反应精馏过程耦合强化技术基础与应用研究述评

反应精馏技术是过程强化概念在化学工业成功应用的典范。由于反应与精馏耦合的高度复杂性和非线性,反应-精馏相互影响机制、耦合方式及其过程能效调控与优化成为制约该技术广泛应用的关键科学问题。综述了近二十年来国内外反应精馏技术从基础研究到工业应用的概况,包括反应精馏过程的可行性分析与概念设计方法、稳态模拟过程优化与动态模拟控制策略设计、兼具催化反应与气液传质的高效内构件开发以及反应精馏在各领域的应用。探讨了目前制约反应精馏广泛应用关键问题的解决方法与途径,阐明了普适性的反应精馏过程开发方法,总结了基于反应精馏过程耦合的新型过程强化技术,指出了反应精馏技术的发展趋势。     

双再沸器间歇萃取精馏的过程研究

This paper proposes a modified operation mode of batch extractive distillation with two reboilers.The separation of ethanol and water using as ethylene glycol is well done to validate the feasibility of this mode.The pilot-plant experimental data under the identical operational conditions between the regular mode and the modified mode are in particular discussed.The studied results prove more practical advantages of the modified mode over the regular mode such as easier operation control,more flexibility and higher separation efficiency etc.So it supplies certain guidance for the industrial application of batch extractive distillation process.     

天津大学蒸馏技术与传质理论研究

列举了一些天津大学推广新型填料塔技术的成功范例。总结了当前新蒸馏技术：包括添加物蒸馏、反应精馏、催化精馏、吸附精馏、膜蒸馏、分子蒸馏和动态精馏新型蒸馏技术的基本原理、特点以及天津大学在这些方面的最新进展。着重介绍了天津大学蒸馏传质理论方面取得的研究成果,总结蒸馏过程模拟计算的3种混合模型,并论述了蒸馏过程的传质动力学。最后展望了蒸馏工程学科的发展方向。     

新型塔板技术及应用

介绍了近期国内外塔板技术的发展和应用情况。文中还就国内开发研制的各类条阀的性能和塔板参数选择给出了扼要的分析。     

一种处理含重金属离子电镀废水的新工艺

研究了用微电解-生物膜法复合工艺处理含重金属离子和氰离子的工业电镀废水,并与单一生物膜法处理进行了比较。结果表明,单一生物膜法对废水中的Zn2+、Cr6+和CN-的去除率分别为 50 5%、99 99%和95 8%。以不锈钢材料作阴、阳极,复合工艺相对于单一生物膜工艺对Zn2+、Cr6+和CN-的去除率均有不同程度的提高,最显著的是Zn2+的去除率由 50 5%提高到 72%;复合工艺最佳反应循环量和压缩空气用量分别为15~30mL/min和 0 3m3 /h。     

生物膜载体吸附剂对Cr3+的吸附动力学研究

生物膜载体吸附重金属离子是目前发展起来的一种新型废水处理方法．该文对生物膜吸附Cr^3 的行为进行了准一级动力学方程和Elovich模型方程的拟合,对吸附等温线作了测定．结果表明,Cr^3 在生物膜载体吸附剂上的吸附过程与Elovich方程有较好的拟合度(R^2=0．97466),吸附等温模型与L—F平衡方程吻合较好(R^2=0．9845)．实验中考察了pH及温度对生物膜吸附Cr^3 的影响．结果表明,pH=4～6,在室温20℃去除率可达到87％以上．     

离子液体促进溶剂萃取油砂沥青

传统水洗法和溶剂萃取法萃取油砂沥青时,存在沥青中含有沙土和残沙中含有油等缺点。为解决上述缺点,本文采用不同比例的乙酸甲酯/正庚烷复合溶剂萃取油砂沥青,研究了离子液体（1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐,[Emim]BF4）对该溶剂萃取体系的萃取率和分离洁净程度的影响。采用红外光谱仪和扫描电镜对萃取后的残沙和沥青的洁净程度进行了定性分析,并结合元素分析仪和电感耦合等离子体发射光谱仪获得萃取后残沙和沥青的洁净程度的定量结果。实验结果表明：当复合溶剂体积比为2∶3时,[Emim]BF4促使沥青回收率达到最大值94.20%,比单纯复合溶剂萃取体系的最大萃取率高7.92%;通过上述测试方法的定性和定量分析,证明了[Emim]BF4能有效解决沥青夹带沙土和残沙中含油的问题。     

提升管反应器进料段气-固两相流的CFD模拟及结构优化

 以数值计算为手段,选择合适的气-固两相流模型,对提升管反应器进料段内的气-固两相流进行CFD模拟计算。通过分析CFD模拟结果,从计算角度出发优化提升管反应器进料段结构,将混合C4进料管由直管改为环管,使催化剂颗粒分布更加均匀以保证与原料的接触,同时减少颗粒间以及颗粒与器壁间碰撞机会,减少催化剂磨损。结构优化解决了提升管反应器内催化剂破碎严重的问题,将丙烯收率由14.91%提高到19.53%,油浆固含率也大大降低。     

孔盘式液体分布器内液体流动对布液孔出流均匀性的影响

借助包括双欧拉均相多相流模型、VOF界面追踪方法和SST k-ω湍流模型的CFD模型,对孔盘式液体分布器内的流场对布液孔出流均匀性的影响进行研究。首先以单孔流动时的液体流量为标准值,通过与标准值的偏差来评估布液孔的出流不均。根据偏差的大小,可以衡量分布器内流动对布液孔出流的影响。然后结合孔前流动区概念对模拟结果进行分析,发现布液孔出流不均是由分布器内液体流动不均造成的。最后,提出了通过改变进料管位置来优化盘式液体分布器结构。计算结果表明,改变进料管的位置可以避免大规模不良分布,进而提高液体分布器的性能。     

波纹板填料的流体力学性能

应用商用Fluent软件,采用RNG k-?湍流模型,对波纹板填料内三维气相流场进行了数值模拟研究。结果发现,气体从填料底部进入后,大部分气体流入波纹板波谷,并沿波纹板倾角方向流动,此时气体流速较大,压降较小;小部分气体在波纹板波锋区域流动,方向曲折向上,气体流速较小,压降也较大;不同气体动能因子下填料的干板压降模拟值与Billet模型预测值、文献实验数据吻合较好;在理想波纹板填料模型中,气体沿波纹板倾角方向流动碰到塔壁时,转向相邻板片波纹倾角的方向流动,实际应用中容易出现壁流现象。本研究对波纹板填料结构改型及应用具有重要指导意义。