醋酸乙烯聚合反应系统热失控与安全泄放

醋酸乙烯聚合过程操作不当会发生热失控,导致暴聚,安全泄放能力是防止聚合反应釜发生超压事故的关键。为此,利用VSP2绝热量热仪,针对冷却失效、引发剂量大、甲醇溶剂进料量低等主要危险情景开展醋酸乙烯聚合失控实验研究,计算反应釜安全泄放面积。通过对比不同温升速率、压升速率、反应温度下的TMRad等失控反应特征数据发现,引发剂量过大的工况为最危险情景;在65℃时,反应压力曲线基本闭合,确定反应体系为温和型蒸气系统。采用Leung法和平衡速率模型进行了安全泄放量、泄放能力计算,并利用校正系数Kc、流量系数Kd进行安全泄放面积校正,获得了反应釜的最小安全泄放面积。     

苯乙烯热聚合搅拌反应器的数值模拟

为了解聚合反应过程的传热规律和反应现象,以苯乙烯热聚合搅拌反应器为研究对象,通过计算流体力学(CFD)方法对苯乙烯热聚合反应的动力学模型进行耦合,建立该反应器的三维非稳态模型。通过UDF添加组分输运方程源项和能量方程源项,研究强放热反应体系热点分布及发展历程。重点考察物料黏度、搅拌速度对聚合反应器内速度场和温度场分布的影响。结果表明:物料黏度的增加,阻碍了远离搅拌桨区域内物料的对流传热,易在反应器顶部形成局部高温;提高搅拌速度可以使反应器内温度分布更加均匀,但会加剧聚合反应,造成反应器内平均温度升高。研究结果为揭示典型化工过程系统热失控的演化机理,预防热失控反应的发生提供了理论依据。     

化学反应失控的紧急泄放

介绍了６０ 年代以来化学反应失控紧急泄放的研究状况,着重从研究方法、设计模型和实验方法等方面,对现有研究成果进行了评述。     

苯乙炔选择性加氢制备苯乙烯及其本体聚合反应的研究

在Lindlar催化剂作用下通过苯乙炔选择性加氢反应制备苯乙烯,研究了催化剂用量、氢气量和反应压力对苯乙烯产率的影响。其最佳反应条件为:Lindlar催化剂用量为20%,氢气量为100%,压力为40~60 k Pa。在此条件下,加成产物的苯乙烯含量为96.7%。其次,研究了聚合温度、聚合时间以及引发方式对苯乙烯本体聚合产率和分子量的影响,确定了160℃热引发本体聚合6~7 h为最佳聚合条件。最后,以氢气量为95%的优化条件得到的加成产物为原料,对本体聚合反应进行了验证。结果表明,苯乙烯转化率为97.2%。     

改进苯乙烯聚合反应动力学实验装置的研究

介绍了一种新型膨胀计法测定聚合物反应速率的动力学实验装置,改变了传统的以组合型实验装置为对象的实验教学手段,通过改进后的仪器进行实验教学,简化了操作过程,提高了测量精度,节约了教学时间,取得了良好的教学效果。     

TEMPO／BPO引发苯乙烯聚合反应的研究

由三丙酮胺经改进的Ｗｏｌｆ－Ｋｉｓｈｎｅｒ还原反应首先合成了２,２,６,６－四甲基哌啶,再参照Ｒｏｚａｎｔｚｅｖ报道的方法将２,２,６,６－四甲基哌啶氧化制备了２,２,６,６－四甲基哌啶－１－氧稳定氮氧自由基（ＴＥＭＰＯ）,研究了ＴＥＭＰＯ的存在对过氧化苯甲酰引发苯乙聚合反应的影响,分子量分布指数（ＭＷ／Ｍｎ）为１．１９－１．３５的窄分散的聚苯乙烯。     

纤维素热裂解反应机理数值模拟

A detailed mechanism analysis of cellulose pyrolysis was carried out according to the previous experimental results. On the basis of the Brodio-Shafizadeh model, a modified two-stage model was proposed to simulate the formation and decomposition of active cellulose (AC) and several main organic compounds, such as levoglucosan (LG), hydroxyl-acetaldehyde (HAA), acetol and furfural etc. During pryolysis, the temperature rise of cellulose can be divided into three stages. In the second stage, cellulose undergoes a main decomposition process in which the reaction temperature remains rather low because of the endothermic cracking of glucosidic bond of AC during the formation of LG. The components density of bio-oil, including LG and other competitive compounds, increased rapidly with the increase of temperature during the first stage. However, in the main decomposition process, LG density in bio-oil had an obvious decrease, while the competitive products appeared to increase gradually, which means the ring-opening and reforming reaction of pyranoid ring are superior to LG formation in high temperature.The secondary reaction of volatile components occurs largely in gaseous phase rather than in the solid phase. Short residence time of volatile materials in high temperature region will be advantageous to a high production of LG,which may otherwise decompose quickly under high temperature. An optimum yield of LG could be obtained when radiant source temperature is in the range of 730---920K and gas residence time is less than 1 s. In addition, the reaction temperature has a stronger effect than gas residence time on the formation of HAA, acetol, formaldehyde and furfural etc.     

氯乙烯聚合反应紧急终止系统的安全可靠性设计

介绍了氯乙烯聚合工艺中,气体和液体紧急终止剂加入系统的工艺设计,从安全性和可靠性方面分析了紧急终止剂加入系统设计中需要考虑的要点,提出了安全仪表控制系统中紧急终止剂加入系统的设计要求。     

磷矿石热态反应过程的数值模拟

使用Fluent软件对锥形流化床反应器中的热炭还原磷酸钙过程进行了数值模拟。着重考察了速度场、各组分浓度分布和温度场,发现生成的P2O5浓度在出口处呈M型分布,并且CO2和P2O5两种氧化产物的生成区域有所不同。另外,反应器的柱形区域能够利用速度和温度涡流的特点将氧化还原反应分割开来,避免了反应之间的干扰。结果证明了利用该装置热炭还原磷酸钙制备五氧化二磷是可行的。     

天然气水合物热采数值模拟研究

天然气水合物是一种重要的新型能源。在数值模拟方面,目前国内还没有较完善的天然气水合物注热开采数值模拟软件。本文在调研了国内外关于天然气水合物开采的数学模型的基础上,建立三维三相五组分水合物注热开采数学模型,模型中特别考虑了盐这种抑制剂对水合物分解的影响。模型中包含:各组分质量守恒方程,能量守恒方程,水合物分解动力学方程;考虑了气水两相渗流过程、热对流、热传导,更兼顾考虑了水合物层与盖底层的热交换的影响,使模型更完善。     

橡胶辅助热压印成型数值模拟

采用橡胶代替传统下模具,压印形成壳状结构的制品。通过单轴拉伸实验确定了各硬度橡胶的材料参数,以及确定了其橡胶本构模型为Mooney-Rivlin模型,并确定了聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）材料模型为广义Maxwell模型。利用有限元仿真软件ANSYS模拟其成型过程,研究了在温度、压力和橡胶硬度对PMMA成型过程的影响,仿真结果表明,随着温度升高、压力的增大,微沟道成型深度增大。橡胶硬度越小,成型效果越明显,但成型制品的厚度均匀性会受到影响     

连通孔道复合材料热性能的数值模拟

针对合金基复合材料分析中陶瓷骨架内存在广布随机不等直径孔道这一现状,采用Fortran语言编写了能生成含随机分布孔道陶瓷骨架的几何模型的程序,结合ANSYS有限元软件分析了孔道的体积分数、尺寸大小以及分布形态对合金基复合材料的热性能的影响,同时预测了室温条件下该材料的等效弹性模量与等效热膨胀系。     

基于数值模拟的新型热喷嘴加热器的热性能分析

设计了一种新型喷嘴加热器,为研究其热性能,运用有限元分析软件ANSYS Workbench对喷嘴主体结构的加热过程进行了热平衡分析。模拟结果表明,该新型喷嘴加热器加热均匀,加热效率较高,具有良好的热性能,有利于稳定喷嘴热平衡精度和提高注塑产品质量。     

基于VSP2的放热反应失控紧急泄放特性

基于VSP2绝热量热仪,通过增加泄放物收集罐、快速响应气动阀及泄放孔板,开展了放热反应失控泄放实验,详细探讨了输入热功率、初始填充率、泄放压力、泄放直径以及反应物发泡性对泄放能力及泄放物质量的影响。结果表明:二相流泄放能力随输入热功率增大而降低,随初始填充率增大先增大后减小,随泄放压力增大先快速降低后缓慢增加,随泄放直径增大而增大。泄放物质量随输入热功率、初始填充率、泄放压力和泄放直径的增大而增大。发泡性材料能显著降低泄放装置的泄放能力,但能增大泄放物质量。     

液滴碰撞倾斜热壁面数值模拟研究

为了研究液滴碰撞复杂热壁面过程中液滴的铺展特性和传热特性,文中基于FTM(Front-Tracking Method)方法对液滴碰撞倾斜固体热壁面过程进行了模拟研究,通过改变壁面倾斜角度、表面张力系数σ,从压力场、流场、惯性力、表面张力等角度对换热现象进行分析和研究。结果表明:液滴撞击倾斜壁面时,在液滴下滑方向一侧三相点处热流密度取得最大值;壁面倾斜角度越大,液滴铺展程度越低,传热减弱;σ影响液滴中后期的铺展特性,σ越大液滴最大铺展系数越小,且回缩越迅速;由于传热大部分发生在液滴碰撞壁面初期铺展阶段,所以σ对液滴与壁面间传热特性影响较小。     

碳热还原合成碳化硅过程的数值模拟

为揭示碳化硅合成过程中能量及物质扩散机理,从而为碳化硅的提质增产奠定理论基础,采用数值模拟的方法对碳化硅合成过程中的温度场、压力场、气体流动规律进行模拟研究。结果表明,随着合成时间的延长,炉内热量呈辐射状向外扩散,合成炉内气体呈现三维多向流动特性,反应进行到24 h时CO气体流量达到最大,而此时由于炉底透气性差的原因,致使炉底部压力高于其余位置,最大可达1.525×101 k Pa,此时可加入少量木屑以增加炉底透气性来改善因压力过高所造成的喷炉事故。模拟结果得到了生产实践验证。     

乙烷热裂解自由基反应机理的综合数值模拟

通过对目前烃类热裂解自由基机理研究方法所存在问题的剖析,提出了将分子模拟和自建的一维工艺数学模型模拟计算相结合的速度快,结果详细的新的研究方法。并以乙烷热裂解自由基反应机理的研究为例进行了论证。结果表明,乙烷的链引发反应主要以断C—C键为主,链传递反应主要以氢自由基与乙烷生成乙基自由基和氢气、乙基自由基分解生成乙烯和氢自由基为主反复循环进行;链终止反应主要以2个氢自由基生成氢气为主;该方法的计算结果与传统方法有较大的不同,为烃类热裂解提供了一个新的研究方法。     

CFD技术对室内热环境的数值模拟

采用CFD技术中的Fluent软件对某建筑物室内冬季采暖热环境进行了数值模拟,通过对不同热源温度下,室内不同高度处温度场的分析,提出了满足规范要求和人体舒适度要求的热源温度.为相关系统的采暖设计提供了参考.     

新型的聚合反应装置及其技术

本文介绍了聚合反应装置的类型和作用。重点论述了新型聚合反应装置的结构、特点及其应用,指出了聚合反应装置的技术发展方向。     

单裂隙热储热流耦合数值模拟分析

为探究影响增强型地热系统(EnhancedGeothermalSystem,EGS)高效运行的各项因素,以单裂隙热储为研究对象,基于裂隙岩体热流耦合数学模型,对单裂隙下EGS热流耦合进行数值模拟,利用有限元软件COMSOL实现对裂隙岩体温度场与渗流场的耦合求解,分析热储层内渗流、温度的分布规律,以及基岩渗透率、热传导系数等岩体热物性参数变化;裂隙宽度、裂隙流流速、开采时间等基本计算参数变化对裂隙岩体渗流与传热的影响,得出在一定范围内基岩渗透率与热传导系数增大会使系统运行寿命提高,裂隙宽度及裂隙流流速对热开采效率的影响呈现正相关性。