大型煤化工甲醇精馏过程仿真系统的研究

研究构建大型煤化工甲醇精馏过程仿真平台问题.大型煤化工甲醇精馏过程操作复杂,为了能够更好地分析和预测该过程,本文开发了基于工艺过程机理模型的仿真系统.仿真系统的底层是流程模拟文件,提供过程机理模型和计算平台;顶层是仿真界面,提供人机交互窗口;二者通过Visual Basic接口程序链接.此仿真系统可以为实际的精馏操作提...     

D751树脂对锂离子的吸附性能及机理

为了掌握D751树脂对Li+的吸附行为,通过静态和动态吸附实验研究D751树脂对Li+吸附性能的影响因素,从动力学方面对吸附过程进行分析,并通过红外光谱探讨吸附机理。结果表明,吸附过程符合单分子层吸附的Langmuir等温吸附方程,升高温度和pH值均有利于吸附过程;在静态实验中,D751树脂吸附行为符合二级反应动力学模型,控制步骤为膜扩散控制,对Li+吸附交换反应1h即可达到平衡;动态实验中,提高转速以及低流速有利于吸附过程,树脂具有很好的再生性能,并且操作简单,有望用于锂的提取与富集。     

基于Aspen Plus用户模型的甲醇合成模拟及分析

对板间换热式甲醇合成塔建立了一维拟均相数学模型,并用四阶Runge-Kutta法求解其轴向温度与浓度分布。利用Aspen Plus中的User 2模块将其嵌入整个甲醇合成全流程进行模拟,并用取自工厂的实际数据进行验证,结果吻合良好。分析得到了原料气入口温度、操作压力、汽包压力及进料流量对反应器出口甲醇物质的量分数的影响,以及不同时期催化剂的活性分布及粗甲醇的产量分布,提出了在催化剂中后期应采取提高操作压力的措施来保证粗甲醇的产量。     

伴有多反应的精馏过程数学模拟

<正>在伴有多个反应的分离过程数学模拟中,反应量的存在使模型变量增多,非线性增强.文献[1～3]在普通精馏的基础上,提出了不同的算法来改进收敛性.他们对各种反应类型,均以动力学计算反应量,迭代变量多,算法也较复杂.Doherty针对平衡反应过程,提出了变换组成变量的概念计算反应相平衡.本文引入此概念,并对流率、焓等物理量进行了相应的变换,使变换后的反应精馏过程数学模型在形式上与普通精馏过程的模型完全一致.并以修正的Newton-Raphson法对对二甲苯和邻二甲苯的反应精馏过程进行了计算.     

[BMIM]HSO_4离子液体腐蚀性的实验与分子模拟

基于失重法和分子模拟方法,研究了1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐([BMIM]HSO_4)的腐蚀性和离子液体分子与金属表面的相互作用。实验结果表明[BMIM]HSO_4对304不锈钢具有腐蚀性,且在水溶液中腐蚀性显著增强。基于量子化学方法计算了[BMIM]HSO_4分子的HOMO和LUMO分布、Fukui指数及分子内部特征参数,计算结果表明[BMIM]HSO_4在Fe金属表面吸附的位置主要集中在阴离子硫酸氢根和阳离子咪唑环上,可分别形成配位键和反馈键,在水溶液中[BMIM]HSO_4分子与金属表面的相互作用变弱。分子动力学模拟揭示了在不同的环境中[BMIM]HSO_4分子在Fe金属表面的吸附过程和吸附能。量子化学计算和分子动力学模拟结果一致,从理论上解释了在水溶液中[BMIM]HSO_4腐蚀性增强的原因。     

以离子液体密度为例的分子性质预测模型建模方法探讨

分子性质预测模型是针对特定应用需求筛选设计化学品的有力工具,然而诸多相关建模过程中的测试集划分、交叉验证、算法选择等关键环节普遍存在严谨性不足的问题,模型真实预测性能难以保证。以基团贡献法预测离子液体密度为例,探讨了分子性质预测模型建模过程中数据集划分和交叉验证的重要性,提出了自动基团划分方法并研究了数据集中基团涉及分子个数对预测精度的影响。通过对比五种回归算法（多重线性回归、岭回归、随机森林、支持向量机、神经网络）,基于岭回归的基团贡献模型预测性能最佳,在由1078种离子液体、共计23034个数据点组成的数据集上得到的平均相对误差为1.88%。     

基于离子液体的N,N-二甲基乙酰胺回收工艺

针对N,N-二甲基乙酰胺（DMAC）水溶液回收,研究和开发了以离子液体（IL）为萃取剂的萃取-精馏技术。通过COSMO-RS对384种IL组合在无限稀释条件下对DMAC的溶解能力C进行量化预测,优化获得了潜在的1-丁基-3-甲基咪唑三(五氟乙基)三氟磷酸[BMIm]FEP萃取剂。计算了[BMIm]FEP-DMAC-H₂O三元体系的液液相平衡数据,并通过NRTL方程拟合获得了二元交互参数,设计了萃取流程。研究结果表明：在DMAC初始含量为10%、[BMIm]FEP/DMAC水溶液质量比为2∶1、萃取塔理论板为20块时,可以回收水溶液中99.5%的DMAC。为进一步评价[BMIm]FEP作为萃取剂的可行性,对工艺进行了能耗计算,同时对比了纯精馏工艺和以氯仿为萃取剂的萃取-精馏工艺,结果表明,以[BMIm]FEP为萃取剂的萃取-精馏工艺更为节能,分别较前两者工艺节能90%和50%以上,在处理低浓度DMAC水溶液时,具有明显的优势。     

无水氨基酸类离子液体-聚乙二醇混合溶剂吸收CO2的动力学

以聚乙二醇400（PEG400）为溶剂,氨基酸类离子液体（AAILs）作为化学吸收剂的混合体系具有蒸汽压极低、热稳定性好、黏度和再生能耗低、CO₂吸收量和选择性高等优点,适用于燃烧前CO₂捕集过程的高温高压吸收条件。本文采用压降法,测定了以四正丁基膦（[P₄₄₄₄]⁺）为阳离子,甘氨酸（Gly）、丙氨酸（Ala）和脯氨酸（Pro）作为阴离子的3种氨基酸类离子液体的混合溶剂体系对CO₂的吸收速率,并建立了该无水体系的CO₂吸收动力学模型。对于反应速率而言,在333.15K时,[P₄₄₄₄][Gly]-PEG400 > [P₄₄₄₄][Pro]-PEG400 > [P₄₄₄₄][Ala]-PEG400,温度升高至373.15K时,[P₄₄₄₄][Pro]-PEG400 > [P4444][Gly]-PEG400 > [P₄₄₄₄][Ala]-PEG400;根据相关吸收动力学参数,推测出CO₂在AAILs-PEG400中的反应均为快反应。通过研究其吸收动力学,获得了关键的吸收动力学数据,为后续的工业开发设计提供基础数据和设计依据。     

[BMIM]HSO4离子液体腐蚀性的实验与分子模拟

基于失重法和分子模拟方法,研究了1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐（[BMIM]HSO₄）的腐蚀性和离子液体分子与金属表面的相互作用。实验结果表明[BMIM]HSO₄对304不锈钢具有腐蚀性,且在水溶液中腐蚀性显著增强。基于量子化学方法计算了[BMIM]HSO₄分子的HOMO和LUMO分布、Fukui指数及分子内部特征参数,计算结果表明[BMIM]HSO₄在Fe金属表面吸附的位置主要集中在阴离子硫酸氢根和阳离子咪唑环上,可分别形成配位键和反馈键,在水溶液中[BMIM]HSO₄分子与金属表面的相互作用变弱。分子动力学模拟揭示了在不同的环境中[BMIM]HSO₄分子在Fe金属表面的吸附过程和吸附能。量子化学计算和分子动力学模拟结果一致,从理论上解释了在水溶液中[BMIM]HSO₄腐蚀性增强的原因。     

苯烃化催化精馏过程的研究

针对苯烃化催化精馏过程，围绕减缓催化剂失活的问题，采用过程数学模拟与试验研究相结合的方法，考察了进料苯烯物质的量比对过程结果和催化剂失活的影响。研究表明，苯烃化催化精馏工艺中，乙烯转化率为１００％，乙苯和多乙苯的选择性大于９９．７％，反应物中没有其它工艺中产生的甲苯和二甲苯；苯烃化催化精馏过程进料苯烯物质的量比（１．５～２．０）低。采用新工艺后，催化剂操作周期比其它工艺可延长几十倍，分离费用可大幅度下降。