超重力多相催化反应器的研究进展

针对本征反应速率为快速反应的多相催化过程,其宏观反应速率一般受限于相间传质速率。基于超重力技术良好的传质强化特征,以及超重力装备关键机械部件在高温高压条件下稳定运行的突破,超重力反应器应用于多相催化反应,逐步展现了反应过程强化的潜力。本文主要对近年来本中心研制的超重力多相催化反应器在气液、气固以及气液固体系的研究进行综述,并对超重力多相催化反应器的发展前景进行了展望。     

超重力除尘装置的设计

超重力场在化工过程中的应用是通过填料层的高速旋转来完成的,此种装置称为超重力装置,也称为旋转填料床,是一种强化相间传质、反应及微观混合的新型设备。对超重力除尘装置的结构设计及电机功率计算进行了简要介绍,并分析了液气比和超重力因子对除尘效率的影响,为超重力除尘装置的设计提供参考。     

超重力精馏传质过程强化理论分析

超重力精馏技术是一种新型的过程强化精馏技术,文中通过实验与理论分析,探讨其传质过程强化的作用机理。以乙醇/水为物系,多级旋转填料床为主要设备,在常压操作条件下,进行超重力精馏实验研究。在超重力因子为31—196,原料流量为15—30 L/h,原料摩尔分数为0.089 1—0.283 1,回流比为1.0—2.5的操作条件下,超重力装置的理论塔板高度为12.7—152 mm,比传统精馏塔低1个数量级。通过分析流体在超重力装置内的流动状态,提出超重力精馏过程的传质原理及传质单元——液膜。通过理论分析,认为超重力精馏传质过程克服了双膜理论、渗透理论与表面更新理论中的瓶颈,是超重力精馏传质过程强化的根本原因。     

超重力条件下电解含酚废水的动力学

应用超重力多级同心圆筒式电化学反应装置对含酚废水电解过程进行动力学研究。研究表明:在相同操作条件下,常重力和超重力条件下电解含酚废水过程均符合表观一级反应的动力学规律,并且超重力条件下的准一级反应速率常数0.014 5 min-1大于常重力条件下的准一级反应速率常数0.005 72 min-1,活化能较小为13.585kJ/mol,小于常重力条件下的活化能19.277 kJ/mol。说明超重力技术应用于电解含酚废水过程可强化电解含酚废水的传质过程,加快废水降解速率,提高废水降解效果。     

超重力反应强化技术在酸性气体尾气处理中的工业应用

超重力技术作为化工过程强化的典型技术,在化学过程工业中发挥了重要作用。本文介绍了超重力技术的基本原理,以及超重力技术的发展概况,并以电厂烟气CO2捕集与利用、硫酸厂尾气SO2脱除、炼厂气选择性吸收H2S为例,阐述了超重力反应强化技术在酸性气体尾气处理中的应用,证明了超重力技术是一项有重要工业应用的反应强化技术。     

超重力技术进展——从实验室到工业化

超重力（旋转床）技术是一种能够极大强化传递和分子混合过程的突破性过程强化新技术,本文对超重力技术的基础研究,在反应与分离过程强化、纳米材料制备方面的应用研究以及工业化应用的最新进展情况进行了综述,重点介绍了本中心的研究成果.     

化工过程强化技术是节能降耗的有效手段

介绍了抚顺石油化工研究院开发的几种过程强化技术,包括开发的超重力反应器技术应用于炼油厂废气处理过程,撞击流反应-混合技术应用于生物柴油酯交换过程和轻馏分油氧化脱硫脱臭过程,超声波强化分离技术应用于纤维素乙醇的分离提纯过程,催化蒸馏技术用于顺酐酯化过程以及芳构化反应和分离过程耦合以最大量生产对二甲苯的催化重整技术等.     

超重力撞击流-旋转填料床液-液接触过程强化技术的研究进展

超重力液-液接触过程强化是一个崭新的研究领域,文中详细阐述了实现超重力液-液接触的撞击流-旋转填料床（IS-RPB）装置的结构及其接触和反应过程机制,着重介绍了混合过程和机制原理、混合特性的实验表征,并与常用混合器的混合效果进行了对比。从应用研究方面,分别介绍了IS-RPB在液-液萃取、液膜分离方面的基础及应用研究情况,并与普通方法进行了比较;从反应工程的角度,分析了超重力液-液反应过程及在超细粉体制备等方面的研究应用进展。对该技术今后的研究方向及发展进行了预测。     

超重力过程强化技术在偏氯乙烯皂化工艺中的研究与应用

介绍了超重力过程强化技术在偏氯乙烯皂化工艺中的开发与应用。通过超重力工程技术基本原理制备VDC超重力反应器，在超重力反应器作用下，分析比较不同生产负荷下的偏氯乙烯皂化运行数据，其应用结果表明各项工艺运行控制指标达到要求，产能增加两三倍，具有很好的经济效益和社会效益。     

多项化工过程强化技术获应用

中国石化抚顺石油化工研究院开发的撞击流反应一混合技术,日前已应用在生物柴油酯交换过程和轻馏分油氧化脱硫脱臭过程。另一项超重力反应器技术也已应用在炼油厂废气治理过程以及最大量生产对二甲苯的催化重整工艺中。此外,该院还有多项化工过程强化技术成功应用于石油化工企业,为节能降耗提供了技术支持。     

超重力技术在润滑油添加剂研发中的突出特性

以TBN400超高碱值环烷酸钙润滑油清净剂的合成过程为研究对象,从清净剂合成的工艺过程、技术经济性、环境友好性、工艺稳定性和产品的胶体结构等方面对比了超重力工艺和传统釜式法工艺的特点,考察了超重力技术在润滑油清净剂合成中的突出特性。结果表明,超重力工艺碳酸化反应时间缩短1倍以上,而且以低毒环保型溶剂90~120℃汽油为溶剂,回收率可以达到90%以上;产生的钙渣量大大降低,工艺的稳定性好;清净剂胶体结构中碳酸钙颗粒分布更均匀,粒径相对较小。     

传质对超高碱度环烷酸钙反应过程及产品的影响

对比分析了在碱度为400 mg/g（KOH表征）超高碱度环烷酸钙润滑油添加剂的合成过程中,采用釜式法鼓泡床反应器及超重力法旋转填充床反应器进行碳酸化反应过程中物料的传质效果的差异、应用效果;采用冷冻蚀刻电镜及激光粒度分析方法对合成产品的微观结构进行了的分析,对比了2种工艺的产品性能。结果表明,采用釜式法和超重力法的传质过程存在本质区别,与釜式工艺相比,超重力工艺条件下的反应时间缩短了55%,CO2利用率提高了14%,原料钙的利用率也提高了9%;釜式法产品CaCO3晶体粒径为5～80 nm且分布不均匀;超重力法为5～25 nm且分布集中、均匀,性能优异。     

内外循环超重力装置对润滑油清净剂产品的影响

随着超重力技术的应用领域的不断开拓,用超重力装置可制备高碱值石油磺酸钙清净剂T103,在用内外循环超重力装置制备T103过程中,讨论了内外循环超重力装置对润滑油清净剂产品的影响.结果表明,内循环超重力装置比外循环超重力装置结构简单,采用内循环超重力装置比外循环超重力装置在制备T103过程中原料的利用率高、产品收率高、装...     

超重力技术应用于不同磺化剂合成石油磺酸盐表面活性剂

With the application of HIGEE process intensification technology, petroleum sulfonate surfactant used for enhanced oil recovery was synthesized from petroleum fraction of Shengli crude oil with three sulfonating agents, including diluted liquid sulfur trioxide, diluted gaseous sulfur trioxide and fuming sulfuric acid. For each sulfonating agent, different operation modes (liquid-liquid or gas-liquid reaction with semi-continuous or continuous operation) were applied. The effects of various experimental conditions, such as solvent/oil mass ratio, sulfonating agent/oil mass ratio, gas/liquid ratio, gas concentration, reaction temperature, rotating speed, circulation ratio, reaction time and aging time, on the content of active matter and unsulfonated oil were investigated. Under relatively optimal reaction conditions, the target product was prepared with high mass content of active matter (up to 45.3%) and extremely low oil/water interfacial tension (4.5×10–3 mN•m–1). The product quality and process efficiency are higher compared with traditional sulfonation technology.     

Application of HIGEE process intensification technology in synthesis of petroleum sulfonate surfactant

Petroleum sulfonate (PS) surfactant used for enhanced oil recovery was synthesized by dilute liquid sulfur trioxide and petroleum fraction (PF) of Shengli crude oil as raw materials with the application of HIGEE process intensification technology. The effects of various experimental conditions on the content of active matter and unsulfonated oil were investigated. The optimum conditions were selected as solvent/oil mass ratio 0.5, SO₃/oil mass ratio 0.525, reaction temperature 30 °C, rotating speed 1200 rpm, circulation ratio 4, reaction time 15 min and aging time 50 min under which the active matter content was up to 45.3 wt.% and the oil/water interfacial tension was as low as 4.5 × 10⁻³ mN/m. The higher product quality and higher process efficiency of this new technology is proven by a comparison with traditional STR process.     

分形理论在润滑油添加剂合成研究中的应用

本文基于分形理论,利用图形处理软件对釜式法和超重力法合成的环烷酸钙的TEM照片进行处理,使用网格法对其分形维数进行了计算,并根据计算结果对不同合成条件下生成的环烷酸钙颗粒的形貌特征以及合成工艺进行了分析对比。结果表明:将分形理论应用于添加剂的产品的形态分析及合成工艺中,分形维数不仅被证明可以作为表征颗粒形貌特征及评价添加剂清净性能的重要参数,同时也与添加剂产品的合成工艺密切相关,可以间接作为评价添加剂合成工艺优劣的重要指标,同时从反应动力学和反应器结构两方面出发分析了添加剂颗粒成核的分形特征以及运动变化规律,说明添加剂合成过程不仅与物料的微观混合情况有关,同时也与反应器的组成结构关系密切。     

折流式旋转床的流体力学行为(英文)

As a high gravity (HIGEE) unit, the rotating packed bed (RPB) uses centrifugal force to intensify mass transfer. Zigzag rotating bed (RZB) is a new type of HIGEE unit. The rotor of RZB consists of stationary discs and rotating discs, forming zigzag channels for liquid-gas flow and mass transfer. As in RPBs, some hydrodynamic behavior in RZB is interesting but no satisfactory explanation. In this study, the experiments were carried on in a RZB unit with a rotor of 600 mm in diameter using air-water system. The gas pressure drop and power consumption were measured with two types of rotating baffle for RZB rotors, one with perforations and another with shutter openings. The circumferential velocities of gas were measured with a five-hole Pitot probe. The pressure drop decreased rapidly when the liquid was introduced to the rotor, because the circumferential velocity of the liquid droplets was lower than that of the gas, reducing the circumferential velocity of gas and the centrifugal pressure drop. The power consumption decreased first when the gas entered the RZB rotor, because the gas with higher circumferential velocity facilitates the rotation of baffles.     

折流式旋转床静圈对其性能的影响

折流式旋转床是一种新型的超重力旋转床,其核心部件是动、静结合的转子,转子由安装了动圈的动盘和安装了静圈的静盘上下相互嵌套而成。本实验中使用了一个常规的折流式转子（转子Ⅰ）和一个具有较短静圈的折流式转子（转子Ⅱ）,在常压下分别以乙醇-水体系和空气-水体系对两个折流式转子进行了传质性能与流体力学实验,考察了静圈对折流式旋转床的传质、压降和功耗的影响。结果表明,静圈能明显强化传质过程,与转子Ⅰ相比,转子Ⅱ理论塔板数大约降低了的50%;转子Ⅰ的传质效率随转速的增大而增大,当转子的转速从400 r/min增加到1200 r/min,转子Ⅰ的传质效率增大了约40%,而转子Ⅱ的理论塔板数变化不明显;静圈使折流式转子具有较大的压降和功耗,转子Ⅱ的压降为转子Ⅰ的20%～50%,轴功率为转子Ⅰ的60%～80%。     

苯与长链烯烃烷基化反应技术的研究进展

从催化剂研究和反应技术两方面介绍了苯与长链烯烃烷基化反应技术的研究开发进展。催化剂是决定烷基化反应技术水平的一个关键因素 ,评价了氟化硅铝、分子筛、杂多酸及离子液体等催化剂的性能。在反应技术方面 ,UOP工艺比氯化法和脱氯化氢法更具竞争力 ,介绍了UOP工艺的各种改进方案。指出今后应进一步深入研究杂多酸等新型催化剂和反应精馏技术 ,包括悬浮床催化蒸馏工艺。     

中国炼油加氢催化过程强化技术进展

加氢技术是生产清洁油品、提高产品品质所不可或缺的主要手段,是炼油化工一体化的核心。虽然几十年的发展获得了长足的进步,但存在投资和操作成本高、能耗高等问题,不符合石油化工企业实现可持续发展要求。本文简述了我国在低投资、低能耗加氢技术方面的进步,分别介绍了强化催化反应过程的加氢裂化催化剂级配技术,强化反应条件的催化柴油加氢转化技术,强化传热过程的低能耗、低投资SHEER技术以及强化传质过程的液相循环加氢技术。提出未来加氢技术作为炼化一体化的枢纽,将扮演越来越重要的角色,其通过耦合完善的过程强化技术将实现协同螺旋式升级,升级后的加氢技术的复杂体系反应行为更接近本征反应状态,加氢技术将实现高度的原子经济性,更符合未来人类社会绿色发展的需求。