焓图法初步综合获得考虑设备结垢过程和流股入口温度、热容流率发生变化时的多周期柔性网络，在同步优化之前识别出较优匹配候选。第二阶段，换热网络结构、设备面积和清洗时序安排利用遗传/模拟退火算法进行同步优化。通过积分方法来计算随时间变化的公用工程消耗，所建立的数学模型因此比以往文献更加严格。计算实例表明，所提方法有效降低年度总费用，同时能够解决大规模柔性换热器网络综合问题。

在生产过程装置及工艺确定的前提下，操作方案恰当与否直接影响产品质量产量及物耗能耗。由于生产过程操作变量繁多且关系复杂，传统操作调节方法已不能满足操作优化需求。本文提出了基于可拓理论的智能操作优化方法以寻求最佳操作方案。通过建立操作条件、生产目标及约束条件的物元、事元模型，采用可拓性分析及可拓变换得到操作调节方案，设定操作变量给定值形成操作方案集，并进行筛选评价得到最佳方案。结合某企业高密度聚乙烯(HDPE)串级反应过程生产操作验证了其有效性，为过程工业操作条件优化调节提供了新思路。

依据分形理论，研究了机械密封摩擦副端面间的真实接触状况，建立了机械密封摩擦副端面接触分形模型。得到了机械密封摩擦副端面微接触点的面积分布、临界弹性变形微接触面积、临界塑性变形微接触面积、量纲1真实接触面积的数学表达式。采用数值计算方法得到了GY70型机械密封摩擦副端面间的量纲1真实接触面积与端面比载荷的关系曲线。结果表明，真实接触面积随着密封端面比载荷的增加而近似呈线性增加;在相同比载荷下，真实接触面积随着特征尺度系数的增大而减小，随着分形维数的增大而增大，但当D达到167以后，随着D的增大而减小。机械密封摩擦副端面接触分形模型的建立，为研究机械密封摩擦副端面间的摩擦磨损性能和密封性能提供了依据。

以产丁醇菌Cl.beijerinckii为出发菌株，将其原生质体化后进行⁶⁰Co-γ辐照诱变，筛选出了一株稳定高产的变异株。原生质体的最优制备条件为：将培养至15 h的细胞添加1 g.L^-1甘氨酸和0.3 U.L^-1青霉素培养2 h后，37℃下，2×10⁴ U.L^-1溶菌酶作用8 h脱壁。经平板计数，原生质体形成率可达99.82％，原生质体再生率达10.12％。采用⁶⁰Co-γ射线进行辐照诱变，当辐照剂量率5 Gy.min^-1，辐照剂量为500 Gy时，原生质体致死率可达99.3％。经反复筛选，获得一株丁醇高产菌株R₃，该菌具有较高的遗传稳定性。在P₂半合成液体培养基中，37℃下静置培养72 h，总溶剂产量较出发菌株提高81.46％，丁醇产量提高85.41％。

利用代谢通量分析方法分析了氧化还原电位调控对产琥珀酸放线杆菌NJ113厌氧发酵产丁二酸过程的影响。结果表明，氧化还原电位调控可以改变HMP与EMP途径的代谢通量，从而影响胞内NADH/NAD⁺。在菌体最适氧化还原电位（-350 mV）条件下， HMP途径与EMP途径的通量比由43.6∶56.2提高至63.2∶36.5，间接合成更多的NADH，解决了丁二酸合成过程中还原力不足的矛盾，整个发酵过程中胞内NADH/NAD⁺比值有明显提高，发酵初期NADH/NAD⁺比值由2.19提高至8.73。最终丁二酸代谢通量从114.5 mmol.(g DCW)^-1.h^-1增至129.3 mmol.(g DCW)^-1.h^-1，副产物乙酸、甲酸的代谢通量分别降低30.6%、30.2%;丁二酸收率由75.46%提高至89.34%，生产强度达到1.18 g.L^-1.h^-1。

在实验室小型水冷壁气化炉上进行变工况气化试验，建立气化炉水冷壁的二维传热和应力模型，对气化炉变工况时水冷壁及渣层中的温度及应力变化进行了模拟计算。模拟结果表明：水冷壁及渣层中的周向应力及径向应力均随温度的升高而增大，而周向应力在数值上相对较大。在渣层碳化硅层接触面上，随指定点与水冷管及渣钉的距离逐渐增大，等效应力迅速增大后趋于稳定;不同材料中的等效应力差异显著。

研究了在采用甲烷化法去除重整氢气中CO的过程中，反应温度、CO浓度和CO₂浓度对3个竞争反应即CO甲烷化反应、CO₂甲烷化反应、逆变换反应（RWGS）的影响。实验结果表明，随着温度升高，CO、CO₂甲烷化反应速率均增大，但CO甲烷化的选择性降低。CO浓度对CO甲烷化反应速率的影响在高温时较为明显，反应速率随CO浓度的升高而增大;CO对CO₂甲烷化反应的影响在较低温度下较为显著，CO₂甲烷化反应速率随CO浓度的升高而减小，表明CO对CO₂的甲烷化具有抑制作用，因而随着CO浓度的升高，选择性增大。另一方面，CO₂浓度对CO甲烷化反应几乎没有影响，而CO₂甲烷化反应速率和RWGS反应速率均随CO₂浓度的升高而增大，该趋势在高温下更加显著，并对3个竞争反应的宏观动力学进行了初步研究。

土壤气相抽提技术（SVE）是一种安全、经济、高效的土壤治理技术，广泛应用于不饱和土壤中挥发性有机污染物的去除。以红壤为实验土样，北京潮土和吉林黑土为对照土样，选用最常见的挥发性有机污染物苯作为单一污染物，采用一维土柱通风模拟SVE过程，研究了不同土质对苯污染土壤去污过程的影响。同时选用苯与乙苯作为二元混合污染物，研究了土壤含水率对苯与乙苯污染红壤去污过程的影响。结果表明，对于二元混合物实验，在通风流量600 ml.min^-1、含水率16.8%时，苯与乙苯的净化时间分别降至最低36 h和84 h。不同类型土壤的对照实验表明，土壤质地与有机质含量也是SVE去污过程的重要影响因素。

控制已稳定运行的UASB-ANAMMOX反应器进水TN容积负荷为026 kg.m^-3.d^-1，通过连续添加有机物(葡萄糖)，在进水有机负荷与TN负荷比值为1的情况下，仅用35 d就成功启动了ANAMMOX与反硝化协同脱氮反应器，稳定阶段反应器对氨氮、亚硝氮、TN和COD的去除率分别高达95.3%、99.1%、94.0%和93.2%，三氮比即去除的氨氮∶去除的亚硝氮∶生成的硝氮为1∶1.34∶0.03。研究了有机负荷冲击对ANAMMOX与反硝化协同脱氮反应器运行性能的影响。结果表明，进水有机负荷的突降对反应器的运行性能影响不大;有机负荷的突增会显著影响反应器脱除氨氮的能力，经驯化后仍能实现协同脱氮作用，但会恶化反应器的出水水质，大幅降低进水有机负荷可显著改善出水水质。协同脱氮反应器对有机负荷冲击有较强的抵抗力。

利用诱导结晶法处理浓度为20、50、100 mg.L^-1的含铜废水，稳定运行后去除率皆能达到90%以上。实验连续运行145 d，定期取出结晶产物，通过SEM-EDS测试发现：结晶颗粒逐渐长大，其组成为碱式碳酸铜，分子式推测为CuCO₃.Cu(OH)₂.xH₂O。本文还考察了沉淀剂种类、进药比、水力负荷以及停留时间对诱导结晶工艺处理含铜废水的影响。结果表明：当废水中［Cu²⁺ ］为20 mg.L^-1时，最佳运行条件为：以碳酸钠为沉淀剂，进药比在1～2，水力负荷不高于25 m.h^-1。停留时间对结晶工艺的影响不大。

以氯乙酰化聚苯乙烯微球（PS-acyl-Cl）为大分子引发剂，甲基丙烯酸甲酯（MMA）为单体，CuCl/CuCl₂及N，N，N′，N′-四甲基乙二胺（TMEDA）为催化体系的原子转移自由基聚合反应，成功在PS-acyl-Cl表面接枝上PMMA分子链而获得聚苯乙烯接枝聚甲基丙烯酸甲酯（PS-g-PMMA）。考察了催化剂、反应温度、溶剂用量等条件对接枝反应的影响，优化的反应条件下，使用氯乙酰基担载量3.44 mmol.g^-1的PS-acyl-Cl，15 h可获得增重率687% 的PS-g-PMMA，且反应表现出一级动力学特征（k=513×10^-5 s^-1）。通过改变反应条件，可得到不同PMMA接枝链长的PS-g-PMMA。反应得到的PS-g-PMMA经水解后有望作为高担载量弱酸型离子交换树脂或进一步功能化后作为酶的柔性固定化载体。

以粒径为0.3～0.4 μm的α-Al₂O₃为原料，通过悬浮液真空抽吸法，制备出平均孔径约为70 nm的完整无缺陷的片状α-Al₂O₃支撑体;以仲丁醇铝为前驱体，采用颗粒溶胶路线制备出稳定的Boehmite溶胶，以此溶胶采用浸浆法，在制备的α-Al₂O₃支撑体上制备出完整无缺陷的γ-Al₂O₃中孔膜，并考察了烧成温度对γ-Al₂O₃中孔膜性能的影响。结果表明，本文制备出的γ-Al₂ O₃膜的孔径约为3 nm，对PEG的截留分子量为2800～5300，纯水渗透通量为11.5～25.9 L.m^-2.h^-1［7.6×10⁵ Pa，（14±1）℃］。说明在孔径为70 nm左右的载体上直接制备孔径为3 nm的完整的中孔膜是可行的。

以喷雾干燥处理的偏钨酸铵为前驱体，采用CO/CO₂为还原碳化气氛，利用程序升温气固反应法制备了分散性良好的空心球状WC粉体，并分别以WC和Vulcan XC-72R碳粉为载体，采用液相沉积还原法制备了Pt/WC及Pt/C催化剂。XRD和SEM测试结果表明， 所制备催化剂中Pt/WC的Pt粒子粒径要大于Pt/C。酸性条件下氧电极极化曲线测试结果表明， Pt/WC的氧还原催化性能要优于Pt/C，这主要表现在同一电位下较高的电流密度及还原起始电位正移约28 mV。讨论了Pt/WC催化性能提高的可能原因及催化机理，并对控制条件下Pt/WC氧气扩散电极的交流阻抗谱进行了研究。

用乳液聚合法制备了纳米TiO₂/甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸共聚物［TiO₂/P(MMA-BA-MAA)］复合粒子。考察了乳化剂的浓度、单体的用量比对复合粒子形貌的影响。系统研究了乳化剂浓度、引发剂用量、单体用量比、共乳化剂浓度、反应温度对TiO₂/P(MMA-BA-MAA)复合粒子包覆反应动力学影响。用TEM、FTIR及TG分析等证实P(MMA-BA-MAA)包覆在TiO₂表面形成表面光滑、分散性好的球形核壳复合粒子。根据动力学实验结果，求出整个乳液聚合包覆反应的反应速率方程，反应的表观活化能为163.0 kJ.mol^-1。推测可能的包覆反应机理应为无机纳米TiO₂表面吸附乳化剂分子形成所谓的TiO₂/surfactant胶束成核或均相凝聚成核。TG结果显示，复合粒子的热稳定性高于相同条件下得到的共聚物的稳定性。ζ电位、接触角实验表明，与纳米TiO₂相比，复合粒子亲水性能下降、亲油性能提高。

采用不同品种、粒径的导热填料和基体树脂，以熔融共混方法制备聚合物/填料体系导热功能复合材料。研究了复合材料热导率λ和体积电阻率ρ_v随不同填料、粒径等因素的变化规律及其内在原因。不同填充体系的热导率均随填料粒径的减小而降低，而电导率则相反;复合体系热导率随填料含量的增加始终呈逐步上升趋势，未表现出电导率那样的急剧变化。研究表明：复合体系热导率和电导率变化的差异主要是由于二者具有不同的传导机理;复合材料热导率的变化规律可以用热弹性复合增强机制进行合理解释。

以熔炼LaMg₁₁Zr为母体合金，采用机械合金化法制备了非晶态LaMg₁₁Zr＋200%Ni+xB(x=0,2%,5%,10%)系列储氢合金，研究了B含量对合金结构和电化学性能的影响。结果表明：球磨20 h后，各合金均达到非晶态，B促进了非晶态合金的形成，提高了非晶态合金的热稳定性。合金电极均有良好的活化性能;随B含量的增加，合金电极的放电容量先增加后减少，LaMg₁₁Zr＋200%Ni+2%B合金电极达到最大放电容量614.2 mAh.g^-1，比不含B合金电极提高了67%;添加B提高了合金电极的循环稳定性，充放电30周循环后合金电极的容量保持率由44.4%(x=0)增加到70.4%(x=10%);且添加B在一定程度上改善了合金电极的高倍率放电性能。

从接触角变化的角度研究了甲基三甲氧基硅烷(MTMS)、乙烯基三乙氧基硅烷(ETES)、γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷(MPMS)等不同端官能团硅烷偶联剂改性硅溶胶制备的杂化溶胶;采用MPMS改性TiO₂制备了TiO₂-SiO₂/丙烯酸羟丙酯杂化溶胶，采用紫外固化工艺在玻璃表面制备了憎水薄膜。采用傅里叶红外光谱（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）、接触角测试仪等手段对薄膜的结构与性能进行了分析与表征。研究表明：MPMS改性纳米TiO₂与MTMS改性硅溶胶相容性良好，通过在MTMS改性硅溶胶中添加改性纳米TiO₂含量为0.1%时，薄膜水接触角最大可达140°左右。在玻璃表面涂膜前后光学性能无明显变化，具有广泛的应用前景。