改进三对角矩阵法在粗甲醇精馏塔计算中的应用

应用改进的三对角矩阵法和UNIFAC模型,对粗甲醇预蒸馏塔进行了模拟计算,并对粗甲醇加水量、塔板数、回流比和进料位置等进行了分析和讨论.计算结果表明:改进的三对角矩阵法可用于粗甲醇精馏塔的模拟,计算所得的理论板温度,组分浓度分布等与生产测定值吻合.     

尿素醇解法合成碳酸二甲酯催化精馏工艺的模拟

采用非平衡级模型对尿素醇解法合成碳酸二甲酯(DMC)催化精馏工艺的塔内组分、流量及温度分布进行模拟,以Max-well-Stefan方程计算汽液组分的传质速率和各组分的Murphree级效率。计算结果表明,不同组分的Murphree级效率差别较大。催化精馏塔的反应段、精馏段和提馏段温度分别为180.2,136.1,150.0℃,模型预测结果与实测值吻合较好。模拟与实验结果均表明,在1.0MPa压力下,升高反应温度,DMC收率增加,而反应段汽液流量减小。对于不同的反应温度,精馏段温度受组分沸点限制,保持为136.0℃。在1.0MPa压力下,最佳反应段温度应控制在180.0～185.0℃之间,DMC收率为49.29%～57.91%。     

CO＋H_2合成烃类反应的元素平衡

从元素的原子平衡计量考虑，利用复杂化学反应计算学的基本原理，用原子矩阵法和化学计量式矩阵法导出了计算反应体系中所有可能存在组分的转化量、化学计量系数及反应程度的３个基本矩阵运算式。提出了选择反应体系中关键组分、关键反应和反应程度的基本原则与计算方法，并以ＣＯ＋Ｈ２合成烃类反应为例，进行了上述各指标的计算。结果表明，该计算方法准确度较好，对分析结果的校核及反应动力学的研究都有一定的参考价值。     

阳离子絮凝剂的反相乳液聚合研究

以煤油作为连续相,Span-80、OP-10为乳化剂,通过反相乳液聚合法合成丙烯酰胺(AM)/甲基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵(DMC)的阳离子共聚物。实验研究了引发剂用量、乳化剂浓度、单体浓度等条件的改变对共聚物特性粘数和相对分子质量的影响,确定出最佳反应条件:反应温度为45℃,反应时间为4h,引发剂浓度为0·20%,乳化剂用量为15%,单体配比(AM∶DMC)为3∶1,单体用量为25%。     

三组元反应网络动力学模型及算法改进研究

针对特征方向法无法处理复杂反应网络、等时间改进法计算反应速率常数易出现负数和虚数的问题，对原有反应网络动力学模型进行了改进，一是对组元浓度进行了线性无关处理以保证相关逆矩阵的存在，二是将真实浓度恰当变换成虚拟浓度以简化浓度-时间关系表达式；进而，基于改进模型，采用等时间概念对模型算法进行了改进。结果表明：改进模型中，组元平衡浓度只由速率常数确定，与初始浓度无关；随着速率常数分布熵减小，组元浓度-时间曲线中段向上迁移，而初始点和终点值不变，改进算法使速率常数的计算顺利进行；通过调节矩阵分解方程中Δt取值，可使计算结果更合理；当Δt=0.5时，组元浓度计算值与试验值的平均偏差最小。这表明新建模型弥补了等时间法的缺点，该模型改进算法有效可行。     

若干活度系数模型在非理想溶液精馏计算中的应用和比较(Ⅲ)

五、精馏过程模拟计算中的应用和比较精馏过程模拟计算程序 NIDISTL 主体部分的简化框图如图10所示,精馏计算用三对角矩阵法,可应用于各种操作方案的精馏塔——如具有多股进料、多股汽、液相侧线出料、分凝器或全凝器以及具有中间冷却或加热器的塔,曾在文献中作过详细报道。曾先后对25个精馏系统应用 NIDISTL 程序     

MgO/γ-Al2O3催化酯交换合成碳酸甲丁酯

通过活性组分和载体筛选制备了MgO/γ-Al_2O_3催化剂,用于碳酸二甲酯(DMC)和正丁醇液相酯交换反应合成碳酸甲丁酯(BMC),并考察了活性组分前驱物、催化剂焙烧温度和活性组分负载量对催化剂活性的影响。结果表明,以Mg(OAc)_2·4H_2O为活性组分前驱物,催化剂焙烧温度为400℃,活性组分MgO负载量为5%时,MgO/γ-Al_2O_3表现出高的酯交换反应催化活性。同时考察了反应温度、原料配比对酯交换反应的影响,适宜的反应温度为100℃;物料配比n(DMC):n(正丁醇)=3:1时,正丁醇的转化率达到98.4%,BMC的选择性为91.9%,收率为90.4%。催化剂重复实验表明催化剂重复使用性能良好。     

碳酸二甲酯的催化偶联合成及作汽油添加剂的研究

研究了在不同负载型钯催化剂上,一氧化碳与亚硝酸甲酯气相偶联合成碳酸二甲酯(DMC)的反应性能。用常规浸渍方法制备了一系列不同载体及不同活性组分的催化剂,在实验室固定床反应器上,考察了催化剂组成及反应条件对碳酸二甲酯选择性及空时收率的影响。试验得出最佳反应条件为:温度110℃,一氧化碳与亚硝酸甲酯摩尔比1.0,停留时间1.4s;最佳催化剂载体为活性炭,最佳催化剂活性组分为Pd-Cu双金属组分。在最优条件下碳酸二甲酯空时收率可达1002g/(L·h)。DMC作为汽油添加剂的试验结果表明,加入体积分数为6％的DMC,即可使汽油的燃烧性能和抗爆性能得到明显改善。     

TiO_2/SiO_2催化碳酸二甲酯与乙酸苯酯酯交换合成碳酸二苯酯

采用等体积浸渍法制备了TiO2/SiO2催化剂,并将其用于催化碳酸二甲酯(DMC)与乙酸苯酯(PA)酯交换合成碳酸二苯酯(DPC),考察了催化剂制备条件和反应条件对酯交换反应的影响。实验结果表明,以550℃下焙烧制得的负载量为4%(w)的TiO2/SiO2为催化剂,在反应温度170℃、反应时间7 h、PA用量39.00 g、n(DMC)∶n(PA)=1∶2、催化剂用量1.6 g的优化条件下,DMC转化率为79.21%,碳酸甲苯酯和DPC的总选择性为93.66%。TiO2/SiO2催化剂的活性随使用次数的增加而下降;FTIR和XRD的表征结果显示,催化剂失活的主要原因是活性组分TiO2的流失;反应体系中极少量的水对酯交换反应的影响很大。     

多杂质氢网络矩阵优化法的改进

针对多杂质氢网络矩阵优化法,采用浓度势的概念对其进行分析。分析结果表明,该方法中根据最大匹配流量准则确定的潜在匹配氢源和相应的潜在匹配流量,将会造成较大的浓度势损失,从而使匹配结果达不到最优。基于此采用接近流量匹配准则代替最大流量匹配准则,提出了改进的矩阵优化法,以避免浓度势排序靠前的氢源匹配给浓度势排序靠后的氢阱、减小匹配过程的浓度势损失,最终降低新氢消耗量。以改进的矩阵优化法对某石化企业的氢网络进行优化,优化结果表明,新氢消耗量比矩阵优化法的结果减少了28.11%,且所得具体匹配与数学规划法所得结果相同。     

模拟复杂精馏过程的新算法

提出了适合于模拟复杂精馏系统的联合算法。在这个将改进的松驰法与修正的Ｎ－Ｒ法相结合的新算法中，逐步自动选择最优的μ值大大加快了松驰法的收敛速度，同时设置一个有效的开关不等式及时地将计算过程切换到Ｎ－Ｒ方法，并且利用修正的Ｈ－Ｓ方法求解具有带外非零元素的三对角块状矩阵方程组。通过对多个非理想物系和交联塔系精馏过程的模拟计算证明联合算法是一种较好的模拟算法，通用性强、可靠性高、收敛速度快，优于当前广泛使用的方程解耦法、同时校正法等算法。     

丙烷化学链氧化脱氢过程模拟与能耗分析

采用金属氧化物催化丙烷氧化脱氢的化学链反应过程，利用晶格氧选择性燃烧生成氢，推动反应热力学平衡向生成丙烯方向移动，提高丙烯收率，降低过程热负荷；基于Aspen Plus软件对传统丙烷脱氢工艺(Oleflex)和化学链氧化脱氢工艺进行全流程模拟，对比分析两工艺的能耗；并基于流程模拟与分析，对氢气转化率和反应-再生系统设计进行了讨论。结果表明，对于化学链氧化脱氢工艺，由于不需要临氢环境，氢气与催化剂晶格氧及积炭的反应使其能耗比Oleflex工艺降低 43.01%。若采用丙烯 丙烷热泵精馏分离技术替代传统精馏技术，化学链氧化脱氢过程总能耗比Oleflex工艺可进一步降低。随着氢气转化率的提高，脱氢反应系统对下游供热的能力将逐渐提升。     

基于严格机理模型的精馏塔软测量技术的开发

开发了精馏塔的严格机理模型,用三对角矩阵算法对模型进行求解,采用BWRS状态方程计算泡点、露点和相平衡常数等热力学及物性参数,利用有机回归K技术在保证模型精度的同时大大提高了运算速度。以具有代表性的乙烯精馏塔作为模型验证对象,验证结果表明,所建立的严格机理模型可用于实际工业过程;将基于严格机理模型的精馏塔软测量技术用于气分装置中的脱丙烷塔和丙烯精馏塔,对温度和组成进行软测量,温度和组成的计算值与测量值吻合;基于严格机理模型的精馏塔软测量的精确度和可靠性能完全满足实际应用的需要。     

甲醇合成碳酸二甲酯产物的分离

对甲醇气相氧化羰基化法合成碳酸二甲酯(DMC)产物的分离进行了研究。根据甲醇气相氧化羰基化产物的特性提出了预分离-全变压精馏工艺和预分离-倾析工艺。以NRTL方程作为活度系数方程,使用A spen P lus模拟软件优化了分离工艺中的主要参数并对工艺流程进行了模拟。模拟结果表明,两种分离工艺均能得到合格的DMC、甲醇和缩甲醛产品,得到各精馏塔的主要操作参数,预分离-倾析工艺比预分离-全变压精馏工艺的能耗约低35%。提出的工艺方案可为工业装置设计提供参考。     

CO_2气田气精馏过程的模拟计算

针对CO_2气田气资源开发,用MPR状态方程建立了CO_2气田气热力学性质计算模型,并用三对角矩阵法对精馏过程进行模拟计算。结果表明通过简单的精馏过程可以生产出纯度为99.99％以上的高纯CO_2气体。     

碳酸二甲酯合成工艺模拟的研究进展

综述了近年来碳酸二甲酯(DMC)的非光气法合成工艺和DMC产品的分离工艺的模拟研究报道。重点介绍了酯交换法反应精馏工艺和分离工艺的模拟结果,尿素醇解法催化精馏工艺的非平衡级模拟的结果。在DMC产物的变压精馏、萃取精馏和共沸精馏的主要分离工艺中,变压精馏和萃取精馏是分离甲醇-DMC共沸物效率较高的两种工艺。     

多元精馏塔非平衡级模型与仿真：Ⅰ.模型的建立与求解

从应用的角度，对Ｋｒｉｓｈｎａｍｕｔｈｙ和Ｔａｙｌｏｒ的速率模型进行了改进，给出了一种新的多元精馏塔非平衡级仿真模型。通过引入分离效率函数，巧妙地将模型方程化简为三对角矩阵形式，采用分割法选代求解，并用有界Ｗｅｇｓｔｅｉｎ法加速收敛，具有对初值要求不高，计算量小，收敛稳定等优点。该模型既保持了原速率模型的特点，结构简单，又易于求解，适用于精馏塔的工艺设计和操作分析。     

基于异丁烯提纯反应精馏的热泵流程模拟及分析

基于异丁烯提纯反应精馏的特点，设计了塔顶蒸汽压缩式的热泵节能流程。利用Aspen Plus软件对全流程进行模拟，并提出了针对部分冷凝流程的热泵精馏模拟策略。从火用分析和技术经济的角度，全面对其进行能耗和经济性分析评价。案例研究结果表明：采用热泵节能技术的反应精馏过程，当压缩比为1.6时，能耗及总费用最低；且与常规反应精馏过程相比，采用热泵节能技术后单位产品能耗降低约87.5%，热力学效率提高32.7百分点，年操作费用下降64.4%，热泵投资回收期为1.5年。     

基于支持向量回归的重油催化裂化产物建模及优化

催化裂化反应的产物分布与反应原料组成及反应条件具有复杂的函数关系,以三种重油多个条件下的催化裂化实验结果为训练样本,利用支持向量回归方法建立汽油、柴油产物的产率模型。对于催化裂化回炼油,利用模型的泛化能力对不同操作条件下的汽油、柴油产率进行模拟仿真。以轻质油（汽油、柴油）产率最大为优化目标,利用粒子群算法寻找回炼油反应的最优操作条件。结果表明：模型对各反应条件下的实验结果有良好的拟合效果,模拟仿真的三维图可以直观显示各个反应条件对汽油、柴油产率的影响。优化得到的回炼油最佳反应条件为温度530 ℃,剂油质量比7.5,空速8 h-1。在最佳反应条件下,轻质油产率模拟值为42.3%,实验值为41.8%,相对误差为1.20%。