光气合成反应器的模拟分析与放大设计

根据光气合成反应的动力学机理建立了光气合成反应器的数学模型,并编制了相应的程序。利用该程序对现有设备进行模拟,得出了转化率和反应温度沿反应管长的分布曲线,并分析了催化剂用量和冷却水进出口温度对反应的影响。模拟结果与现场数据进行了比较,表明该模型及其程序可靠、实用。最后,利用该模型考核了现有生产设备的最大生产能力,对现有装置进行了放大设计,根据厂家对生产能力的要求设计出最佳方案,并对该方案进行了模拟分析。     

缩合反应喷射混合器的数值模拟与验证

采用Fluent软件数值模拟缩合反应制多胺系统的喷射混合器,根据不同几何尺寸喷射器内的速度、压力、组分浓度分布情况,提出优化的喷射器设计并中试装置验证,表明物料的混合效果良好,喷射器压力变化的实验值与模拟值几乎相符,本文所建模型可为工业规模的喷射混合器设计、放大提供依据和参考.     

NSGA-Ⅱ求解丙酮回收过程的废料最少化

使化工过程同时达到经济效益最佳和废料最少是可持续发展的必然要求,此问题属于多目标优化,求解可得到一个非劣解集.应用多目标遗传算法(MOGA)求解多目标问题时,由于不能按一定精度要求收敛,求解得到的是近似非劣解集,遗传参数的取值对非劣解质量有一定影响.本文采用NSGA-Ⅱ算法对废气中丙酮回收过程的废料最少化问题进行研究,分别改变变异概率、种群规模、遗传代数和交叉概率等遗传参数的取值,得到相应的非劣解集.通过比较非劣解曲线的平滑性、非劣解集的劣解数量和端点取值,考察各个遗传参数对求解质量的影响规律.结果表明,NSGA-Ⅱ算法的求解效率较高,遗传代数在一定范围内取值对非劣解影响不大,推荐取值60代;变异概率Pm取值较小时非劣解曲线平滑性不好,劣解数量也较多,推荐Pm取值为0.3;随着种群规模增大求解质量明显改善,推荐取值80以上;交叉概率Pc增加,求解质量提高,但分布趋向不均匀,推荐Pc取值为0.8.本文推荐的遗传参数取值可为同类问题的求解提供参考.     

对叔丁基苯酚在盐水中溶解度的测定及关联

采用平衡法测定了温度在293.15~353.15 K时4-TBP在纯水、质量分数为5%、10%、15%和20%NaCl溶液中的溶解度。结果表明:4-TBP在这5种溶液中的溶解度均随温度的增高而增大,且其溶解度随NaCl溶液浓度的增加而减小。分别采用理想溶液模型、Apelblat模型和Yaws模型对溶解度数据进行了关联,总平均相对误差分别为2.08%、1.96%和2.00%。结果表明,理想溶液模型、Apelblat模型和Yaws模型均可以较好地关联4-TBP的溶解度数据,3种模型对含电解质的三元物系同样适用。     

乙醇胺脱氨脱水工艺的研究

乙醇胺生产中的氨水浓度对能耗有很大影响,需要对脱氨脱水工艺进行能量集成以降低能耗,同时乙醇胺又是热敏性物质,操作温度限制成为能量集成时要考虑的因素。本文实验研究了含水和不含水乙醇胺混合物的色号随温度、停留时间的变化规律,确定160 ℃为脱氨脱水工艺的操作温度上限。在不同氨水浓度下,对未进行能量集成的能耗和各塔操作条件进行了比较,结果表明当氨水浓度达到45%时,脱氨塔底温度为160.2 ℃,已大于操作温度上限,需要改变脱氨操作才能满足温度限制。通过提高脱水塔操作压力,使其塔顶蒸汽为脱氨塔和真空脱水塔提供能量,针对不同氨水浓度,对3种热量集成方案进行了研究。结果表明,由于受到操作温度限制,不同氨水浓度的脱氨脱水工艺需要采取不同的集成方案。     

多苯基多亚甲基多胺工艺技术进展

综述了合成多苯基多亚甲基多胺的反应机理以及液相反应法和液固相反应法的催化工艺技术的研究进展,重点对应用广泛的以盐酸为催化剂的液相反应法涉及到的工艺流程、反应选择性、质量控制、环境等问题进行了探讨,指出了多胺合成技术今后的研究重点和方向.     

采用响应面法降低湿法氧化脱硫中Na2S2O3生成量

Na₂S₂O₃是湿法脱硫过程外排废液中最主要的副盐，降低Na₂S₂O₃的生成量对绿色生产具有重要意义。首先采用Plackett-Burman实验筛选出影响Na₂S₂O₃生成量的关键因素，即pH、单质硫浓度、温度。在此基础上运用响应曲面法，以Na₂S₂O₃生成量为目标函数，进行三因素三水平的优化设计分析。研究结果表明，pH对Na₂S₂O₃的影响最大，其次是温度和单质硫浓度，因子间交互作用的影响很小。得到最优的操作条件为pH 8.25，单质硫浓度0.47 g/L，温度31.80℃，PDS浓度90 mg/L，氧硫比1.2 mmol/mmol，此时Na₂S₂O₃生成量为1.838 mmol/L。从Na₂S₂O₃反应动力学和多硫离子的平衡反应两方面对各因素的影响规律进行了解释。最后对实际生产过程进行分析，发现实验得出的pH过低，不利于吸收过程的稳定，现有单质硫熔融分离方法不利于降低脱硫液中的单质硫含量，加速了副盐的生成等问题，对此提出了改进意见，并取得了显著效果。     

TDI生产光气循环系统的优化改造

对甲苯二异氰酸酯(TDI)生产中光气循环系统流程进行了分析,认为原流程中存在两个缺点:①循环使用的光气中氯化氢含量过高,会降低反应收率;②光气罐中光气始终处于饱和状态,不利于安全.提出了增加光气提纯塔来降低循环使用的光气中氯化氢含量、在进入光气罐之前就冷却循环光气来增加光气罐安全性的改造方案.改造后,循环使用的光气中氯化氢的含量由原来的O.3%降低到0.1%,降幅达到66.7%;在冷量没有增加的条件下,使得光气罐中光气保持在过冷状态,提高了系统的安全性.     

连续过程的多目标优化

在模块环境(Aspen Plus)下,建立了基于多目标遗传算法NSGA-Ⅱ求解多目标优化问题的系统结构,并对含循环物流的连续过程废料最小化问题进行求解。在求解过程中遗传算法需要反复调用流程模拟,而流程中循环物流的迭代收敛使优化计算效率较低。为减少流程迭代次数本文提出2个加速策略:一是变收敛精度策略,在优化计算初始阶段,使流程在较低精度下收敛,快速淘汰劣点,随着优化的进行,将流程收敛精度逐步提高,得到高质量的非劣解;二是循环流初值策略,利用已有的计算值,回归决策变量与循环流变量的对应关系,改善循环流初值。实例结果表明,加速策略减少了一半左右的流程迭代次数,效率提高50%,本文提出的求解多目标问题的方法能方便地得到问题的Pareto最优解集,可应用于一般连续化工过程的多目标优化。     

MDA盐水处理系统的废料最小化

MDA生产过程中产生大量含苯胺、MDA废盐水,需进行萃取、汽提处理,以回收大部分有用组分.本文建立了MDA盐水处理系统废料最小化问题的严格数学模型,此模型属于多目标混合整数非线性规划(MOMINLP),求解比较困难.运用基于多目标遗传算法的过程综合3层次解算策略对MDA盐水处理系统的废料最小化问题进行求解,得到了非劣解曲线.非劣解曲线由3部分组成,分别代表了3种萃取流程.对影响利润目标的价格系数进行灵敏度分析,表明回收产品胺的价格变动对利润影响最大,蒸汽价格其次,而设备费用最小,由于使用严格过程模型,本文研究结果能为工程设计提供依据.