基于Kriging代理模型的复杂精馏系统操作参数优化

优化常减压装置的操作参数可有效提升炼化企业的经济效益，但基于其严格机理模型进行迭代寻优将十分耗时。为降低计算成本，提出了一种基于Kriging代理模型的常压精馏系统操作参数智能优化方法。该方法采用Kriging元建模技术构造精馏过程中关键操作参数与主要输出变量间的关系模型，并以此关系模型代理复杂精馏系统的MESH方程组（包括物料守恒方程M、气液平衡方程E、归一方程S、焓守恒方程H），在设计空间中采用粒子群优化（PSO）算法进行操作参数的全局智能搜索。所提方法不仅能够保证寻找到的操作参数全局最优，而且可以大幅度地减少求解的时间，具有十分明显的工程实用性。基于Aspen HYSYS的仿真试验表明了本文所提方法的有效性和优越性。     

基于Kriging代理模型的复杂精馏系统操作参数优化

优化常减压装置的操作参数可有效提升炼化企业的经济效益,但基于其严格机理模型进行迭代寻优将十分耗时。为降低计算成本,提出了一种基于Kriging代理模型的常压精馏系统操作参数智能优化方法。该方法采用Kriging元建模技术构造精馏过程中关键操作参数与主要输出变量间的关系模型,并以此关系模型代理复杂精馏系统的MESH方程组（包括物料守恒方程M、气液平衡方程E、归一方程S、焓守恒方程H）,在设计空间中采用粒子群优化（PSO）算法进行操作参数的全局智能搜索。所提方法不仅能够保证寻找到的操作参数全局最优,而且可以大幅度地减少求解的时间,具有十分明显的工程实用性。基于Aspen HYSYS的仿真试验表明了本文所提方法的有效性和优越性。     

环丁砜合成工艺研究进展

环丁砜是一种性能优良的多功能溶剂,也是目前芳烃抽提装置中最常用的溶剂,其市场需求量逐年增加,但生产技术相对落后。介绍了国内外几种典型的环丁砜生产工艺,包括菲利普工艺、壳牌工艺、日本住友工艺,锦州石化工艺,辽阳辽东精细化工工艺,并对各个生产工艺进行评述。分析表明,现有工艺存在着间歇生产、效率低下、抗劣化性差等问题,未来的研究重点应该放在环丁砜连续合成新工艺的开发上。     

静态混合器中液液分散的实验及CFD模拟

在SK型静态混合器上进行甲苯-水两相混合实验,采用截面直接拍摄法获得分散混合性能指标Sauter平均直径（SMD）。利用Box-Behnken响应面分析设计实验,在Design Expert 7.0平台上拟合实验数据,获得SMD的多项式形式的表达式。建立了与实验相同的静态混合器物理模型,使用Mixture多相流模型、k-ε湍流模型进行了CFD模拟研究,获得了浓度场云图及分布混合指标不均匀系数。模拟所得压降与实验值的相对误差在15%以内,表明模拟结果与实验结果吻合较好。结果表明,静态混合器中液液分散过程是分散混合和分布混合共同作用的结果,两种混合经过6～8个混合单元后共同达到充分发展。充分发展后的SMD受表观流速、分散相分率和静态混合器直径三因素影响,且表观流速的影响最为显著;充分发展后的不均匀系数均达0.05以下,表明静态混合器自身具有较好的分布混合性能。     

聚合釜传热性能的实验研究及数值模拟

基于CFD模拟与传热实验相结合的方法对5 L夹套聚合釜的传热性能进行研究。建立聚合釜的液固耦合稳态传热模型，获得釜内流体、夹套内流体及金属固体域内温度分布。开展传热实验对模拟结果进行验证，各对比点温度的最大相对误差在1%~5%范围内。通过模拟获得釜内外壁面传热系数及总传热系数，并关联出釜侧及夹套侧 Nu的经验式。结果表明：釜内流体温度分布方差始终在0.002以下，固体域内和传热边界层温度梯度较大，传热边界层厚度约3.8 mm；实验范围内，入口温度和反应放热量对釜内温度的影响显著，入口流速次之，搅拌转速影响最弱；夹套侧传热系数远小于釜侧传热系数，提高夹套侧传热系数是提升传热性能的关键；实验用聚合釜外表面散热量与内外温差呈正比，比例系数约为3.031 W·K ^-1。     

NiLaLiPt/γ-Al_2O_3催化剂煤油水重整制氢的反应行为

以γ-Al2O3为载体,Ni为活性组分,稀土元素La、碱金属Li和贵金属Pt为助剂,采用等体积分步浸渍法制备催化剂NiLaLiPt/γ-Al2O3。研究了催化剂的催化活性和稳定性,考察了NiLaLiPt/γ-Al2O3上煤油液空速、温度、水碳比等因素对煤油水重整制氢的影响。在优化的工艺条件温度700℃、水碳比20、煤油液空速0.06h-1下,氢产率为33.057mol/mol。     

淤浆聚合釜中三种桨型固液分散性能的比较

为考察淤浆聚合釜桨叶形式及转速对釜内液固分散性能的影响,建立了锥形釜体内锚式桨、螺带桨和斜叶桨的固液分散计算流体力学(CFD)模型和冷模实验。3种桨型的模拟扭矩与实验值平均误差在10%以内,模拟所得浓度场与摄像实验所得的固含率分布规律一致,模拟结果较为可靠。研究结果表明:搅拌功率随转速增大而增加,相同转速下三者功耗从大到小的顺序为锚式桨、螺带桨和斜叶桨;相同雷诺数(Re)下三者固液功率准数从大到小的顺序为斜叶桨、螺带桨和锚式桨;达到相同的浓度场方差的功耗从大到小的顺序为锚式桨、螺带桨和斜叶桨。以特征线上浓度分布行为判定,3种桨型均存在混合程度的临界转速;以浓度场方差为量化指标,3种桨型均存在最优固液分散转速。结合两者,锚式桨的实际操作转速推荐范围为120～480 r/min,螺带桨为240～600 r/min,斜叶桨为120～600 r/min。     

同轴异速桨在丙烯淤浆反应釜中的流场研究

针对丙烯聚合反应过程,设计了一种同轴异速桨,基于CFD对反应过程进行了数值模拟。建立12 m~3反应釜模型,采用多重参考系方法MRF、Mixture多相流模型、标准k-ε湍流模型模拟搅拌过程,获得了反应3个阶段釜内流体的速度场及浓度场。结果表明:同轴异速桨可以使釜内流体轴向和径向都有着很好的交换;其在反应的各个阶段都能使流体得到很好的混合;桨的转速对混合效果有着较大的影响,随着反应的进行,应逐渐增加折叶桨转速。     

流量控制方式对离心泵停留时间分布的影响

采用脉冲示踪法研究离心泵的停留时间分布(RTD),将离心泵与等径等体积空管对比,定性描述了离心泵的返混特征,考察了泵前阀控、泵后阀控、转速控制对RTD的影响. 结果表明,RTD曲线呈单峰分布,泵内有死区存在,返混大于等径等体积空管,无因次方差为0.39~0.61;离心泵的返混程度既不靠近平推流,也不靠近全混流,受流量影响显著,随流量增大,返混显著减小. 3种流量控制方式对离心泵返混有一定影响,转速控制的返混情况明显大于2种阀控方式,2种阀控方式的影响较接近;随流量减小,流量控制方式引起的RTD差异更显著,3种方式的无因次方差的最大相对偏差达13.6%.     

环丁烯砜合成反应的基团贡献法热力学分析

采用基团贡献法对环丁烯砜合成反应进行了热力学分析,计算了300~600 K、0.1~10 MPa反应体系的反应焓变、反应熵变、反应Gibbs自由能变和反应平衡常数,并分析了温度、压力和组成对平衡转化率的影响。结果表明,标准压力下,环丁烯砜合成反应是可逆放热反应,温度小于460 K范围内可以自发进行,降低温度和升高压力有利于反应向正向进行。温度、压力和组成对平衡转化率均有影响,温度影响最为显著。降低温度、升高压力或增大过量比有利于提高平衡转化率,最大平衡转化率接近于1。基团贡献法所得的平衡转化率预测值与实验值吻合较好,相对偏差在10%以内。