受限空间内浮升气泡与液体间传质行为实验研究

采用紫外诱导荧光(UIF)实验方法,研究Hele-Shaw狭缝受限尺度对受限空间内浮升气泡流体力学与气液传质行为的影响。实验中以二苯并[b,e]吡啶作为荧光剂实现了受限空间内CO₂溶液浓度分布及其气泡运动速度的定量测量,获得了CO₂在受限空间内运动过程中的传质量和气泡动力学参数,并分别计算气泡受限空间内液膜区和自由接触区的传质速率。分析得到受限空间中不同狭缝宽度内CO₂的传质行为,分析了受限尺度对CO₂-水体系传质过程的影响。     

考虑中间换热器的能量集成精馏序列合成

针对考虑中间换热器（IHE）的精馏序列合成问题,提出基于随机优化策略的能量集成非清晰精馏序列（IHE-HIDSs）合成方法。通过对精馏序列分离任务合并处引入二元0/1变量表示是否存在IHE,以精馏序列的年总成本（TAC）为优化目标,建立了该合成问题的隐式混合整数非线性规划模型（MINLP）,通过模拟退火和粒子群优化（SA-PSO）混合随机优化算法进行求解。为验证在精馏序列合成中同时考虑IHE的必要性以及所提出合成方法的有效性,对五组分醇类混合物和五组分烷烃类混合物两个算例的精馏序列合成问题进行了研究。结果表明,相比同时考虑热耦合和能量集成的精馏序列,IHE-HIDS具有更低的TAC。此外,所提出的方法可以在合理的计算时间内以高概率获得多个分离序列方案。     

内部能量集成精馏塔技术应用于乙烯分离流程的节能研究

乙烯生产装置是石化工业中最重要的装置之一,其生产过程需要消耗大量的低温冷量,采用先进的能量集成技术优化乙烯生产过程、提高能源利用效率具有重要意义.本研究针对前脱丙烷前加氢工业乙烯装置,将内部能量集成精馏塔技术应用于乙烯分离塔,提出基于内部能量集成技术的乙烯分离流程.利用流程模拟软件Aspen Plus分别对内部能量集成精馏塔流程和开式热泵精馏流程进行严格模拟,结果表明内部能量集成精馏塔精馏段压力对新流程系统中压缩机的功耗有显著影响,最终优化的内部能量集成精馏塔精馏段操作压力为1410KPaG,提馏段操作压力为710KPaG.相对于目前先进的乙烯精馏塔开式热泵流程,内部能量集成精馏塔流程具有节能效果,内部能量集成精馏流程中系统压缩机的总功耗为38.869MW,而热泵精馏流程中系统压缩机的总功耗为39.680MW,内部能量集成精馏塔流程中系统压缩机的总功耗降低约2.04％,因此内部能量集成精馏塔具有一定的工业应用前景.     

浓度极稀物中回收微量重组分的精馏操作策略—准间歇精馏

A new operation policy--quasi-batch distillation for recovering infinitesimal amounts species existing in a mixture is presented. In quasi-batch distillation operation, feed is introduced with a constant flow rate onto the feed stage of the column, and the flow rate of the distillate is the same as that of the feed, whereas the bottom product is withdrawn periodically. The behavior of quasi-batch distillation is simulated and analyzed through an example on heavy water separation. Comparing with continuous or batch distillation, the new operation policy is more reliable and efficient to achieve higher recovery of dilute component. This is especially suitable for separating small amount of precious species from large amount of raw material.     

基于浓度间隔分析的用水系统集成(Ⅰ)非传质操作

A strategy for water and wastewater minimization is developed for continuous water utilization systems involving fixed flowrate(non-mass-transfer-based)operations,based on the fictitious operations that is introduced to represent the water losing and/or generating operations and a modified concentration interval analysis(MCIA) technique.This strategy is a simple,nongraphical,and noniterative procedure and is suitable for the quick yields of targets and the identification of pinch point location.Moreover,on the basis of the target method,a heuristic-based approach is also presented to generate water utilization networks,which could be demonstrated to be optimum ones. The proposed approaches are illustrated with example problems.     

三组分精馏隔板塔的操作柔性模拟与分析

隔板精馏塔作为完全热耦合精馏塔由于具有较强的耦合性,其操作与控制相比传统精馏塔更为复杂,同时由于具有更多的自由度表现出更多的操作柔性。选用正戊烷、正己烷、正庚烷混合物的分离为例,采用严格模拟方法,通过对7 种进料条件设计的隔板塔进行模拟,考察了不同进料条件下的操作柔性,同时考察进料组成对隔板精馏塔操作柔性的影响。     

能量集成常减压系统的简捷模型及优化

针对常减压装置,提出基于Fenske-Underwood-Gilliland方程和焓衡算的简捷模型对现有的常减压系统复杂塔进行操作型计算和优化,并利用夹点分析确定系统的热回收目标。以常减压系统的年净利润最大为目标,同时考虑系统的产品收益和能量集成,建立了基于PSO随机粒子群算法的优化方法。以现有的常减压装置为算例,得到了年净利润最大条件下的各工艺参数。通过与严格模拟对比,表明常减压系统简捷模型能够得到较准确的计算结果。     

Synthesis of Water Utilization System Using Concentration Interval Analysis Method （ Ⅰ ） Non-Mass-Transfer-Based Operation

A strategy for water and wastewater minimization is developed for continuous water utilization systems involving fixed flowrate（non-mass-transfer-based）operations,based on the fictitious operations that is introduced to represent the water losing and/or generating operations and a modified concentration interval analysis（MCIA） technique.This strategy is a simple,nongraphical,and noniterative procedure and is suitable for the quick yields of targets and the identification of pinch point location.Moreover,on the basis of the target method,a heuristic-based approach is also presented to generate water utilization networks,which could be demonstrated to be optimum ones. The proposed approaches are illustrated with example problems.     

内部能量集成精馏塔的模拟研究及其节能特性分析

针对苯-甲苯和丙烯-丙烷物系,模拟分析了压缩比、进料状态及换热量分布方式对理想内部能量集成精馏塔的操作特性、所需塔内换热面积及节能效果的影响。将模拟结果与传统精馏塔及热泵精馏塔进行比较,结果显示内部能量集成精馏塔的节能效果对于不同物系有较大差别。对苯-甲苯物系,热泵精馏塔的节能效果最好,节能百分率为40％。对丙烯-丙烷物系,理想内部能量集成精馏塔的节能优势明显,节能百分率在60％～80％。本文提出了内部能量集成精馏塔热温匹配的换热量分布方式。模拟结果表明,达到同样节能效果,采用热温匹配的换热量分布方式可以在压缩比较小时大幅度减小传热面积。采用热温匹配的换热量分布方式可以在压缩比较小时大幅度减小传热面积。     

混合顺序对热集成水网络的能耗影响

研究了流股混合顺序对热集成用水网络的能耗影响。首先,根据两流股的混合规则,基于热力学分析的方法研究了多流股的水网络中,不同的混合顺序对系统能耗的影响。然后,根据产生的影响结果,归纳出混合顺序的规则,可用于指导选择适当的流股混合顺序,从而提高系统节能效果。