复杂炼油塔模拟的改进联立方程内外层算法

在内外层算法的基础上，采用联立方程思想将主塔、侧线汽提塔视为一个整体进行建模，并针对复杂炼油塔的特点对算法提出了改进。首先，由于传统内外层法简化的K值模型对组成的变化不敏感，在处理带有石油的体系时，容易出现迭代次数较多，甚至部分塔板温度更新异常的问题，因此采用了汽相分数加和式推导了简化的K值模型加权因子。其次，借鉴流量加和法思想，规定侧线汽提塔的塔底产品流量作为设计变量，增强了算法收敛的稳定性。为验证改进后算法的有效性，采用不同的算法对实际的常压塔进行了模拟，结果显示改进后的算法适合应用于复杂炼油塔的模拟计算。     

密度泛函方法的ZSM-5分子筛上苯与乙烯烷基化反应机理研究

采用密度泛函(DFT)方法对于ZSM-5分子筛上苯与乙烯的烷基化反应机理进行研究。选取了包含酸性质子的8T原子簇模型代表ZSM-5分子筛的部分结构。采用B3LYP/6-31G(d)水平从生成能与反应活化能角度对于烷基化反应发生时可能存在的2种联合机理和一种分步机理进行了计算与比较。结果表明,联合反应机理中乙烯的质子化和C-C键的形成同时发生,而分步机理开始于乙醇盐中间体的生成,随后与苯反应生成反应产物。分步机理中乙醇盐中间体生成步骤的活化能(124.55 kJ/mol)低于联合机理的反应活化能(168.98 kJ/mol和156.06 kJ/mol),而烷基化步骤的活化能(209.35 kJ/mol)高于联合机理的反应活化能,由此可以推断ZSM-5分子筛上苯与乙烯的烷基化反应时2种机理同时发生,存在竞争关系。     

换热网络模拟系统的开发研究

为了满足工程上对换热网络模拟计算的要求,本文开发了计算功能强大的换热网络模拟系统。该模拟系统分为4大模块:分解收敛模块、物性处理模块、输入输出模块和单元模块。其中单元模块包括换热器、闪蒸罐、管道、阀门和泵等子模块,因此该系统能够模拟诸多单元模块组成的网络,并且对换热器的计算能自动判断相变和温度交叉现象。除能计算常规组分外,本系统还具有处理石油馏分的能力。最后以某厂加氢裂化装置部分换热网络为例,进行了模拟验证。将模拟结果与实际结果进行比较,结果显示两者平均相对误差在5%以内,模拟结果能够满足工程计算要求,表明建立的各单元模块数学模型是正确的,开发的换热网络模拟系统是可行的。     

苯与乙烯在ZSM-5分子筛内吸附行为的Monte Carlo研究

采用巨正则统计系综蒙特卡罗模拟方法研究了ZSM-5分子筛上苯与乙烯分子的吸附行为。由分子筛内吸附质粒子云分布可知,在200 kPa时,乙烯在分子筛上的吸附量要远远大于苯的吸附量。由吸附相互作用能分布来看,乙烯与分子筛之间相互作用能要高于苯与分子筛之间的相互作用能,这就使苯分子的吸附相对于乙烯分子稳定。相对而言,温度变化对乙烯吸附影响远大于对苯吸附的影响。ZSM-5分子筛上存在着苯和乙烯的竞争吸附,并且吸附分子之间存在相互作用使二者与分子筛之间的相互作用能分布改变。苯与乙烯在分子筛内吸附等温线的模拟结果表明,在较高温度、较低压力下乙烯的吸附量要小于苯的吸附量。     

基于CAPE-OPEN标准的Gibbs反应器单元模块开发

Gibbs反应器单元模块是以Gibbs自由能最小为原理计算化学反应平衡和相平衡,在化工流程模拟计算中具有重要地位。通过在Rand法中引入拉格朗日乘子并结合最速下降法建立Gibbs反应器单元模块的数学模型,采用C++语言和COM组件技术,开发了遵循CAPE-OPEN标准的Gibbs反应器单元模块。通过两个实例模拟验证所开发单元模块并将计算结果并同化工流程模拟软件AspenPlus进行对比。结果表明,所开发的Gibbs反应器单元模块能够有效模拟汽液相化学反应过程,并且计算结果与Aspen Plus基本一致,从而验证该单元模块具有较高的准确性和可靠性。     

量子化学方法应用于分子筛上苯与短链烯烃反应机理的研究进展

对近年来基于量子化学方法研究苯与短链烯烃烷基化反应机理的进展进行了综述。简要介绍了量子化学方法的相关软件及其应用。对于苯与短链烯烃发生烷基化时存在争议的协同机理和分步机理, 详细阐述了采用大小不同模型和计算方法对其进行研究的进展;由此可以展望量子力学/分子动力学(QM/MM)组合方法综合了量子化学理论和分子动力学理论的优点, 将成为研究化学反应机理的更有效方法。     

异戊烷一步脱氢制备异戊二烯工艺模拟分析及经济评价

异戊二烯是一种重要的化工有机原料,广泛用于合成橡胶和精细化工产品领域,具有巨大的市场价值。而炼油装置产生的大量C₅烷烃经济价值较低,目前没有很好的利用方法,因此利用廉价的C₅烷烃制备高附加值的异戊二烯是一种具有前途的综合利用策略。本文对异戊烷一步脱氢制备异戊二烯工艺过程进行了建模,并利用夹点技术对全流程进行了换热网络综合,在此基础上对此工艺进行了技术经济评价,结果显示,优化后的流程具有较高的经济收益,异戊二烯产品价格对装置的经济性具有重要影响。此种方法可以作为C₅烷烃中异戊烷增值利用的有效途径。     

集成模糊安全评价的反应路径综合

为在过程早期获取本质安全性较好的反应路径,将模糊安全评价集成于反应路径综合形成有效方法。根据反应路径综合阶段信息选择指标,通过设定指标的隶属度函数,建立模糊推理系统,且应用层次分析法（analytic hierarchy process,AHP）求得指标的权重因子,形成了模糊评价方法。为消除中间变量的影响,分别建立单、双输入变量的模糊推理系统。将它集成于反应路径综合,通过原料筛选规则,模糊安全评价,建立以安全为目标的优化模型,求解得到优良的反应路径组合。应用于萘甲胺反应路径综合实例,定量得到了反应路径及其目标函数值,并对两种模糊系统的综合结果进行了比较。     

盲音频数字水印算法

为有效实现网络环境下数字产品的版权保护和信息安全,在m序列调制的量化音频水印算法的基础上,提出了一种新的盲音频数字水印算法,将二维二值图像水印降为一维序列,再将水印序列与m序列做扩频调制,最后对音频信号进行分段离散余弦变换,把经过调制的水印信号经过量化处理嵌入到变换域系数上．在水印的提取过程中不需要原始的音频信号．仿真实验结果证明了算法的不可觉察性和稳健性．     

固液相平衡计算研究进展

围绕固液相平衡计算,综述了活度系数法、经验模型法和状态方程法的研究进展和应用。概括和分析了活度系数模型(Pitzer、ELECNRTL、Wilson、NRTL、UNIQUAC、正规溶液理论)、经验模型(λh、Apelblat、Jouyban-Acree)和状态方程模型(PR、SRK、Martin-Hou),并介绍了模型的适用范围及优缺点。固液相平衡计算模型对化工固液分离过程中的理论研究和工业应用具有重要意义。