絮凝反应池中流体的CFD模拟及应用性能

絮凝反应是原水预处理工艺(混合-反应-沉淀)的重要环节,对整个工艺过程的水处理效果影响极大。本文针对絮凝反应过程中絮体颗粒生长所需的水力学条件,采用计算流体力学(CFD)软件分析了所设计搅拌絮凝反应池运行的可行性,通过控制絮体颗粒生长的流场,使絮体在其中可以生长至合适的尺度。研究结果表明,采用优化之后的反应设备,可以节约絮凝剂用量约20%,降低了生产费用,避免过量絮凝剂对水体造成的二次污染,并且提高了出水效果。     

前置烧焦式催化裂化装置稳态模拟:再生器取热器负荷对过程的影响

应用本文作者课题组开发的前置烧焦式催化裂化装置过程模拟平台,对某工业装置进行现场条件下的稳态模拟,并完成全装置模型的校正及验证。在此基础上,模拟分析了再生器取热器负荷对该装置操作产生的影响。模拟结果显示,改变再生器取热器的负荷,能够有效调节两器热量平衡,在确保工艺范围不超限的前提下提高装置剂油比,原料油转化率提高,装置产品分布得到有效调节,但是使得密相床再生器密相区床层温度降低,从而影响再生器的再生效果,不利于提升管进口再生催化剂初始活性的提高。     

横向流动对槽式液体分布器孔口出流的影响

以CFD模拟为工具,对槽内横向流动对孔口出流的影响进行了研究。研究结果表明:孔口的流量随着槽内横向流速的增加而减少。另外,研究结果还表明液位越低、孔口直径越小,孔口出流越容易受到横向流动的影响。对于处理量较大的槽式液体分布器,横向流动有可能导致大规模不良分布。因此,应对液体在分布器内的流动特性进行系统的研究,以避免形成大规模不良分布。     

溶剂萃取法修复石油污染土壤

对溶剂萃取法修复石油类污染土壤的新技术做了较为全面的概述.首先,介绍了溶剂萃取技术的概念、机理和适用范围;其次,介绍了包括有机溶剂、表面活性剂、环糊精、超临界流体在内的萃取剂的研究进展;再次,阐述了影响溶剂萃取效率的因素和溶剂萃取的工艺条件;最后,对溶剂萃取技术的研究和应用做了展望.     

均四甲苯静态结晶动力学研究

均四甲苯与其同分异构体沸点相近、熔点相差较大,不适合采用精馏精制,而宜采用熔融结晶方法进行分离。在考虑固液相界面温度随冷剂温度变化的前提下,采用解析迭代法研究均四甲苯熔融结晶动力学并设计实验进行验证。利用非线性最小二乘法对等温实验数据进行拟合得到不同冷剂温度下的组合动力学参数,并通过多项式拟合得到了组合动力学参数随冷剂温度的变化关系。将其应用于模拟非等温结晶过程的晶体生长,计算结果与实验数据基本吻合,表明该模型能很好地预测晶层生长过程。     

用于反应精馏过程可行性分析的立体图解法

开发了一种用于反应精馏可行性分析和概念设计研究的新方法—立体图解法,该方法创新之处在于温度参数的加入,解决了传统判断方法中无法考虑温度因素的难题.立体图解法依据研究体系的气液相平衡方程和反应平衡方程得到泡点曲面和反应平衡曲面,进而得到精馏边界及反应精馏曲线.依据目标产物的质量分数在立体图中画出反应精馏路径,分析体系反应精馏过程的可行性,同时得到初步概念设计的相关信息,如反应精馏是否需要精馏段和提馏段、反应精馏过程可行的进料组成范围、进料位置等.以假定的通式化三元反应体系阐述立体图解法的应用方法及普适性.通过与传统平面图解法的对比,得出该立体图解法能够更加准确地计算反应精馏过程可行的进料组成范围.     

液相流动方式对波纹规整填料性能的影响

根据液相在波纹规整填料片上呈现渗流、膜状流等不同的流动方式,选择5种不同的波纹规整填料对其流体力学和传质性能进行研究,以探究液相在波纹片上的流动方式对波纹规整填料性能的影响.研究结果表明,液相呈渗流流动的泡沫碳化硅波纹规整填料(SCFP型)有利于液体横向扩散和液膜均匀分布,当液相喷淋密度和气相F因子均较小时,其压降最低,传质效率最高;液相主要呈渗流流动、兼有膜状流动的双层错孔丝网填料(DMⅢ型)有利于波纹片两侧液体交换,强化液体在流动过程中的扰动,其压降及传质性能略逊于SCFP型填料;液相主要呈膜状流动的BX型、DMⅠ型及DMⅡ型填料波纹片表面液膜较厚,横向扩散能力差,其传质效率低于SCFP型和DMⅢ型填料.研究揭示了依靠渗流作用的波纹规整填料具有较好的应用性能,为波纹规整填料的进一步发展开拓了新思路.     

泡沫碳化硅陶瓷波纹规整填料的全生命周期成本评价

利用全生命周期成本理论（LCC）方法,对新型泡沫碳化硅陶瓷波纹规整填料（SCFP-SiC）和传统的金属波纹板规整填料（SCMP）从原材料采购、填料生产以及使用的整个生命周期进行经济评价比较。结果表明,SCFP-SiC填料的生产成本相比SCMP填料的生产成本偏高,但SCFP-SiC填料生产成本受原材料价格波动影响较小;在使用阶段,无论是降低塔高从而降低固定成本方面,还是降低回流比从而降低可变成本方面,SCFP-SiC填料均具有总成本优势。另外综合新型SCFP-SiC填料所具有的超强耐腐蚀性能,未来使用新型泡沫碳化硅陶瓷波纹规整填料替代传统金属波纹板规整填料具有明显的经济性优势。     

油水乳液中水合物法分离甲烷/乙烯生成动力学

低碳烯烃的分离在石化行业有着重要意义。使用恒容的釜式反应器进行了水合物法分离甲烷和乙烯混合气动力学实验,并研究了不同温度和乳液用量对于水合分离效果和生成动力学的影响。在温度为273.35 K、100 ml乳液用量条件下,混合气中乙烯含量从34%降至9.97%,回收率达到90.36%,温度越低、乳液量越多,乙烯回收率越高。提出了一套以逸度差为推动力的动力学模型,能够较好地拟合实验数据,同时根据参数能够较好地预测实验结果。     

热耦合精馏工艺的模拟

为了进一步了解热耦合精馏工艺的适用范围,同时寻找其中经济性较优的工艺流程,本文利用Aspen Plus流程模拟软件,针对相对挥发度依次递增的四组二元物系(苯-氟苯、苯-正庚烷、苯-甲苯、苯-氯苯)分别开展了常规精馏和4种热耦合精馏工艺(热泵精馏塔、理想内部热耦合精馏塔、内部热耦合精馏塔简化构型、差压热耦合精馏塔)的模拟研究,过程优化的目标函数为年均总费用最低。通过优化结果的对比可知,热耦合精馏工艺在分离相对挥发度较小的物系时能耗相对较低,经济性相对较好,其中又以热泵精馏塔和差压热耦合精馏塔的效果最为显著;而在相对挥发度较大的物系分离中,常规精馏则是较为合适的工艺选择。此外,随着投资回收期的减小,热耦合精馏工艺相对于常规精馏工艺的优势也有所下降。