节能减排

• 混合烷烃脱氢产物分离单元的换热网络优化

  李萍萍;李士雨;

  以某25万t/a的混合烷烃脱氢装置为背景,选取其中产物分离单元,采用Aspen Plus软件对其进行了流程模拟,模拟结果与现场数据吻合良好。在此基础上,利用夹点技术对现行工况的换热网络进行了夹点分析,在最小换热温差10℃条件下,现行换热网络冷热公用工程的节能潜力分别可达11.61%和8.88%;优化脱乙烷塔进料温度后,节能潜力可分别提高至12.48%和9.60%。通过计算机模拟发现现行换热网络存在着跨越夹点换热器。提出了换热网络优化设计方案,优化换热网络相比于原换热网络冷热公用工程消耗量分别降低12.21%和9.39%。

  2017年06期 v.45;No.340 1-5页 [查看摘要][在线阅读][下载 463K]
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生物化工

• 微波促进辣根过氧化物酶降解酚类废水研究

  张锋;

  在微波-辣根过氧化物酶(HRP)联合处理工艺条件下对高浓度苯酚废水进行降解研究,运用正交试验、双倒数作图、紫外分析等方法研究了该工艺的催化降解特性。结果表明:微波-HRP联合工艺降解酚类废水最佳反应条件为温度60℃,辐照时间5 min,微波功率550 W。在最佳降解条件下,对60 mmol/L苯酚溶液的苯酚降解率为91.2%。降解动力学参数K为0.025 63,微波-HRP联合工艺不影响HRP的米氏常数K_m值,但最大反应速率v_(max),催化常数K_(cat)值提高13.4%,证明了微波-HRP联合工艺具有明显协同效应,在降解高浓度苯酚溶液时,有利于提高HRP的催化效率和苯酚降解率。

  2017年06期 v.45;No.340 6-11页 [查看摘要][在线阅读][下载 218K]
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能源化工

• 饱和溶液对天然气水合物影响的实验研究

  马诗会;潘振;吴玉国;康进科;赵静君;

  水合物生成速度及储气量严重制约着天然气以水合物形式储运的发展。为提高其生成速度及储气量,采用饱和溶液提供晶种代替水合物晶核自发形成的方式,研究了不同饱和度CuSO_4溶液、MgSO_4溶液及去离子水在8.45MPa,温度分别为3,5,8℃条件下对天然气水合物生成速度及储气量的影响。由结果可知:饱和溶液可以促进天然气水合物生成。相同实验条件下,CuSO_4饱和溶液生成水合物的储气量是去离子水的7倍,MgSO_4饱和溶液生成水合物的储气量是去离子水的7.2倍,水合物在饱和溶液中的生成速度也明显提高。饱和溶液中天然气水合物生成的初始阶段主要受饱和溶液结晶作用影响,降低温度可以改变水合物的平衡压力,影响水合物的平均生成速度,但对水合物初期的生成速度影响不大。

  2017年06期 v.45;No.340 12-16+49页 [查看摘要][在线阅读][下载 232K]
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传热过程及设备

• 甲醇水溶液脉动热管启动特性研究

  王迅;李月月;

  以体积分数为30%的甲醇水溶液、甲醇和水为工质,在不同加热功率、不同充液率和不同倾斜角工况下,对脉动热管的启动特性进行了实验研究。结果表明:混合工质脉动热管的启动方式和纯工质类似,甲醇水溶液平均温度处于水和甲醇二者稳定运行时的平均温度之间且更趋近于水;脉动热管的启动时间随着加热功率的增加而逐渐减小。在50%充液率工况下,甲醇水溶液的启动时间比甲醇长,比水短。而在大充液率(80%)和小充液率(20%),大加热功率下,甲醇水溶液的启动时间比甲醇短;脉动热管的启动时间随着倾斜角度的增加而减少,在相同倾斜角条件下,80%充液率的启动时间比20%充液率的启动时间长。

  2017年06期 v.45;No.340 17-21页 [查看摘要][在线阅读][下载 373K]
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• 对苯二甲酸锌初级成核过程研究

  姜哲;宋兴福;于建国;

  为研究对苯二甲酸锌的成核过程,实验采用平衡法测量对苯二甲酸锌在苯二甲酸钠溶液中的溶解度计算成核过程的过饱和度;298.15 K下用聚焦光束发射测量仪在线监测对苯二甲酸锌反应结晶过程中诱导期,并计算临界成核半径和临界成核自由能与过饱和度的关系。结果表明:过饱和度越大,诱导期时间越短;根据经典成核理论,在过饱和度S大于8.16时,发生的是均相成核过程,过饱和度S小于6.66时,发生的是非均相成核过程;其中在均相成核中,临界成核半径和临界成核自由能都是随着过饱和度的增加不断减小。因此,提高过饱和度使成核过程更加容易进行。

  2017年06期 v.45;No.340 22-26页 [查看摘要][在线阅读][下载 209K]
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化工热力学

• EG-SCCO₂-PET三元体系相平衡

  蒋春跃;王秀祥;孙志娟;张玉;

  利用超临界二氧化碳(SCCO_2)来辅助聚合物系脱挥可有效降低聚合物中挥发物含量,从而有利于改善聚合物的性能,且SCCO_2易与体系分离,可避免传统脱挥方式带来的问题。SCCO_2相平衡的分配参数是研究聚合物分离体系的基础,用实验方法获得分配系数对于指导SCCO_2来辅助聚合物系脱挥具有重要的意义。文中采用静态法研究了乙二醇(EG)-超临界二氧化碳(SCCO_2)-聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)三元体系相平衡,并探究了温度和压力对相平衡的影响。在温度为323.15—363.15 K,压力为9—17 MPa范围内,测得PET样品中EG在SCCO_2中的溶解度为0.392—1.13 g/L,并进一步计算得到EG在SCCO_2相与PET相间的分配系数为0.070 8—0.419 7,结果表明在合适的温度及高压下,SCCO_2可有效脱除PET中的挥分。

  2017年06期 v.45;No.340 27-31页 [查看摘要][在线阅读][下载 167K]
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• 旋转圆环内分散气泡对液相表观黏度的影响

  徐磊;庞明军;

  泡状液体广泛存在于化工、食品和生物医学等领域,深刻理解气泡对液相流变特性的影响对于产品质量改进和过程强化具有重要意义。文中以旋转流变仪作为物理模型,基于VOF和动网格相结合的方法,详细研究了分散气泡对液相表观黏度的影响。目前的研究发现:在相同气泡体积分数下,当毛细数较小时,由于表面张力,气泡几乎保持为球形,气泡的加入使流线扭曲,从而导致液相的相对黏度增大(即η_r>1);然而,当毛细数较大时,气泡由圆形变为细长的椭圆形,并且沿最大法线方向气泡所占比例增加,气泡的加入使液相的相对黏度减小(即η_r<1);而且对于相同毛细数的工况,体积分数越大,气泡对液相表观黏度的影响也越大。

  2017年06期 v.45;No.340 32-38页 [查看摘要][在线阅读][下载 389K]
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化工流体力学

• 文丘里管收缩段高固气比气固两相流压降模型

  李鹏;陆海峰;郭晓镭;龚欣;

  为建立高固气比(10 kg/kg<Z<135 kg/kg)的气体-粉煤混合物流经文丘里管收缩段的压降模型,首先分析了密相气力输送系统中文丘里管收缩段内的压降组成,包括气相造成的压降与固相造成的压降,气相加速压降与固相加速压降,然后通过数值计算方法实现模型,得到收缩段沿程压降、气体速度和颗粒速度等的变化特性。结果表明:在一定的工艺操作参数下,模型预测不同收缩角(5°,9°和13°)对应的收缩段压降值与实验值吻合较好,总体偏差在±20%以内;气体损失的静压能绝大部分用于高固气比气体-粉煤混合物中的固体颗粒的加速上,导致收缩段内固体颗粒加速压降占收缩段总压降的87%—97%。

  2017年06期 v.45;No.340 39-43页 [查看摘要][在线阅读][下载 246K]
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• 气液固三相流化床层膨胀特性实验分析

  林海波;祝京旭;蓝朝逊;

  为分析气液固三相流化床床层特性,选用两种粒径接近、密度不同的颗粒:塑料颗粒(湿堆积密度1 273 kg/m~3,平均直径750μm)和陶粒(湿堆积密度1 680 kg/m~3,平均直径800μm),以常温空气为气相、水为液相。实验装置内径0.13 m,全床高度4.75 m,实验液柱高度3.5 m,床内颗粒有足够的膨胀高度。分别测试了液速0—13 mm/s,气速0—12 mm/s条件下的床层高度,研究气液速对塑料颗粒和陶粒床层膨胀率的影响。研究结果显示液速较低时床层收缩,随着气速增加,收缩率增大;液速较高时,膨胀率大于0,随着表观气速的增加,膨胀率先降低,表观气速大于临界值后,膨胀率将增大;除高气速外,床层膨胀率总是随着液速的升高而增大。相同气速、液速条件下,大密度陶粒的床层膨胀(收缩)率大于塑料颗粒。

  2017年06期 v.45;No.340 44-49页 [查看摘要][在线阅读][下载 285K]
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反应工程

• 过氧乙酸生产过程热失控超压因素影响研究

  喻健良;姜磊;闫兴清;

  利用过氧化工艺生产过氧乙酸过程中易发生热失控反应,造成反应器超压。文中采用高压反应装置,以反应体系最大压升速率为指标,通过正交试验考察了反应物配比、催化剂用量及已反应时长等因素及其交互作用对反应体系超压危险性的影响。发现反应物配比对最大压升速率有显著影响,已反应时长对其有影响但不十分显著,而浓硫酸体积分数及3个因素间的交互作用对其无显著影响。在此基础上,忽略无显著影响的因素,通过单因素实验进一步分析了反应物配比和已反应时长对体系超压危险性的影响机制。研究表明:在反应失控阶段,若双氧水占比较低,则过氧乙酸分解主导气体生成,随着双氧水占比增大,双氧水分解逐渐主导气体生成,且失控反应更加剧烈;随着已反应时长的增大,用于造成热失控的反应热减少,体系超压危险性降低。

  2017年06期 v.45;No.340 50-55页 [查看摘要][在线阅读][下载 232K]
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• 乙苯脱氢规整反应器的模拟研究

  李慧;黄寻;李学刚;肖文德;

  采用COMSOL Multiphysics软件对规整及散堆固定床反应器内的乙苯脱氢反应进行了模拟计算,对比了等温和绝热条件下2种反应器的性能,研究了反应器串联段数、工艺条件、催化剂结构对绝热规整反应器内乙苯脱氢反应性能的影响。结果表明:等温和绝热条件下,与颗粒散堆固定床相比,规整反应器的乙苯转化率更高、苯乙烯选择性更高、反应器压降更小。进料温度为893 K、压力为104 k Pa时,绝热规整反应器中乙苯转化率为54.81%,苯乙烯选择性为94.84%,而绝热散堆固定床仅为39.55%和92.52%。对于绝热规整反应器,三段工艺的乙苯转化率和苯乙烯收率比一段或二段工艺高;升高温度、降低压力可以提高乙苯转化率,且较低的温度和压力可得到较高的苯乙烯选择性;减小催化剂孔壁厚度可以得到更高的乙苯转化率和苯乙烯选择性,适宜孔壁厚度为0.2 mm;催化剂孔密度对反应性能几乎没影响。

  2017年06期 v.45;No.340 55-61页 [查看摘要][在线阅读][下载 395K]
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过程模拟

• 涡轮桨直径对锥盘底搅拌槽固液混合特性影响

  贾慧灵;赵静;李梅;任保根;

  利用CFD技术对锥盘底搅拌槽内的固液两相流混合浓度场进行数值模拟研究,考察了45°圆盘涡轮式搅拌桨直径d对固液混合时间数,单位体积混合能,浓度标准差,湍动能和湍动耗散率,和固相离底悬浮临界转速的影响。研究表明:随着搅拌桨直径的增大,搅拌槽内的流体由轴向流转变为径向流的流型转变高度逐渐减小。桨径比d/D大于0.3时,混合时间数显著减小;d/D小于0.4时,单位体积混合能较小;d/D达到1/3时,单位体积混合能最小。浓度标准差随搅拌桨直径的变化波动较小。d/D小于0.4时,湍动耗散率的增长率较低;d/D大于0.3时,固相离底悬浮临界转速显著减小。从提高混合效率和降低能耗的综合角度考虑,桨径比d/D应控制在0.3—0.4之间。

  2017年06期 v.45;No.340 62-68页 [查看摘要][在线阅读][下载 333K]
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化工过程控制

• 甲烷-氮气-氢气体系低温精馏控制策略改进

  唐守胜;任小坤;孙郁;张武;

  控制系统设计是工程设计的重要组成部分,通常根据经验进行设计。但是在某些情况下,采用这种方式设计的控制系统不能满足生产需要。以一个典型的化工尾气回收装置为例,在现场收集的实际生产数据基础上,利用软件Aspen Hysys对甲烷-氮气-氢气体系的低温精馏过程建立动态模型,考察现有控制系统在无干扰和有干扰(脉冲式波动)情况下的调节能力。根据计算结果分析,现有控制系统存在一定的局限性,于是提出将单回路反馈控制改为均匀串级控制的改进方案,并进行计算分析。结果表明:现有的控制系统会放大干扰对精馏塔的影响,造成生产系统再次稳定所需时间长、产物组成偏离设计值等问题;改进的控制策略有效地改善了系统应对脉冲式干扰的能力,大大增强了系统的鲁棒性。

  2017年06期 v.45;No.340 69-73+78页 [查看摘要][在线阅读][下载 256K]
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化工工艺

• 油气化与煤气化的区别及经济性分析

  张镇;赵国强;张旖旎;陈斌;

  基于GE煤气化和油气化技术,介绍了GE水煤气化和油气化的工艺技术特点及国内的应用业绩,并从工艺流程、工艺配置、主要工艺参数、经济性等方面进行了对比分析,详细说明水煤浆气化和油气化的区别、优劣,为业主选择气化原料及确定工艺流程配置提供基础依据。研究表明:相比GE煤气化工艺,GE油气化具有原料输送和储存流程简单,集渣、捞渣系统简单,黑水闪蒸流程简单;耐火砖使用寿命长,气化装置连续运行时间较长;原料消耗低,比氧耗低,粗煤气中有效气含量高,氢碳比高;公用工程消耗低;固定资产投资低等优点。煤气化的合成气单位生产成本受原料价格变动更为敏感。

  2017年06期 v.45;No.340 74-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 143K]
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