PX氧化反应-结晶-精馏耦合过程模型

PX氧化是一个气液固三相复杂反应过程,反应同时伴随着吸收、蒸发、放热、结晶等多种耦合的物理化学效应,反应器采用反应段(下部)与精馏段(上部)一体化结构.在已有工作基础上,全面考虑了反应、传递、结晶、精馏多种过程之间的耦合作用,建立了氧化反应器的综合数学模型.模型给出了反应动力学、相平衡、流动与传递、结晶动力学等各类模型与参数的计算方法,计算结果与工业现场数据吻合.通过模型模拟考察了各工艺条件对反应器操作性能的影响,提出了工业装置改造和优化的方向与措施.     

PX氧化反应器-结晶器串联过程的数学模型

在对二甲苯（PX）氧化反应器研究的基础上，建立了考虑结晶器中的反应、蒸发、杂质扩散等过程的反应器-结晶器串联的数学模型。模拟表明，该模型计算结果与工业实测数据吻合。串联操作在催化剂用量、燃烧消耗、产品收率等方面均优于单一反应器；通过提高结晶器温度。强化结晶器氧化作用，并调整氧化反应器和结晶器的负荷分配，可以达到增产效果。     

DNTF合成反应器的模拟与设计

对DNTF合成氧化反应器进行了模拟和放大设计.根据反应体系的动力学特性和设备的传递特性,对反应器进行基础参数计算,确定了反应器的结构参数:如反应器体积、搅拌方式及转速、传热面积和换热方式等技术参数.将反应动力学模型和反应器热量传递结合起来,计算反应器的放热速率和热负荷,考察和分析反应器的能量和热量平衡,及反应器温度的波...     

汽油添加剂乙基叔丁基醚(ETBE)的复合过程制备

利用国产固体酸催化剂,以低浓度乙醇及丙烯氧化副产品叔丁醇为原料,用反应精馏与膜分离相耦合的高新技术,直接制取高效无污染汽油添加剂乙基叔丁基醚（ETBE）。研究了不同种类催化剂对反应的影响,建立了反应动力学模型。考察了中空纤维膜除水的能力以及反应膜分离耦合效果。比较了反应精馏以及反应精馏与膜分离耦合后目的产品的得率。经有关部门鉴定,用该工艺生产的乙基叔丁基醚对提高汽油辛烷值的效果优于同类产品甲基叔丁基醚（MTBE）。     

背包式酶催化反应精馏制备丁酸丁酯模拟优化

提出了背包式酶催化反应精馏合成丁酸丁酯的新工艺,将酶催化反应转移到塔外,优化了丁酸丁酯的生产过程。首先,进行丁酸乙酯与正丁醇的酯交换反应动力学实验,建立反应动力学模型,并验证该工艺流程中此模型计算结果的可靠性。然后,运用Aspen Plus对背包式反应精馏新工艺进行了流程模拟和优化设计,分别确定提馏段、精馏段的塔板数,回流比等主要参数。优化后的模拟操作条件为：精馏段塔板数5、提馏段塔板数7、回流比5、侧线循环总量6 kmol/h、侧反应器4个,此时正丁醇的反应转化率能达到99.85%,产品纯度为94.71%,有效减少了设备投资,为背包反应精馏的更优利用提供了理论依据和可行方案。     

反应精馏技术的关键问题分析

反应精馏是为增强反应与精馏效果而将两种单元操作进行耦合的多功能新技术。因既有化学反应又有精馏过程,反应精馏过程需考虑气液相平衡、气液质量传递、催化剂内扩散(非均相反应精馏)以及动力学等因素的相互作用,导致该过程存在定态多重性、动力学复杂性。文章系统地综述了近年来国内外科研工作者对反应精馏实验和理论的研究进展,分析了反应精馏技术工业应用中存在的关键问题,并对未来的发展方向进行了展望。     

丙烯氨氧化合成丙烯腈流化床反应器的模型拟合

基于反应动力学实验结果,分析考察了丙烯氨氧化反应的动力学行为,提出了关于反应转化率与目的产物收率的幂函数形式的拟合模型,藉此对某厂丙烯腈工业流化床反应器的操作数据进行了关联,在考虑反应器中气－固流动影响的前提下,建立了丙烯腈反应器的下述宏观数学模型：反应转化率Ｘ＝０．８３２５ｕ－０．１０５８Ｒ－０．０１６４ＮＨ３Ｒ０．２５０９Ｏ２ｅｘｐ（－０．７４５９＋３５９．７９／Ｔ）丙烯腈单收ＹＡＮ＝０．０８９６ｕ０．０３４２Ｒ０．２３３３ＮＨ３（５．８２４５ｅｘｐＲ１．１３３７Ｏ２－Ｒ４．７４４５Ｏ２）ｅｘｐ（－２．０６５１＋５２２．９８／Ｔ）模型拟合的相对误差小于１０％．     

沸腾状况下苯氯化反应宏观动力学研究

采用半连续鼓泡反应器，在氯气通入量为０．０８４０．２１ｍｏｌ／（Ｌ反应液·ｍｉｎ）、催化剂三氯化铁浓度为５．７２×１０－４～２６６×１０－３ｍｏｌ／Ｌ、反应温度为７６～１２０℃的条件下，由实验数据回归出幂函数宏观动力学方程和双膜理论宏观动力学方程式，并由双膜理论宏观动力学方程分解出苯和氯苯的本征反应动力学方程。上述方程对于建立反应器数学模型、设计工业反应器以及苯氯化反应精馏技术应用于氯苯生产有一定的参考价值。     

催化氧化1,2-二氯乙烷动力学及绝热式固定床模拟

采用实验室研发的金属氧化物修饰的分子筛催化剂用于催化氧化含1,2-二氯乙烷(DCE)的反应体系,进行动力学研究和工业规模绝热单段和多段固定床反应器模拟。采用3段控温的固定床反应器,在320～420℃宽温度范围内,0～1 244.44 g?h?mol?1进料质量空时的条件下采集DCE催化氧化反应动力学数据。通过对DCE催化氧化的反应步骤分析并结合反应产物组成,提出了将DCE及两种生成量相对较多的氯乙烯(VC)及四氯乙烯(PCE)作为关键组分、忽略了产物中微量的其它含氯烯烃的复杂反应网络,建立反应动力学模型。通过Matlab非线性最小二乘法对实验数据进行了拟合,得到了各反应的动力学参数。同时,采用拟均相一维模型模拟了间接换热和原料冷激式换热方式下,不同气体进料量和不同DCE进料浓度的转化率分布和轴向温度分布。结果表明:拟合结果与动力学实验数据吻合良好,建立的动力学模型对DCE催化氧化的反应高度适定。研究结果对DCE尾气催化氧化工业规模反应器设计具有指导意义,对于处理不同浓度的废气所需的换热方式选择具有参考价值。     

环己烷液相无催化剂的氧化动力学研究

采用搅拌釜反应器,在确认已排除传质因素对反应速率影响的情况下,研究了环己烷液相无催化剂的氧化反应动力学。应用自由基理论及最优化计算技术,从导出的8个候选动力学模型中,确定了最佳的动力学模型,它能满意地描述环已烷氧化过程。该动力学可为环己烷氧化工业生产操作条件的优化、反应器的选型及工业设计提供依据。     

Research Progress of Hybrid Distillation/Crystallization Technology

The hybrid distillation/crystallization process is successfully applied to separate azeotropes and closely boiling mixtures. This process can not only provide pure products, but also allow for significant energy savings. The research progress and industrial applications of hybrid distillation/crystallization are reviewed. Different sequences of hybrid distillation/crystallization process are presented based on the optimized design. The specific developments of each single unit, namely, distillation and crystallization, in the hybrid process are outlined. Applications of hybrid distillation/crystallization in practical cases are highlighted and analyzed. Finally, the key issues and perspectives for further research of this integrated process are illustrated.     

硝基氯苯分离提纯工艺的进展和单塔精馏-结晶工艺的推广

硝基氯苯异构物中各组分的提纯工艺经历了3次突破从间歇结晶到连续精馏,从多塔精馏到单塔精馏,成功建立单塔精馏-结晶工艺。单塔精馏-结晶工艺用于新建和改建一批1万～2万t/a的装置。提出现行4500t/a分离装置扩产节能改造方案。     

降膜结晶法在高纯硫酸制备中的应用

现行高纯硫酸生产工艺复杂、能耗大且成本高。降膜结晶法具有绿色环保、节能和工艺简单的优势。采用减压蒸馏、降膜结晶工艺对工业硫酸进行净化提纯,可以制备出达到BV-Ⅲ级的高纯硫酸。最佳工艺条件：1）通过减压蒸馏将工业硫酸中的大部分杂质除去;2）通过降膜结晶获得粗晶体,结晶条件为初始结晶温度-5 ℃、降温步长每10 min降温0.6 ℃、结晶时间80 min、料液流量20 mL/min;3）对粗晶体进行发汗提纯,发汗条件为发汗终温 6 ℃、升温速度3 ℃/h、升温方式每10 min升温0.5 ℃。该工艺在高纯硫酸的制备方面有着广阔的应用前景。     

Ultrasound‐assisted emerging technologies for chemical processes

The chemical industry has witnessed many important developments during past decades largely enabled by process intensification techniques. Some of them are already proven at commercial scale (e.g. reactive distillation) while others (e.g. ultrasound‐assisted extraction/crystallization/reaction) are on their way to becoming the next‐generation technologies. This article focuses on the advances of ultrasound (US)‐assisted technologies that could lead in the near future to significant improvements in commercial activities. The aim is to provide an authoritative discussion on US‐assisted technologies that are currently emerging from the research environment into the chemical industry, as well as give an overview of the current state‐of‐the‐art applications of US in chemical processing (e.g. enzymatic reactive distillation, crystallization of API). Sufficient information is included to allow the assessment of US‐assisted technologies and the challenges for implementation, as well as their potential for commercial applications. © 2017 The Authors. Journal of Chemical Technology & Biotechnology published by John Wiley & Sons Ltd on behalf of Society of Chemical Industry.     

基于特征选择的常减压装置模型及在计划优化中的应用

常减压装置将原油切割为不同中间产品,其作为炼油工艺的龙头装置,对炼油过程生产计划排产与效益提升至关重要。通过建立一种高精度且具有良好求解效率的常减压模型,用以求解模型关键指标实沸点（TBP）曲线,即综合考虑切割产品的实沸点（TBP）与原油TBP、流量、温度等变量影响,构建非线性方程组模型来表征输入输出间的关系;利用特征选择方法遴选相关变量（包括进料性质、相邻TBP及其二次项等）,并采用鲸鱼优化算法优化方程组系数。仿真结果表明,该多输出相互关系模型与已有文献工作相比,在兼顾求解效率基础上,常减压装置各蒸馏切割产品TBP曲线预测上有更高的精度,将此模型应用到炼厂计划优化中,与传统的悬摆切割模型对比,优化结果优于传统悬摆切割模型。     

双氧水氧化工艺安全研究策略

国内双氧水绿色氧化工艺蓬勃发展,但工艺本身危险性较高且发生过多起安全事故,严重阻碍了新工艺的开发和推广。为完善工艺安全研究、促进工艺开发,将工艺流程划分为双氧水储存系统、物料进料系统、反应系统、精馏系统等单元,对系统单元涉及的安全问题进行了阐述,总结和探讨了现有研究方法和研究成果。通过对全流程的双氧水氧化工艺中的安全问题和安全研究思路进行梳理分析,为相关工艺开发应用单位建立系统化的安全研究方法和策略、全面提升工艺安全提供建议和参考。     

Investigation of Scale Formation in Heat Exchangers of Phosphoric Acid Evaporator Plants

The primary problem in concentrating phosphoric acid is due to fouling on the tube‐side of the heat exchangers of the evaporator units. Scaling on the heat transfer surfaces occurs because of high supersaturation of phosphoric acid liquor with respect to calcium sulphate. A review of the existing literature reveals that no information is available on heat transfer and on crystallization fouling of industrial phosphoric acid solutions. In this investigation, the solubility of different calcium sulphate types in phosphoric acid solution was studied and its dependency on acid concentration and temperature was investigated. A large number of fouling experiments were carried out in a side‐stream of a phosphoric acid plant at different flow velocities, surface temperatures and concentrations to determine the mechanisms, which control the deposition process. After identifying the effects of operational parameters on the deposition process, a model was developed for prediction of fouling resistances. The reaction of calcium sulphate crystallization followed a second order rate with respect to the supersaturation. The activation energy evaluated for the surface reaction of the deposit formation was found to be 57 kJ/mol. The predicted fouling resistances were compared with the experimental data. Quantitative and qualitative agreement between measured and predicted fouling rates is good.     

MINLP‐Optimierung des Hybridverfahrens Destillation/Schmelzkristallisation

The hybrid separation process distillation/melt crystallization offers a cost wise attractive alternative compared to conventional distillation processes. In this work, the systematic and cost optimal design of this combination process is considered. The focus is on the optimal choice of operating and structural degrees of freedom.     

由直链不饱和脂肪酸异构制备支链脂肪酸的研究进展

介绍了直链不饱和脂肪酸制备支链脂肪酸的研究现状,综述了脂肪酸异构机理,异构催化剂如白土催化剂、沸石催化剂,催化剂的筛选原则,着重讨论了各种常用沸石对于脂肪酸异构反应不同的影响以及现有的合成工艺。分析了脂肪酸的分离技术,包括精馏分离法、溶剂结晶法、尿素包结法、超临界流体萃取法的优缺点,指出沸石催化生产支链饱和脂肪酸的关键问题是需要解决混合脂肪酸作为原料反应的选择性问题,其相关的基础性工作,如更明确的反应机理和催化剂结构参数对反应的影响,仍是将来的研究方向。