复杂反应的反应-分离集成的研究

对复杂反应体系的反应-分离集成问题进行了研究。以Denbigh反应为例,运用遗传算法对反应-分离循环的复杂流程结构进行了优化设计,分析了工艺参数对流程结构的影响。计算结果表明：对含中间产品的复杂反应体系,存在反应-分离循环圈的现象;反应、分离之间的相互影响主要集中在反应-分离循环圈内。反应-分离含有成流程结构和最佳工艺条件不仅与反应动力学关,而且与反应器投资和分离难易程度有关。不同的反应或分离费用可能对应不同的反应-分离集成流程。     

海水淡化集成系统的模拟与优化

海水淡化系统的集成与优化是提高能源利用效率,降低淡化成本的有效途径.本文提出了多级闪蒸(MSF)与反渗透(RO)的2种集成工艺,以年度总费用最小为目标函数,采用改进的遗传算法进行求解,探讨了不同进料浓度、不同淡水水质要求对2种工艺结构的影响,给出了不同条件下的最优流程结构:当海水浓度大于40000mg·L-1时,宜采用RO-MSF结构.低于40000 mg·L-1时,采用MSF-RO结构;当出水水质要求高时采用RO-MSF集成结构优于MSF-RO集成结构;而当出口淡水水质要求低时,宜采用RO-MSF集成系统.     

采用面向对象思想开发化工分析系统

采用面向对象的思想设计开发了化工模拟分析系统。借助面向对象在开发大系统上的优越性强化了化工过程模拟的系统分析功能 ,克服了传统的面向过程思想在实现系统分析时的种种弊端 ,使系统结构更合理 ,开发和维护更方便。     

正渗透过程中水和离子在碳纳米管中的传递行为研究

利用分子动力学模拟探究了在不同尺寸单壁纳米碳管(例如:CNT(6,6)、CNT(7,7)、CNT(8,8)、CNT(9,9)、CNT(10,10)、CNT(11,11)等)所构筑的正渗透膜中,以不同浓度氯化钠溶液(例如:2.5、3.75、5 mol·L-1等)作为汲取液时,水和离子的正向和反向传递行为。模拟得到水通量随时间的演变情况以及汲取液中离子在纳米碳管膜中的正向和反向运动轨迹等。模拟结果表明,随着纳米碳管直径的增加,水通量随时间的变化趋势主要与管径以及水分子在管中的扩散速率有关,而汲取液中离子的反向传递则取决于膜两侧的浓度差以及离子在管口处所面对的能垒。     

钢球在液体中振动磨损量的研究

润滑和磨损特性一直为机械工业所密切关注。通过振动式混合机对镀锌钢球在液体中的振动磨损实验，研究了磨损量和润滑油特性之间的关系。分别选用聚四氟乙烯（PTFE）和不锈钢两种小瓶，选用合成润滑油等四种液体，在不同温度下进行钢球的振动磨损实验，测得相应的磨损量。磨损量采用差重法获得，采用标准砝码调零的称量方法来提高差重法的准确性。从钢球在润滑油中运动的角度结合流体力学理论推导了磨损量与润滑油特性的关系；根据此关系对使用聚四氟乙烯小瓶和不锈钢小瓶得到的实验数据进行了关联，发现使用不同的小瓶时小球在润滑油中的运动规律是一致的。此外，所提出的磨损实验方法可用于润滑油润滑性能的评定。     

联立方程法模拟多循环流程的新解算策略

<正>化工过程的模拟算法有三类:序贯模块法、联立方程法和联立模块法.序贯模块法已很成熟,应用颇广,国内外通用软件多用此法.但它也有局限性,如难以用于多循环复杂流程的模拟,难以处理设计型、控制型模拟问题等.为克服这些不足,展开了联立方程法等的研究.如进行了SPEEDUP、ASCEND、QUASILIN等软件的开发.由于涉及大型非线性方程组,其求解算法的优劣是此类算法成败的关键.目前人们已对一些典型问题考察了牛顿法及各种拟牛顿法的适用性,在算法取舍和改进方面取得了一些进展,但要获得有效而通用的算法还有许多工作要做.目前,用联立方程法进行实际过程模拟的例子较少,在微机上进行有关研究未见报道.作者从我国微机较为普及这一实情出发,在微机上进行了联立方程法的研究.针对一个具体的多循环复杂流程的模拟与分析问题,提出了一个新的联立方程法解算策略:部分解耦加速牛顿法.     

氯化亚铁生产高品质氧化铁红的工艺研究

以氯化亚铁晶体为原料,在氧化氛围的固定床反应器中高温反应制备高品质的氧化铁红。主要研究了氧化温度和反应时间对产物的物相、纯度、色相、吸油量和粒径的影响,并讨论了氧化温度与氧化时间的关系。通过实验得到了制备高品质氧化铁红的最佳工艺条件：氧化温度为400 ℃,氧化时间为60 min。在此条件下得到的产物纯度为99.5%,色相纯正鲜艳,粒径为100~150 nm,吸油量为0.241 g/g。通过研究氧化温度与反应时间的关系,证明温度升高所需要的反应时间相应变短,即反应过程具有时温等效性。     

混合整数非线性规划法求解多组分复杂体系相平衡问题

基于Gibbs自由能最小化原理,提出一种求解多组分复杂体系相平衡问题的混合整数非线性规划(MlNLP)方法.通过建立MlNLP模型,将相平衡计算问题转化为有约束的双层最优化问题,内层用来计算给定相组合结构下的平衡组成,外层则是搜索最优的相组合结构,整个求解过程通过遗传算法来实现.所建立的方法只需要求解最小化问题,就可以同时给出多相平衡时存在的相数、相态及各相组成.以苯-乙氰-水和甲醇合成两个体系的相平衡计算为例,结果表明该方法是可行和有效的.     

基于溶解度参数的界面张力分子模拟

介绍耗散粒子动力学(dissipative particle dynamics,DPD)模拟的基本原理和基于粒子数计算液液界面张力的溶解度参数法(WSG法).计算13组物系的模拟表明,WSG法不适用于界面张力较小的体系.因而提出修正方案,即取粒子数小于1,计算结果令人满意.     

应用遗传算法求解多相化学反应体系的相稳定性及平衡组成

基于吉布斯自由能最小法原理,研究用遗传算法求解复杂化学体系的平衡问题。将相数和相态未知体系的平衡计算问题分解为两步最优化问题:假定相态数目下的吉布斯自由能最小化问题和相稳定性判据问题。通过序贯加入新相和用遗传算法交替求解两个最优化子问题,可得到最终体系的相数、相态和平衡组成。对合成甲醇和酯化反应两个多相复杂体系进行了的计算,结果验证了本研究方法的有效性。