超声强化多通道陶瓷膜微滤超细TiO2悬浮液

针对超声强化膜分离过程能耗高的问题,提出并设计了一种新型超声强化膜分离操作方式,并进行了超声强化陶瓷膜微滤超细TiO₂颗粒悬浮液的研究。考察了超声场参数、操作时间及溶液环境对多通道陶瓷膜微滤过程的影响规律,并分析了此操作方式强化陶瓷膜微滤颗粒悬浮体系的机理。结果表明,该操作方式能够获得较高膜通量恢复率及平均膜通量,同时超声能量消耗减小了90.0%以上;降低超声频率及提高功率,有利于膜通量恢复,在超声参数45 kHz和0.33 W·cm^-2条件下,膜通量恢复到初始值的94.0%;控制超声辐射时间0.167 min,微滤时间8 min时,平均膜通量提高了61.5%;降低悬浮液颗粒浓度及提高料液温度都有利于超声场强化陶瓷膜微滤过程。     

吸收装置的优化设计

本文探讨了化工过程中吸收装置设计的优化途径,提出对板式或填料吸收装置施行优化设计的工艺方法。为使吸收装置的操作处于高效工况,实行强化之目的,对吸收装置有关的参数优化组合进行了计算分析,可供工程实践借鉴。     

陶瓷膜分离CaCO_3悬浆液强化过程的研究

在固定反冲条件下,研究了螺旋型湍流促进器及其螺杆直径、螺间距等参数对19通道无机陶瓷膜分离轻质碳酸钙悬浆液的强化过程,确定了湍流促进器的优化设计参数,并在优化条件下,对操作压力、操作温度、膜面流量和溶液浓度等操作条件进行了研究。     

大型多管膜式磺化反应器的传质和提量

通过有机物磺化或硫酸化传质过程分析,收集具体操作参数和结构参数的基础之上,对引进的3.8t·h-1大型多管膜式磺化反应器进行了较为详实的传质计算,验证了强化和提高磺化能力的可行性,结合实际生产操作数据,提出合理的提量幅度和弹性范围,提高了单套磺化装置的规模效益。     

“沸石—水”封闭吸附循环的传热传质特性

本文对以“沸石-水”为吸附工质对的吸附式热泵循环过程中的传热传质特性进行了理论分析和实验研究,提出了较切合实际的数学模型。该模型包括了吸附器中“沸石-水”固-汽两相随吸附过程变化的各物理参数和其它操作参数,较准确地模拟了实验过程。证实了传热速率控制热泵循环速度;说明强化吸附器的传热有利于提高吸附循环速度;而减少吸附器内非填充体积则有利于改进吸附式热泵的循环效率。     

高剪切混合器研究与应用进展

高剪切混合器作为一种能量密集型的过程强化手段,具有剪切速率高、局部能量耗散率高的特点,可以实现均质、乳化、溶解、分散、悬浮、结晶、破碎、反应等过程的强化,但尚缺少理性设计方法的系统研究。本文简述了高剪切混合器分类、工作模式,总结了操作参数、结构参数、物性参数等对高剪切混合器的流动与返混特性、微观混合特性、乳化和液液传质特性、气泡分散与气液传质特性、固体破碎与分散特性等的影响规律,简介了高剪切混合设备的工业实用案例;进而提出了该领域有待深入拓展的研究方向,包括高剪切混合器能量效率的提升途径、多相体系下高剪切混合器模型的建立方法、高剪切混合器与其他单元操作耦合规律、高剪切作用与外场协同强化机理、基于高剪切混合器的过程强化工艺优化等。     

催化重整精馏装置的模拟仿真与操作优化

为了优化精馏装置的操作参数,提高工业生产过程中芳烃的产品收率,提出了50万t/a催化重整装置的设计方案。首先对催化重整芳烃精馏过程进行了认知与分析,指出关键参数的选取与判断是设计过程中的难点。在此基础上运用流程模拟软件Aspen Plus建立模型并对芳烃精馏过程进行模拟,包括对苯塔、甲苯塔、二甲苯塔的模拟与分析,得出每个精馏塔的主要操作条件与参数。然后结合芳烃精馏模拟结果,分析塔板数、回流比、进料位置、操作压力对精馏的影响,确定最优操作参数。模拟结果表明,参数优化有效且可行,对工业生产过程中相关参数的设定有重要的指导意义。     

基于同步优化的代价敏感支持向量机优良类操作模式识别

针对氧化铝蒸发过程操作模式集中类别不平衡和噪声特征问题,提出基于同步优化的代价敏感支持向量机操作模式识别方法。对氧化铝蒸发过程机理进行分析,该过程的输入条件、操作参数和状态参数被选为原始操作模式,利用离散的粒子群算法优化操作模式的特征集,选择最优特征子集作为最终的操作模式;同时利用连续的粒子群算法优化代价敏感支持向量机的核参数和误分类代价参数,自动搜索和确定最优的核参数和误分类代价参数。工业应用结果表明,与粒子群优化操作模式特征子集或粒子群优化核参数和误分类代价参数相比,所提出的方法优良类操作模式识别高,误分类代价低。     

高效复合聚结板式油水分离器的开发

通过对聚结板式油水分离器传质过程机理的研究,开发出能够强化油水分离过程的新型高效复合聚结板。复合聚结板的两表面分别具有良好的亲水和亲油性能,迎合了油水分离过程要求,从而使聚结板式油水分离器的分离效率提高25%,处理能力增加40%。文中还对复合聚结板式油水分离器的主要结构参数和操作参数进行了优化,为工程设计提供可靠的理论依据。     

喷射反应器内气液两相流体动力学特征

喷射反应器是一种重要的化工过程强化设备,可有效强化传质与传热过程、加快反应速率、提高反应产率,近年来在多个领域得到应用。本文对两种典型喷射反应器的结构及其工作原理进行了描述,系统地分析了各操作参数和结构参数对气体吸入量和气泡直径的影响规律,指出研究气体吸入和气泡破碎两种机制的必要性。对采用计算流体力学方法模拟喷射反应器内气液两相流进行了分析,指出Mixture模型适合研究气体吸入量,无法准确描述气泡运动和破碎这两个重要过程,提出采用计算流体力学与群体平衡模型结合的方法进行模拟,关键在于建立适合喷射反应器的气泡破碎频率模型。另外,结合工业应用的实际情况,强调了加入催化剂颗粒相的多相流分析对于指导工业应用的重要意义。     

A modified pseudopotential for a lattice Boltzmann simulation of bubbly flow

The pseudopotential in Shan and Chen-type multiphase models was investigated and modified based on a virial equation of state with newly proposed parameters. This modified pseudopotential was used in a lattice Boltzmann model and shown to be suitable for simulating sufficiently large gas–liquid density ratios with good numerical stability and only small spurious velocities. The spurious velocity was reduced by reducing the pseudo-sound speed by the use of suitable parameters. The multicomponent multiphase model based on this modified pseudopotential can be used in bubbly flow simulations. Bubble rise behavior was simulated using a 3D multicomponent and multiphase model with a high density ratio. The predicted terminal velocity and drag coefficient of a single bubble agreed well with those calculated from empirical correlations. The drag coefficient of bubbles in the homogenous regime decreased with increased gas holdup. A new relationship between the bubble drag coefficient and gas holdup in the homogenous regime was proposed.     

二氧化硫强制动态氧化过程的模型化(Ⅳ)——模型参数的修正与单级反应器的性能预测

模拟计算证明,反应器操作特性对传热参数的变化是不敏感的,但对化学反应宏观动力学参数的变化是敏感的.通过使模型预测结果与大量模试数据相拟合的办法修正了宏观动力学参数.利用所发展的数学模型和修正后的参数,对单级反应器的操作性能进行了预测与分析,所得到的结论对工业反应器的设计、运行和优化具有指导作用.     

二氧化硫强制动态氧化过程的模型化(Ⅳ)模型参数的修正与单级反应器的性能预测

模拟计算证明,反应器操作特性对传热参数的变化是不敏感的,但对化学反应宏观动力学参数的变化是敏感的.通过使模型预测结果与大量模试数据相拟合的办法修正了宏观动力学参数.利用所发展的数学模型和修正后的参数,对单级反应器的操作性能进行了预测与分析,所得到的结论对工业反应器的设计、运行和优化具有指导作用.     

MODELING OF UNSTEADY - STATE OXIDATION PROCESS OF SO_2(Ⅳ) MODEL PARAMETER MODIFICATION AND PERFORMANCE PREDICTION OF ONE - STAGE FLOW REVERSAL REACTOR

模拟计算证明,反应器操作特性对传热参数的变化是不敏感的,但对化学反应宏观动力学参数的变化是敏感的.通过使模型预测结果与大量模试数据相拟合的办法修正了宏观动力学参数.利用所发展的数学模型和修正后的参数,对单级反应器的操作性能进行了预测与分析,所得到的结论对工业反应器的设计、运行和优化具有指导作用.     

基于模糊故障树理论的Texaco煤气化系统运行可靠性分析

基于Texaco煤气化工艺流程的逻辑链,应用模糊故障树分析方法,对煤气化装置的可靠性进行研究,建立煤气化系统的物流链以及运行失常状态故障树模型。找出引起系统运行失常的 31个最小割集,采用正态型的L R模糊数为参照函数,修正各底事件的发生概率,并根据模糊数的运算法则,得出顶事件发生的概率区间值。为解决故障树定量分析中故障概率难以精确确定提供了一种有效的方法,算例计算结果表明:本文提出的方法更接近工程实际情况,可靠性分析结果更合理,尤其是可以推广应用于其它煤气化系统的运行可靠性分析。     

含醇二元物系过量焓的测定与缔合对过量焓的影响

用Calvet微量热仪测定了正辛烷—正辛醇、正辛烷—正庚醇、正辛烷-异丙醇及正壬烷-仲丁醇、正壬烷-异丙醇五个二元物系在297.95K、常压下的过量焓H~E数据.用纠正后的QCSM缔合溶液模型对烃-醇物系氢键缔合对过量焓的影响进行了研究.对AGSM基团贡献模型进行了改进,引入了一个“修正参数”.修正后的AGSM模型对短分子链的醇与烷烃的过量焓的预测结果有明显的改善.     

Estimation of solvent diffusion coefficient in amorphous polymers using the Sanchez-Lacombe equation-of-state

A modified free-volume model was proposed to predict the solvent diffusion coefficient in rubbery polymers without knowledge of any diffusion data. With the introduction of the Sanchez-Lacombe (SL) equation-of-state (EOS) into the Vrentas-Duda model, this model is an attempt to bridge the gap between the thermodynamic and transport properties of polymer solutions. The free volume provided by polymers for solvent diffusion can be estimated solely using the parameters of the SL EOS characteristics and the polymer glass transition temperature; thus the proposed model avoids the need to use polymer viscoelastic data in determination of polymer free-volume parameters. The other parameters in the Vrentas-Duda model remain applicable. Calculated results of solvent self- and mutual-diffusion coefficients of four common solvents in two polymers indicated that the modified model can give reliable predictions. In addition, it can reflect the effect of pressure on solvent diffusivity for concentrated polymer solutions.     

换热网络运行模拟优化

换热网络系统大多数是按给定工况,以投资费用和运行费用最优为目标设计的。但在实际运行过程中,确定和不确定性的影响因素往往导致换热网络的运行工况偏离设计值。偏离设计工况运行的换热网络性能变差,导致运行费用增加,甚至不能满足工艺物流换热要求。在换热网络结构给定条件下,将满足物流目标温度和运行费用最优作为目标函数,以单体模型和Yee et al.（1990）提出的多级超结构为基础,建立换热网络运行模拟优化模型,并进一步去除恒定膜传热系数假设使模型贴近实际问题。针对提出的非线性数学模型（NLP）问题,以标准粒子群算法为基础建立求解策略。在论文的最后,4个来源于已发表论文的实例研究证明了该优化方法的有效性。     

乙炔加氢反应器全周期操作优化

乙炔加氢反应器作为乙烯工业流程的重要环节,其运行会很大程度上影响到乙烯产品的产量和纯度。在一个运行周期内,乙炔加氢反应器内催化剂活性会随时间推移而缓慢降低,使操作点偏移,乙烯产量会随之降低。为了实现全周期操作优化,通过研究催化剂的失活机理,提出了考虑绿油累积效果的催化剂失活动力学模型,进而改进了乙炔加氢反应器二维非均相模型。通过在gPROMS平台模拟反应器全周期运行验证了改进模型的正确性,在上层运用Matlab优化器与gPROMS平台交互求解一个运行周期的操作优化问题。优化结果表明,与定值温度补偿方案相比,全周期操作优化在经济效益和反应器再生周期两方面都要优于定值温度补偿方案,且同时优化入口温度与入口加氢量的全周期操作优化方案具有更大的优势。     

化工过程综合问题MINLP算法中整型变量的连续化

化工过程系统综合问题需要同时考虑设备结构参数和工艺操作参数,一般用整型变量表示设备的取舍,用连续变量表示操作参数,这就构成一个流程的超结构,在数学形式表现为一个混合整型非线性规划（MINLP）问题。混合整型非线性规划问题的求解成为化工过程综合优化的关键。今根据超结构中整型变量的特征,提出整型变量连续化处理的思路,将MINLP问题简化为NLP问题,然后采用罚函数法求解。最后将该算法运用于加氢脱烷基化（HDA）过程综合的实例研究,结果表明该算法克服了传统方法在处理整型变量时出现的麻烦,为有效快速地进行化工过程综合优化问题提供了一种新的途径。