环保型光固化印刷油墨生产技术

马丽敏

北京化工大学/资源与环境

光固化是用紫外光辐照而瞬间凝固的技术，适合高速生产线连续作业，具有生产效率高、节能、污染小的特点。光固化印刷油墨是由于社会对环境要求提高，以及后石油时代的必然产物，它将替代现有溶剂型油墨，带来更高的印刷速度，更好的产品质量以及更低的综合成本，尤其是其社会效益。着色力：100（％）；细度：12.5（um）；粘度：7（S）；流动度≥：34（mm）；干性≤：0；固着速度≤：0.01（min）。 主要应用于网印和胶印等方面。近几年，UV油墨在国内的发展速度非常迅速，产量与产值都已形成一定规模。据中国感光学会辐射固化专业委员会的统计，国内UV油墨的产量达到2万吨，产值约20亿元人民币。 本技术主要以不同种类的光固化低聚物、颜料、稀释剂及常用的油墨添加剂等为主要原材料，主要设备是高速分散机、三辊研磨机、树脂溶解釜（500L）、过滤机。产品不需要后处理，不添加甲苯等有机溶剂。若生产规模为100吨/年，设备投资约300万元，厂房面积需250m2，动力5KW，操作人员约10人。产品综合成本约70000~100000元/吨，市场平均售价约110000~150000元/吨，年利润约600~800万元，具有一定的经济效益。

油气田缓蚀剂生产技术

马丽敏

北京化工大学/资源与环境

在石油天然气工业，井下设备和地面管线的腐蚀很严重。使用缓蚀剂被证明是一项十分经济有效的技术措施。为此，我们研制开发了一系列缓蚀剂，主要有：⑴污水缓蚀剂和油井、气井缓蚀剂，主要适于污水处理站、油井、气井，防止CO2和H2S造成的腐蚀；⑵酸化缓蚀剂，可以应用在盐酸、磷酸、土酸、氟硼酸酸化工艺中，酸溶性好，使用温度可达到120℃以上。 该技术工艺简单、操作方便。所生产的缓蚀剂与国内同类产品相比，具有原料成本低、缓蚀效果好、无恶臭等优点，且各项技术指标均达到了部颁标准。污水缓蚀剂、油井缓蚀剂在使用浓度为50mg/L时，现场测试缓蚀率达到90%以上，腐蚀速率小于0.05mm/a，达到了国内领先水平。其它缓蚀剂达到了国内先进水平。主要用于油田污水处理、油气井、油气集输管线防止CO2、H2S腐蚀，以及油、气、水井酸化作业时防止酸的腐蚀。

进料分流强化双反应段蒸馏塔的综合与设计

马丽敏

北京化工大学/资源与环境

反应蒸馏技术是反应操作与分离操作相互耦合的产物,虽然它是一种最有代表性和最具发展潜力的化工过程强化技术,具有大幅度降低设备投资成本与操作能耗的潜力,但是这种优势并没有在所有的反应物系中得到充分的体现,在某些条件下,反应蒸馏技术的劣势甚至比那些传统的工艺流程(一个反应器和几个传统的蒸馏塔组成的工艺流程)还要明显。例如,在分离不利物系(反应物与产物的相对挥发度相间排列,即αR1>αP1>αR2>αP2或αP1>αR1>αP2>αR2)和最不利物系(反应物是最轻和最重组分,产物是中间组分,相对挥发度的排列顺序为αR1>αP1>αP2>aR2)时,使用常规反应蒸馏技术的能耗较大或者根本无法完成分离,这影响了反应蒸馏技术优势的发挥及其使用范围。为了解决这些问题,前人提出了不同的反应蒸馏结构和改进措施,但是这些方案中都存在着一个结构缺陷,即他们都忽略了未反应的反应物通过产品侧线采出口塔板的量和浓度对于反应蒸馏塔设计的影响。为了研究这种影响,本文提出了“不利浓度”的概念,并提出了“不利浓度”判据,以度量“不利浓度”的大小和研究其对系统稳态性能的影响。为了消除“不利浓度”的影响,本文提出了一种新的过程强化方案,即采取进料分流强化双反应段蒸馏塔的设计,得到新的蒸馏塔设计方案——分料双反应段蒸馏塔。分料比、分料的数量和分料的进料位置是分料双反应段蒸馏塔设计中重要的设计变量,它们的合理设计可以显著加强蒸馏塔的内部能量耦合与物质耦合,这使得双反应段结构首次应用于分离不利物系并获得了良好的稳态性能。通过对6个反应体系的对比研究结果表明,由于大幅度降低了“不利浓度”的影响,大大降低了蒸馏塔的操作能耗,与现有反应蒸馏塔的结构方案相比,本文提出的分料双反应段蒸馏塔具有最优的经济性能。对于最不利物系,分料双反应段蒸馏塔比现有最优设计降低能耗最高达133.2%；对于不利物系,分料双反应段蒸馏塔比现有最优设计降低能耗最高达4.92%。本项目的主要研究目标是“不利浓度”对蒸馏塔设计的影响,建立以“不利浓度”及其判据为核心的理论框架,针对最不利物系以及不利物系,系统地研究分料双反应段蒸馏塔的优化与设计主要的研究工作可以归纳为以下几点：1、利用平衡级模型对分料双反应段蒸馏塔进行了模型化研究,并建立了相关数学模型。2、分别针对双反应段蒸馏塔和现有研究中稳态性能最优的外部环流反应蒸馏塔进行了灵敏度分析,对比重要设计和化学参数变化对两种结构稳态设计的影响,论述了两种结构在稳态设计方面的优缺点,说明了双反应段蒸馏塔的研究意义。3、提出了影响反应蒸馏塔分离效率和能耗的因素,并提出了“不利浓度”的概念和“不利浓度”判据。

特种气体、电子气体制备及净化技术

马丽敏

北京化工大学/资源与环境

本中心所开发设计的各种工业气体分离、净化设备，如：氢气净化；氮气净化装置；空气变压吸附制氧、制氮装置；氩气净化装置等，在国内已有一百多台套在正常运行。许多国际著名公司如：德国林德、英国BOC、美国SG、日本酸素、松下等公司，都在使用我们设计生产的净化设备或者由这些设备生产的高纯气体。我们设计的净化设备已经销售的东南亚以及北欧等十多个国家，工作运行可靠，受到用户好评。 随着电子工业发展，大规模集成电路、液晶显示器的发展，对电子用气体需求量越来越大、纯度要求越来越高。如：一氯甲烷，二氯甲烷，三氟化硼，三氟化氮、六氟化钨、三氯化硼、乙硼烷、三氯甲烷、六氟化硫、七氟丙烷等特种气体，目前市场中供不应求，利润率非常高。由于制备技术及净化技术要求较高生产厂家较少。如投资建厂，将会有非常好的经济效益。

大功率LED灯具散热器设计与应用

马丽敏

北京化工大学/资源与环境

大功率半导体（LED）照明的散热问题一直是阻碍其发展的瓶颈问题之一。为了解决这个难题，本技术提出了一种新型的灯具封装结构和一种复合式散热器，该散热器结合了金属导热快，聚合物易于制作复杂的表面微结构，增加散热面积等特点，提高了散热能力。本技术研究内容如下：1.大功率LED球泡灯散热器设计。本技术创新性的提出了一种新型的芯片和灯具的封装结构，采用金属芯片基柱与聚合物散热外壳的结构组合式换热器，减小了芯片与外壳连接的接触热阻，充分利用金属导热快，聚合物外壳散热快的特点，有效地解决了功率为3W和7W的LED球泡灯的散热问题。2.针对集成式大功率LED路灯的特点，设计了一种聚合物散热器，对翅片厚度、长度、高度等几何参数，以及表面辐射率和热导率对散热器性能的影响进行了研究，并得到了优化后的散热模型，经过数值模拟发现其能够满足100WLED路灯的散热要求，并具有成本低、轻便、抗腐蚀等优点。3.大功率电子器件的聚合物微通道板式散热器设计。该散热器创新性的采用聚合物与金属结合的形式，并采用宽度为0.3mm的微通道作为主要散热结构，该结构能够有效的增加相同外形尺寸的散热器的换热面积。利用聚合物微注塑加工方法制作了散热器样品。4.对大功率芯片散热器测试试验系统设计。该系统可以提供稳定的冷却介质，可对实验中需要的数据进行测量、显示及储存，能够实现对LED芯片的控制。

超高纯氨中痕量水检测方法

马丽敏

北京化工大学/资源与环境

超高纯氨是LED行业、微电子行业中重要的原料气体，主要应用于金属有机化学淀积法(MOCVD)制造外延芯片或氮化硅薄膜。过量的水分会严重影响工艺产率和产品质量。氨气中痕量水分析是气体分析领域的难点之一，目前国内外可以稳定、准确测量超高纯氨气中痕量水的方法只有光腔衰荡法、红外光谱吸收法和热分解露点法。国标中已将热分解露点法列为检测高纯氨气中痕量水分的方法，但国内目前采用该种测定方法的单位为零，而且对热分解露点法的研究也鲜有报道。本技术主要通过改进热分解露点法可以稳定、准确、快速的测量超高纯氨气中痕量水分。本技术主要设计、制作出气密性良好的超高纯氨进样器、氨分解反应槽、热分解露点装置。制作了氨分解催化剂d并考察了分解槽温度、气体流速对所选用的四种氨分解催化剂在测试中的水分基线的影响及分解槽温度、气体流量对氨分解率的影响，筛选出最适合的氨分解催化剂d用以测量超高纯氨中痕量水。采用热分解露点装置分析高纯氮气中痕量水、超高纯氨气中痕量水，并用配有氦离子放电检测器的气相色谱检测超高纯氨中的痕量氧，折算出超高纯氨中痕量水。与光腔衰荡法、红外吸收光谱法测试结果的比对分析证明热分解露点法测试值准确度较高，成本低，可用以分析超高纯氨气中痕量水分，最低检测限约80ppb。考查了氨分解温度、气体流量对高纯氨中痕量水分析的影响，从而确定热分解露点装置最佳工作条件。考查了变压置换、变流置换对缩短测试时间的影响，采用新的置换方式的测试时间是只平速吹扫所用时间的一半。比对了不同冷源的精密露点仪通过热分解露点装置测试高纯氮气、高纯氢气、超高纯氨气的检测限，制冷机为冷源的精密露点仪检测限最低。

高浓度氨氮废水处理技术

马丽敏

北京化工大学/资源与环境

HSAN-C吹脱回收硫酸铵技术： 新型吹脱塔是氨氮废水在碱性条件和一定温度下，通过高频超声的空化作用和专用塔板，在空气的动力作用下，使废水中的游离氨最大程度进入空气中，从而降低废水中氨氮含量的新型设备，吹脱出的氨气进入高效回收塔，可回收25%的硫酸铵产品，也可通过分离装置直接回收高纯度的硫酸铵晶体。 经过我公司多年的研究、改进和优化，吹脱塔一次性吹脱效率可达92%以上，该设备目前已广泛应用于煤化工、有色金属、精细化工等行业，并已出口至台湾。 蒸发回收铵盐技术： 对于偏酸性高氨氮废水，氨氮均以铵盐形式存在，如采用吹脱、蒸馏等技术需将氨氮转化为游离氨，不仅需消耗大量的液碱，而且铵盐转化为钠盐，未能根本解决出水达标问题；而采用低温多效蒸发技术，使铵盐结晶回收，冷凝出水达到回用标准，从而实现高氨氮废水处理的零排放。 特点：（1）利用负压多效蒸发技术，提高了生蒸汽的利用率，从而达到节约蒸汽的目的，通常二效或多效蒸发每吨废水蒸汽消耗量为0.28-0.33吨；（2）可直接回收高纯度的硫酸铵、氯化铵、硝酸铵和硫酸钠晶体，出水可达回用标准，从而实现废水处理的零排放； 双效节能汽提脱氨成套技术： 技术特点：（1）采用双效汽提＋精馏复合工艺流程，对氨氮废水进行汽提及精馏得到浓度为10—20％浓氨水或者高浓度氨气。不仅可以实现废水氨氮含量达标排放（<15mg/L），而且实现其中氨氮的资源化回收利用。（2）在氨氮废水处理系统中采用双效节能技术有效利用系统热量，使处理氨氮废水蒸汽单耗在汽提精馏脱氨成套技术的基础上再降低45％左右，一般为90—110kg/吨废水。

餐厨和果蔬垃圾高效厌氧消化生产沼气技术

马丽敏

北京化工大学/资源与环境

餐饮业每天要产生大量的餐厨垃圾，除一部分用于饲料外，其他很大部分被丢弃处理。此外，在市场上，水果和蔬菜在包装、运输和销售的过程中也产生了大量的果蔬垃圾，不但造成了浪费，同时也对环境造成污染。 北京化工大学开发了餐厨和果蔬垃圾高效厌氧消化生产沼气技术。生产沼气可用于发电、供热，或经提纯后制取车用燃料，也可加压罐装成沼气罐后，替代液化石油气气罐，作为家庭用燃气。因其价格低廉、制取简便、原材料易得，且为可循环利用资源，成为代替价格日益飞涨的石油和天然气的能源之一。技术指标：1、干物质消化率大于50%；2、产气率大于300m3／吨（干料）；3、反应器容积产气率大于1.0m3／（m3·天）；4、沼气提纯后，甲烷含量大于95％，达到车用天然气的水平；5、沼渣达到有机肥料的相关标准，可作为生物有机肥料使用。 应用范围：1、城市生活垃圾处理厂；2、小区生活垃圾集中处理站；3、果蔬收集、集散地和加工场等。市场分析：北京市政府及部分地方政府已明文规定：“餐厨垃圾必须经过安全有效的处理，不能直接加工成畜禽饲料”。此外，果蔬收集、集散地和加工场也会产生大量的果蔬废弃物等。厌氧沼气技术可把这些有机垃圾转化成沼气、电力、车用燃料等，不但可以解决环境问题，还可以产生大量清洁能源和实现废弃物的高值利用。因其，本技术具有广阔的市场应用前景。效益分析：建设日产1万立方米的发酵系统，总投资大约在800万元左右，每年获经济效益500～600万元，同时社会效益显著。

含硫工业污染物治理及资源化技术

马丽敏

北京化工大学/资源与环境

污水处理、石油化工、煤气和煤炭焦化、有色金属冶炼等行业在生产过程中往往向大气排放大量的硫化物。这些硫化物，一方面是宝贵的化工原料，另一方面又是污染环境的有害物质。硫在环境中大量以硫化氢、硫氧化物及有机硫形式存在，很多硫化物具有刺激性气味，严重影响大气环境、植物生长以及居民的日常生活。所以，严格控制这些重点行业排放含硫化物的气体，对保护环境具有十分重大的意义。 北京化工大学开发了新型含硫化物工业废气绿色净化工艺，并对脱除的硫化物进行综合利用，达到防治与资源化的双重目标。 北京化工大学研制了新型复合液体脱硫剂，开发了湿法氧化脱硫异相处理新工艺，克服醇胺吸收法及湿法催化氧化（如PDS法）等均相处理硫化氢方法中脱硫剂组成配制复杂、易降解、易流失、需要定期补给脱硫剂活性成分和脱硫工艺必须严格控制脱硫剂水反应液的酸碱度等缺陷，实现反应净化及副产物的自动分离，直接将复合气体组分中含硫成分转化为单质硫，避免脱硫过程工艺长、能耗大、设备腐蚀、脱硫剂降解、被水稀释而导致脱硫剂成分变化和流失的二次污染等问题，达到气体净化及资源化的目标。 技术指标为1、可处理废气指标:硫化氢气体含量为0～100％（wt）；2、脱硫剂指标:热稳定性≤200℃，粘度≤100mPa·S，含水量≤20ppm，活性成分≥25％（wt/wt）；3、工艺指标：温度为室温～200℃，压力为常压，空速为200～2000h-1；4、经济指标：脱硫率≥99％，硫磺纯度≥99％，使用寿命≥3年。应用范围为石油炼厂气脱硫，天然气、焦炉煤气脱硫，废水处理末端废气的治理。本项目的核心是应用异相在线分离技术。脱硫剂合成工艺简单且性能稳定，脱硫工艺具有脱硫剂流失性小、节约用水、反应分离一体化、工艺流程短及不造成二次污染的特点，能够替代传统液体脱硫剂，应用于石化炼厂气、天然气、焦炉煤气等的高浓度脱硫，也可以用于石化工业等废水处理末端低浓度有毒废气的现场处理，充分表现出适用范围广、效率高、节水、无二次污染、易再生循环使用等方面的优点，具有重大的环境保护功能，市场前景相当广阔。制作单元化操作设备与工艺，根据不同需求实施单元组合集成，设备投资小，在精细化工及资源环境领域的广泛使用将产生巨大经济效益和社会效益。