关于尿素合成塔安全的讨论

采用现代合成理论，讨论了2起尿素合成塔发生爆炸事故的原因。用综合分析方法，建立了现代工业尿素合成理论；采用静态模型和动态模型分析了尿素合成塔在运行状态下和短期停车状态下的化学反应过程和气液物流体积变化过程；得出2起尿塔爆炸均属化学爆炸的事故分析结论。从事故的调查、问责和赔偿等方面对尿塔爆炸事故提出了相关建议。     

用自主创新的节能减排技术改造传统水溶液全循环法尿素装置（续前）

（1）第一个原因是物料停留时间的缩短
　　现代工业尿素合成理论［7］已经论证了所有从底部进料的尿塔在塔底必然存在着呈平衡状态的气相和液相两股物料。同时,从底部上升的物料均是在气液两相流的氛围中进行着尿素合成串联复合反应,直到塔顶。图3为计算所得的传统法尿塔中气液物流体积随塔高的变化及塔高与甲铵停留时间的关系。     

科技知识创新是技术创新之母——工业装置尿素合成反应过程之管窥

通过对工业装置尿素合成反应化工过程的剖析以及对尿塔中气液两相流的判定,验证了尿素合成反应在流动的气液两相流状态下进行的确实性.阐述了尿素合成复合反应的热效应、相平衡以及合成相图的性质和特点;研究了尿素合成反应的理想型动态反应过程和多级全混型串联反应过程;分析了尿塔内两相流现象产生的原因以及两相物流的组成、变化过程、停留时间和转化率;讨论了甲铵生成过程中CO2溶解速率对甲铵生成速率的影响,提出了设置强化混合器和高效塔板的改进方法;论述了反混和沟流现象产生的原因及其改进措施.     

科技知识创新是技术创新之母——工业装置尿素合成反应过程之管窥

通过对工业装置尿素合成反应化工过程的剖析以及对尿塔中气液两相流的判定,验证了尿素合成反应在流动的气液两相流状态下进行的确实性.阐述了尿素合成复合反应的热效应、相平衡以及合成相图的性质和特点;研究了尿素合成反应的理想型动态反应过程和多级全混型串联反应过程;分析了尿塔内两相流现象产生的原因以及两相物流的组成、变化过程、停留时间和转化率;讨论了甲铵生成过程中CO2溶解速率对甲铵生成速率的影响,提出了设置强化混合器和高效塔板的改进方法;论述了反混和沟流现象产生的原因及其改进措施.     

工业尿素合成理论（一）

以多学科综合分析法，叙述传统工业尿素合成理论和现代工业尿素合成理论的建立过程；从理论上分析了传统工业尿素合成理论的缺陷和弊病。以超临界共沸相图取代了原来的相平衡，并汲取了20世纪80年代后国际尿素技术中有关工业合成的新理念，从而诠释了工业生产上尿素合成塔中的合成反应化工过程，改进了传统尿素合成理论，建立了新型的现代工业尿素合成理论。     

工业尿素合成理论(三)

2．2．2热力学模型 以传统法尿素合成塔为例，讨论物流处于气液两相流状态下的热力学模型。工业尿素合成反应热力学模型可分为3个阶段，如图21所示。     

关于工业尿素合成安全的讨论(2)——平衡破坏型蒸气爆炸的判定

为论证发生在国内的2起尿素合成塔爆炸事故的原因和类型,阐述了平衡破坏型蒸气爆炸的热力学原理、爆炸特点、形成条件以及工业装置发生该类爆炸时的判别原则;采用现代工业尿素合成理论,通过建立动态模型和静态模型,分析了尿塔爆炸事故的原因和类型,否定了尿塔爆炸属于平衡破坏型蒸气爆炸的观点。     

创新是尿素技术进步的灵魂(续前)

<正>4.2现代工业尿素合成理论简介底部进料的尿素合成反应器,包括传统水溶液全循环、CO2汽提、NH3汽提、ACES的尿塔,当多股物流(原料液NH3,CO2以及返回甲铵液)全部从塔底进入并理想混合后,其中的气态CO2与原料液NH3首先进行合成的第一反应:     

力主技术创新保障尿塔安全

为使尿素合成塔在非正常生产条件下处于安全运行状态，论述了CO2汽提法尿素流程合成燃爆气的生成过程，例举了爆炸事故实例，提出了降压法、降氧法、提高CO2纯度法、脱氢法等项防爆方法和实施方案。针对我国传统法尿塔顶部出料管的伸入管结构所引起的爆炸危险性，从设备、操作、工艺、规程指标等方面提出了5项改进措施．     

力主技术创新保障尿塔安全

为使尿素合成塔在非正常生产条件下处于安全运行状态,论述了CO2汽提法尿素流程合成燃爆气的生成过程,例举了爆炸事故实例,提出了降压法、降氧法、提高CO2纯度法、脱氢法等项防爆方法和实施方案。针对我国传统法尿塔顶部出料管的伸入管结构所引起的爆炸危险性,从设备、操作、工艺、规程指标等方面提出了5项改进措施。     

浆态床甲醇合成反应过程数学模拟

在固定床等温积分反应器中回归了LP201催化剂上的甲醇合成反应动力学参数,在液固拟均相、全混流、气相流动形式分别为全混流、平推流的基础上建立了浆态床搅拌反应器中甲醇合成反应的数学模型. 模拟结果显示,根据所得动力学参数,计算结果与实验结果吻合良好;气相甲醇合成过程中气相流动形式明显影响反应效率;在液相甲醇合成过程中,气相的流动形式对反应影响不大;气液传质阻力对反应有较显著的影响,必须与反应过程同时加以考虑.     

对撞流反应器甲醇合成实验研究

液相法甲醇合成由于有惰性液体介质的存在,气液相间传质对反应起到了一定的阻碍作用,对撞流反应器使用喷嘴将催化剂浆料雾化从而强化了气液相间传质。文中在对撞流反应器内对甲醇合成温度、合成气比例、气流量、浆料循环量以及喷嘴个数进行了考察,结果表明,温度控制在230℃左右操作比较适宜,二氧化碳参与反应对甲醇合成较为有利,合成气流量在22.4 L/min以后时空产率几乎不再增加,增加浆料循环量和采用对置式二喷嘴或四喷嘴比单喷嘴时空产率和出口甲醇体积分数都有所增加。由结果可知,利用喷嘴雾化和液体对撞可以显著地增强气液传质从而达到增加液相甲醇合成时空产率的目的。     

径流式尿素合成塔的发明与应用

分析了第1代尿素合成塔——轴流型尿素合成塔存在严重返混问题的原因以及返混造成的后果;论述了第2代尿素合成塔——径流式尿素合成塔的结构形式、工艺特点和生产运行数据;阐明了用径流式塔板改造轴流型尿素合成塔在塔型改造和节能减排方面的优势。     

Investigation of multiphase hydrogenation in a catalyst‐trap microreactor

BACKGROUND: Multiphase hydrogenation plays a critical role in the pharmaceutical industry. A significant portion of the reaction steps in a typical fine chemical synthesis are catalytic hydrogenations, generally limited by resistances to mass and heat transport. To this end, the small‐scale and large surface‐to‐volume ratios of microreactor technology would greatly benefit chemical processing in the pharmaceutical and other industries. A silicon microreactor has been developed to investigate mass transfer in a catalytic hydrogenation reaction. The reactor design is such that solid catalyst is suspended in the reaction channel by an arrangement of catalyst traps. The design supports the use of commercial catalyst and allows control of pressure drop across the bed by engineering the packing density. RESULTS: This paper discusses the design and operation of the reactor in the context of the liquid‐phase hydrogenation of o‐nitroanisole to o‐anisidine. A two‐phase ‘flow map’ is generated across a range of conditions depicting three flow regimes, termed gas‐dominated, liquid‐dominated, and transitional, all with distinctly different mass transfer behavior. Conversion is measured across the flow map and then reconciled against the mass transfer characteristics of the prevailing flow regime. The highest conversion is achieved in the transitional flow regime, where competition between phases induces the most favorable gas–liquid mass transfer. CONCLUSION: The results are used to associate a mass transfer coefficient with each flow regime to quantify differences in performance. This reactor architecture may be useful for catalyst evaluation through rapid screening, or in large numbers as an alternative to macro‐scale production reactors. Copyright © 2008 Society of Chemical Industry     

丙烯氯醇化反应过程的模型化

将单塔自然液相循环的丙烯氯醇化反应器视为两个串联的鼓泡塔 ,在两塔分别进行溶氯和氯醇化反应 .在对反应机理和宏观动力学进行探讨的基础上 ,建立了反应器的一维定态模型 .通过流程模拟 ,研究了操作参数对反应结果的影响 .结果表明 ,所建立的一维定态模型能正确描述重要操作参数的影响规律     

装配水平筛板的气升式反应器中气液传质特性的数值模拟

利用Turbulent–Lehr组合模型对装配水平筛板的气升式反应器进行了计算流体力学(CFD)模拟,研究水平筛板对气含率、气泡直径、体积传质系数(kLa)和气液流速的影响。结果表明,筛板对气相的囤积作用和对液相的阻碍作用增加了反应器的整体气含率。筛板对气相的二次均布作用减弱了筛板和液面之间区域的气泡聚并过程,筛板筛孔对气泡的破碎作用产生了大量小于初始直径的气泡,增加了气泡比表面积(a);筛板对液相的阻碍作用提高了筛板附近的气–液相流动速度差,从而提高了该区域的液膜传质系数(kL),强化了反应器内的气液传质效果。     

尿素合成均相反应理论的提出、实现和应用

系统论述了尿素合成过程的机理,详细讨论了尿素合成塔中的混合过程和反应过程,重点针对水溶液全循环法尿素合成工艺中存在的主要问题进行了客观评价,指出了目前普遍存在的工艺缺陷,给出了可行的解决方案。利用本文提出的"均相反应理论",有望对尿素合成的理念带来全新的认识,对于传统的工艺设计带来全新的改变,达到提高反应效率和节约能源的目的。     

Micromixing in a gas–liquid vortex reactor

The gas–liquid vortex reactor (GLVR) has substantial process intensification potential for multiphase processes. Essential in this respect is the micromixing efficiency, which is of great importance in fast reaction systems such as crystallization, polymerization, and synthesis of nanomaterials. By creating a vortex flow and taking advantage of the centrifugal force field, the liquid micromixing process can be intensified in the GLVR. Results show that introducing a liquid into a gas-only vortex unit results in suppression of primary and secondary gas flow. The Villermaux–Dushman protocol is applied to study the effects of the gas flow rate, liquid flow rate, and liquid viscosity based on a segregation index. Based on the incorporation model and reaction kinetics, the micromixing time of the GLVR is determined to be in the range of 10⁻⁴ ~ 10⁻³ s, which is comparable to the highly efficient rotating packed bed and substantially better than a static mixer.     

气液混合式撞击流反应器流场特性数值模拟

撞击流反应器具有高效传质和相间强相互作用等优点,在工业上被广泛应用。基于传统撞击流反应器构建了新型二路加速管同轴对置撞击流反应器,进行了以空气为连续相、液态水为离散相的流场混合特性模拟,分析了不同气相流速下气液高速混合流动过程,研究内部流场速度、压力分布及颗粒直径与停滞时间的变化特性。结果表明,流场分布关于撞击面对称,且驻点处压力、速度波动最剧烈。随初始气相速度增加,流场速度呈先平缓上升再缓慢下降,后急剧下降的趋势;流场压力呈先平缓下降再缓慢上升再急速上升,以M型双波峰逐渐趋于重合的趋势,且驻点处压力值非线性增加。当气相初始速度uout =30 m/s, uin =15 m/s时,撞击区域的速度梯度与压力梯度最大,湍动能最强;液滴在反应器中的平均直径最小、滞留时间较长,且明显优于传统反应器。