烃中微量水的计算及在炼厂的应用

炼化企业各个单元由于烃或油中所含微量水对物流表观热力学行为影响不大,故正常设计时往往关注烃水液液平衡,而忽略汽液平衡行为。探讨了烃水相平衡的计算,利用Aspenplus对比了计算结果与实验数据的偏差,验证精度。在此基础上,对炼厂气分单元丙烯微量水的控制、柴油加氢单元柴油微量水的控制2个实例进行了计算,并对比工业运行数据。结果表明,Aspenplus对微量水的计算,对炼厂烃中微量水控制有较强的指导意义,能够解释烃中微量水的＂反常＂行为,可以在设计和生产中作为计算依据。     

化工分离中相平衡研究进展

相平衡是分离过程的理论基础,对化工分离过程中的理论研究和工业应用具有极为重要的价值。本文在介绍了汽-液相平衡热力学模型及固-液相平衡测定方法的基础上,综述了近年来以离子液体为溶剂的汽-液相平衡以及激光动态监测法固-液相平衡的研究进展,介绍了典型物系的相平衡研究近况,并在最后提出了几点对未来化工分离中相平衡重点研究方向的看法。     

不同季铵盐作用下的CO2水合物相平衡

CO₂气体水合物形成热力学性质是实施海水淡化、沼气纯化、碳捕集和封存、能源利用、天然气储存等技术的关键。采用恒容温度搜索法,在温度272.75~294.35 K,压力0.35~4.50 MPa的范围内,探究了四种季铵盐促进剂对CO₂气体水合物相平衡的影响。结果表明,相同条件下,季铵盐作用下CO₂水合物的相平衡温度由高到低分别为：四丁基氟化铵（TBAF）>四丁基溴化铵（TBAB）>四丁基氯化铵（TBAC）>苄基三乙基氯化铵（TEBAC）。基于Clausius-Clapeyron方程,计算了不同体系的相变潜热,探讨了其对水合物稳定性的影响。可以看出,水合物的相平衡压力对数与温度倒数呈线性关系,其中,TBAF、TBAB作用下的CO₂水合物相变潜热相接近且明显高于其他季铵盐,说明其促进效果最好,所对应的水合物生成条件也最为温和。利用Chen-Guo模型,结合PR状态方程和改进Joshi经验活度模型,分别计算了TBAF、TBAB、TBAC和TEBAC作用下CO₂水合物热力学相平衡数据,计算结果与实验数据吻合良好,最大平均相对误差为7.50%。     

硫酸镁型光卤石转化钾盐镁矾的过程机制与动态规律

硫酸镁的存在影响光卤石矿加工的钾盐收率和产品质量。通过对一里坪盐湖硫酸镁型光卤石进行等温不完全分解实验,研究了钾盐分解转化机制和动态特征,并建立了钾盐转化过程的动态模型。结果表明：（1）硫酸镁型光卤石在加水过程迅速分解,而经过3~4 h诱导期,氯化钾与硫酸镁会逐渐转化为钾盐镁矾,经过50 h系统达到平衡,总钾量的近55%转化为钾盐镁矾,约20%溶于分解液,仅25%以固相氯化钾存在;（2）转化过程中,如有硫酸镁水合物存在,会出现“固、液相点不动的介稳态”假象,而实际上是氯化钾和硫酸镁水合物转化为钾盐镁矾的动态过程,当固相硫酸镁水合物缺失,液相点会向氯化钠、氯化钾、钾盐镁矾、光卤石的四盐共饱点移动;（3）钾盐镁矾生成的动力学方程的反应推动力（离子活度积与共饱点活度积之差）级数为1.5,产物存量的影响指数为2/3,反应速率常数为3.907×10^-4 mol^1/3·min^-1,动力学方程与全组分物料方程构成了动态模型,可量化表达转化过程中任意时刻固液混合体系的状态。这一研究结果对改善盐湖钾资源利用过程具有重要指导意义。     

交互四元体系K+,NH4+//Cl-,H2PO4——H2O 在313.15 K时相平衡研究

采用等温溶解平衡法研究了交互四元体系K⁺,NH₄⁺//Cl^-,H₂PO₄^--H₂O以及子体系KCl-NH₄Cl-H₂O在313.15 K时的固-液相平衡关系,并根据实验数据绘制了四元体系及子体系的相关相图和水图,采用湿渣法与X射线衍射相结合的方法对平衡固相进行鉴定。实验结果表明,三元体系KCl-NH₄Cl-H₂O是一个部分互溶体系,相图有一个共结晶点、2条单变量曲线、5个结晶区;交互四元体系K⁺,NH₄⁺//Cl^-,H₂PO₄^--H₂O中形成了（K,NH₄）Cl和（K,NH₄）H₂PO₄两种固溶体,该四元相图包括2个共饱和点、5条单变量曲线及4个结晶区。实验结果可为该体系的共结晶研究、相应的模型拟合计算提供必要基础数据。     

四元体系NaCl+NaBO2+Na2CO3+H2O 298.15 K 相平衡研究

柴达木盐湖中具有丰富的盐湖离子,对其中的一个四元体系水盐相图开展研究,采用等温溶解平衡法开展了298.15 K时四元体系NaCl+NaBO₂+Na₂CO₃+H₂O相平衡研究,测定了体系平衡液相组成及密度和折光率,绘制了四元体系NaCl+NaBO₂+Na₂CO₃+H₂O 298.15 K的相图及相应的物化性质图。研究发现NaCl+NaBO₂+Na₂CO₃+H₂O四元体系298.15 K 时包含2个共饱点（E₁、E₂）、5条溶解度曲线（AE₁、BE₁、CE₂、DE₂、E₁E₂）、4个结晶区（NaCl、NaBO₂·4H₂O、Na₂CO₃·7H₂O、NaCl·NaBO₂·2H₂O）。其中三元体系NaCl+NaBO₂+H₂O在298.15 K下产生了复盐NaCl·NaBO₂·2H₂O,通过研究发现该四元体系NaCl+NaBO₂+Na₂CO₃+H₂O在298.15 K下也具有NaCl·NaBO₂·2H₂O复盐区。     

废弃锡合金真空分离回收金属（英文）

以废弃锡合金的回收利用为目标,计算绘制了Sn-Pb、Sn-Sb及Sn-Zn二元合金的气-液相平衡成分图。结果表明:Pb、Sb及Zn能够有效地与Sn分离。以此为指导,对不同成分的Sn-Pb合金、Sn-Pb-Sb合金、Sn-Pb-Sb-As合金、粗Pb合金以及Sn-Zn合金开展真空蒸馏工业化实验研究。实验结果表明:Sn-Pb合金在1323K条件下经真空蒸馏可获得含Pb99%的粗Pb和含Pb≤0.003%的Sn;Sn-Pb-Sb合金经一次真空蒸馏,可得到含Sn量90%、含Pb量≤2%、含Sb量≤6%的粗Sn和含Sn≤2%的粗Pb;粗Sn经过真空蒸馏后,产品中Pb和Bi含量达到Sn锭GB/T 728—2010中Sn99.99A级标准,超过50%的As和Sb得到脱除;Sn-Pb合金在1173 K。体系压力20-30 Pa条件下真空蒸馏8-10 h,得到的产品Zn中含Sn0.002%,Sn中含Zn约3%。     

甲烷水合物生成分解的实验研究

海底存在着大量可燃冰,1 m3可燃冰能够储存160 m3的天然气。因此,可燃冰的开采与利用可燃冰储存与运输天然气具有重要意义。在改变搅拌、过冷度及低浓度动力学抑制剂的条件下,对甲烷水合物生成量与生成速率进行了实验研究。将甲烷水合物进行升温分解,分析水合物分解时的压力变化情况。结果表明:搅拌对甲烷水合物生成的促进效果最好,其次是过冷度,最后是超低浓度动力学抑制剂;水合物生成的传质过程最终被阻碍,采取将水与天然气的上下位置交换的方法,可以生成更多水合物。水合物升温可以得到相平衡曲线;改变初始时刻压力,可以得到不同温度区间的相平衡曲线;降低水合物分解时的升温速度,可以得到更长温度区间的相平衡曲线。     

三元体系KBr-K2SO4-H2O在373K的相平衡研究

采用等温溶解平衡法研究了三元体系KBr-K2SO4-H2O在373 K时的相平衡关系,测定了相应温度条件下饱和溶液的溶解度及密度。研究发现:该三元体系为简单共饱和型,无复盐及固溶体形成。根据溶解度数据绘制了相应的平衡溶解度曲线,相图中有1个共饱点,2条单变曲线,2个平衡固相结晶区分别为溴化钾和硫酸钾;对不同温度条件下的KBr-K2SO4-H2O的溶解度做了对比分析和讨论,结果表明:溴化钾对硫酸钾有强烈的盐析作用。此外还简要讨论了该三元体系的密度变化规律。     

多效反应精馏过程生产氯化苄的能量集成

以甲苯氯化生产氯化苄为研究对象,对带侧反应器的反应精馏与精制塔串联工艺(CSRRT)进行研究及能量分析,建立了分段反应精馏与精制塔串联生产氯化苄的新工艺。利用精制塔塔顶蒸汽潜热加热第一段反应精馏塔的塔釜,建立了多效反应精馏(MERD);进一步利用侧反应器的甲苯氯化反应热加热第一段反应精馏塔的塔板物料,建立了多效透热反应精馏(MEDRD)。在相同生产要求下,对3种工艺的能耗进行比较。结果表明,MERD和MEDRD过程实现了能量的优化利用,与CSRRT过程相比,塔釜总再沸器热负荷分别降低16.8%和33.7%。