考虑不同产品选择性目标的乙醇胺反应精馏塔模拟与优化

提出以环氧乙烷和液氨为原料，水为催化剂，反应精馏塔合成乙醇胺的工艺。分别以一乙醇胺（MEA）和二乙醇胺（DEA）的选择性最大为目标，探讨了在同一反应精馏塔中实现不同产物选择性目标的可行性和可达到的最大选择性。研究在Aspen Plus模拟软件上进行，通过考察操作压力、水进料量、进料氨烷比、再沸比、环氧乙烷进料位置等参数对反应精馏的影响规律，取得实现不同产物选择性目标的参数优化调节方法。研究表明，大的氨烷比、水进料量和再沸比有利于提高MEA选择性，小的氨烷比、水进料量和再沸比则有利于提高DEA选择性，在优化条件下，MEA选择性可达70.30%，DEA选择性可达41.89%。与文献方法比较，采用反应精馏合成乙醇胺具有明显的优越性和操作柔性。     

数据驱动的设备时变可靠度评价及故障预测

针对化工设备的可靠性随时间或载荷作用次数等寿命指标发生变化这一问题，在传统可靠性模型基础上构造了一种考虑设备运行影响因素的可靠度评价方法，可处理化工设备的运行工况、载荷、应力和强度等参数随时间变化的可靠性计算问题。该方法首先利用传统威布尔分布可靠性模型对设备进行可靠性评价，计算设备的可靠性参数；采用灰色关联分析选择影响威布尔分布模型参数的主要因素，然后应用响应面法，在基于威布尔分布的失效速率模型中引入设备运行的影响因素，建立多变量故障失效速率模型，在此基础上对设备进行时变可靠度评价，并对设备进行简单的故障预测。最后将该方法应用于某化工设备，对其进行时变可靠度评价和设备故障时间预测，验证了该方法的有效性。     

乙氧基化反应器的模型化及其研究进展

介绍了乙氧基化原理及工业反应器的特征,综述了乙氧基化反应器的模型化方法,包括动力学、气液平衡、质量传递模型及参数获取方法。介绍了工业半间歇乙氧基化反应器的模拟方法及取得的一些进展,并对该领域的研究提出展望。     

正反馈式流体振荡器内部流动特性的数值模拟

为探索正反馈式流体振荡器内部流动特性,建立了正反馈式流体振荡器的三维数值模型。采用数值模拟的方法对流体振荡器的内部流动特性进行了研究,通过监测特征点的压力变化和特征面的质量流率变化,对振荡器的内部流动过程进行量化并分析其内部的流动过程和原理。结果表明,在柯恩达效应和涡流的共同作用下,该正反馈式流体振荡器内部流场呈周期性振荡,振荡腔和反馈通道中的流体流动过程具有良好的周期性和稳定性,且频率与振荡器振荡频率一致。     

甲烷部分氧化合成燃气过程能量耦合工艺的研究

从反应温度、压力和进料量(CH_4、CO_2、H_2O和O_2)等6个变量中固定任意5个,优化剩下的一个变量的方案,研究甲烷部分氧化合成燃气含水蒸气、二氧化碳重整的能量耦合工艺(即平衡时体系的热效应为零)。建立为能量耦合的双层优化模型,即内层通过求解吉布斯自由能的最低限度得到平衡组成;外层通过改变进料组成实现体系的能量耦合。结果表明:0．1 MPa下反应体系的最佳操作温度范围为1 050～1 150 K;固定其他条件,总可通过优化O_2的量使反应体系实现能量耦合,且平衡时加入的O_2可以反应完全;平衡组分中H_2/CO比值主要取决于进料中H_2O/CO_2比值,与O_2量关系不大;另外还得出了能量耦合时变量间的关系和消炭条件。石英管反应器的热中性温度下的实验结果与本文计算结果基本一致。     

基于(火用)价格的精馏过程综合的研究

过程系统综合通常以系统的经济效益最优为设计目标。根据精馏系统的用能特点，把分离过程综合问题表述为一个混合整数非线性规划问题。基于提出的热炯价格模型方案，以[火用]经济为目标，用改进的模拟退火算法研究了十组分烃类的精馏过程综合问题。在算例中，精馏系统的公用工程分别采用不用的类型。结果表明以[火用]经济为目标优化分离过程综合问题，充分满足了节能与节钱并重的要求，可以从众多的分离方案中得到更合理的精馏流程结构方案；采用多种公用工程的精馏系统比采用一种公用工程的精馏系统经济效益更好。从分离方案中得到最优的精馏流程结构方案及数据，可以为工厂的设计提供非常有价值的参考。     

易挥发弱电解质体系化学及相平衡计算的遗传算法

基于Gibbs自由能最小化原理,提出用遗传算法计算易挥发弱电解质体系化学及相平衡问题。首先建立了易挥发弱电解质体系Gibbs自由能的计算模型,将含化学反应平衡和相平衡计算问题转化为有约束的最优化问题．并应用遗传算法求解；其次在算法实施时提出两点改进,即通过对优化变量采取动态边界的可行域编码方法来处理问题约束和引入反应平衡常数来提高低含量组分的计算精度；最后对两个算例进行了计算。计算表明,本文计算结果与文献值相吻合,并且简单易实施,是这类问题计算的有效方法。     

液液喷射混合器最佳引射角度的CFD模拟

利用CFD模拟方法,研究了液液喷射混合器中引射流体进料角度的影响行为和优化选择问题。选择7种不同引射角度为考察对象,考察了喷射器内部流体的流动特性与掺混效果。结果表明:不恰当的引射角度将导致引射流体在喷嘴外围环隙的速度和流量分配不均,进而导致流场偏移;随着引射角度的增加,压力降、喷射系数、混合段流体速度和湍流耗散率呈现出先增大后减小的变化趋势;不同引射角度下流体达到混合完全所需要的距离相同,但是质量分数存在差别。综合分析,在7种引射角中,引射流体的最佳引射角度为60°,此条件下喷射器内混合段流体速度大,喷射系数高,混合效果好,同时对管壁的冲击力小。     

半间歇搅拌釜式乙氧基化反应器的数学模拟

以KOH催化条件下乙二醇乙氧基化为例,建立了工业规模的、同时考虑动力学、气液平衡、气液传质、反应体积变化和惰性气体氮气影响等的半间歇搅拌釜式乙氧基化反应器的数学模型。通过数学模拟考察了环氧乙烷进料速率对反应器操作的影响,得到安全限制下适宜的环氧乙烷进料速率。在此基础上,模拟得到反应器中压力、环氧乙烷在气液相中的组成及乙氧基化产物随时间的分布,并同工业试验数据进行了比较。结果表明了模型的可靠性。