多效反应精馏过程生产氯化苄的能量集成

以甲苯氯化生产氯化苄为研究对象,对带侧反应器的反应精馏与精制塔串联工艺(CSRRT)进行研究及能量分析,建立了分段反应精馏与精制塔串联生产氯化苄的新工艺。利用精制塔塔顶蒸汽潜热加热第一段反应精馏塔的塔釜,建立了多效反应精馏(MERD);进一步利用侧反应器的甲苯氯化反应热加热第一段反应精馏塔的塔板物料,建立了多效透热反应精馏(MEDRD)。在相同生产要求下,对3种工艺的能耗进行比较。结果表明,MERD和MEDRD过程实现了能量的优化利用,与CSRRT过程相比,塔釜总再沸器热负荷分别降低16.8%和33.7%。     

带多台侧反应器的间歇反应精馏生产氯化苄非稳态模拟与过程设计

建立了带多台侧反应器的间歇反应精馏过程,采用Aspen Plus模拟软件构建该过程的非稳态模拟方法。以甲苯氯化生产氯化苄为对象,研究了侧反应器台数、侧线采出率和采出位置、氯气分配、反应精馏时间及再沸器蒸发量等设计参数对间歇反应精馏过程的影响规律。模拟结果表明反应能力和分离达到最佳匹配的最优设计参数为:精馏塔塔板数8块、侧反应器2台、氯气分配7:3、从第3块塔板侧线采出、采出率85%、再沸器蒸发量25 kmol?h?1。在此结构参数和操作条件下完成50 kmol甲苯氯化所需时间为9 h,甲苯的转化率和氯化苄的选择性均可达到98.0%以上。     

两段反应串联的二氯乙烷、氯化氢氧氯化制三、四氯乙烯

为高效、环保地生产三、四氯乙烯,同时解决副产氯化氢的出路问题,通过对二氯乙烷氧氯化制三、四氯乙烯反应体系的剖析,提出以氯化氢为氯源的两段反应串联新工艺。在第1段中仅仅发生氯化氢氧化反应,第2段中二氯乙烷与生成的氯气及未反应完的氧气发生一系列氧氯化反应制三、四氯乙烯。该工艺有效避免了二氯乙烷及其他有机氯的深度氧化;而且采用该工艺,每一段可采用不同的催化剂和不同的反应条件,以适应不同的反应需求。第2段采用的催化剂是在第1段采用的负载于Y分子筛的Ce-Cu-K复合催化剂基础上改性优化而成,适宜的钾铜质量比为0.73;当催化剂活性组分负载量达到45.5%时,三、四氯乙烯收率最优。同时对第2段反应条件进行了优化,结果表明适宜的工艺条件为:反应温度430℃,二氯乙烷重时空速0.5 h^-1,二氯乙烷、氯化氢与氧气三者的进料摩尔比1:2.4:1.8;此时三、四氯乙烯收率最高可达83.4%,有机氯的总收率可达96.1%。反应结果较单段氧氯化反应工艺显著提升,具有良好的工业应用前景。     

富铈Ce1-xLaxO2催化甲烷氧氯化性能

以硝酸铈、硝酸镧为前体,用氨水共沉淀法制备了一系列Ce_1-xLa_xO₂(x≤0.5)催化剂,利用XRD、N₂吸附-脱附、SEM、Raman、H₂-TPR和OSC对催化剂的物理化学性质进行了表征,并考察其在甲烷氧氯化反应中的催化性能。结果表明:Ce_1-xLa_xO₂催化剂的氧化还原性质随着镧含量的变化发生显著改变,并且这一性质的变化与反应的转化率及产物分布具有较强的联系。Ce_1-xLa_xO₂表面氧物种的活泼性对催化剂活性影响显著,而体相氧物种容易将生成的甲烷氯化物深度氧化。在Ce_1-xLa_xO₂(x<0.3)催化剂上表面氧物种起主导作用,氯甲烷为主要反应产物,Ce_0.8La_0.2O₂催化剂上氯甲烷选择性最高为52%。在体相氧物种更活泼的Ce_0.7La_0.3O₂和Ce_0.5La_0.5O₂上产物中CO的选择性显著上升,Ce_0.5La_0.5O₂催化剂上CO选择性高达48%。稳定性测试表明Ce_0.8La_0.2O₂催化剂具有良好的稳定性。     

流化床串联多段冷激式绝热固定床HCl氧化反应模拟优化

提出了由流化床与多段冷激式绝热固定床串联的新型HCl氧化制氯反应工艺. 通过物料、能量、动量衡算建立了绝热反应器一维数学模型,对绝热固定床反应器段间冷激气种类、流率、流化床反应器进口处HCl与O2摩尔配比及催化剂用量等工艺参数进行了优化计算. 结果表明,液态氧为较适宜的冷激气,流化床反应器入口处最佳HCl与O2摩尔配比为1:0.7,流化床和绝热床中最佳催化剂用量分别为4.3与8.6 t,在该条件下,HCl转化率可达85%.     

带侧线反应精馏-渗透汽化生产乙酸乙酯集成过程模拟与分析

针对乙酸酯化法生产乙酸乙酯分离过程复杂、能耗大的缺点,提出了一种带侧线反应精馏-渗透汽化（RD-PV）集成过程。通过反应精馏塔侧线采出和渗透汽化膜组件及时移出水分,促进酯化反应向正反应方向进行,在达到乙酸高转化率的同时使乙酸乙酯产品达到高纯度。研究了反应精馏塔侧线采出位置、采出比、反应段塔板数、精馏段塔板数以及膜组件个数等对年度总成本（TAC）的影响,获得了TAC达到最小的过程参数。与传统双塔精馏分离过程对比,RD-PV集成过程节省能耗26.6%,但膜材料价格对RD-PV集成过程的TAC有较大影响,随着渗透汽化技术的成熟,当膜材料价格低于1913 CNY·m^-2时,RD-PV集成过程在经济上占据优势。     

TiO_2/SiO_2催化合成甲基苯基碳酸酯

采用沉淀-浸渍法制备了Ti O2/Si O2催化剂,并将其用于催化碳酸二甲酯(DMC)与碳酸二苯酯(DPC)逆歧化制备甲基苯基碳酸酯(MPC)。研究了载体种类、Ti O2负载量、反应温度、反应时间、原料配比和催化剂用量等因素对逆歧化反应的影响,并对催化剂进行了XRD,BET,NH3-TPD等技术的表征。实验结果表明,Ti O2在载体Si O2表面分散较好,催化剂具有较大的比表面积和孔体积,利于反应物和产物的扩散,催化性能较好。当Ti O2负载量为15%(w)时,催化剂表面的弱酸量最多,催化活性最高。在DPC用量0.35 mol、n(DMC)∶n(DPC)=3、15%Ti O2/Si O2催化剂用量5%(相对于DPC质量)、反应温度160℃、反应时间2 h、搅拌转速500 r/min的最佳工艺条件下,DPC转化率和MPC收率分别为81.5%和78.6%。     

带侧线反应精馏-渗透汽化生产乙酸乙酯集成过程模拟与分析

针对乙酸酯化法生产乙酸乙酯分离过程复杂、能耗大的缺点,提出了一种带侧线反应精馏-渗透汽化(RDPV)集成过程。通过反应精馏塔侧线采出和渗透汽化膜组件及时移出水分,促进酯化反应向正反应方向进行,在达到乙酸高转化率的同时使乙酸乙酯产品达到高纯度。研究了反应精馏塔侧线采出位置、采出比、反应段塔板数、精馏段塔板数以及膜组件个数等对年度总成本(TAC)的影响,获得了TAC达到最小的过程参数。与传统双塔精馏分离过程对比,RD-PV集成过程节省能耗26.6%,但膜材料价格对RD-PV集成过程的TAC有较大影响,随着渗透汽化技术的成熟,当膜材料价格低于1913 CNY·m-2时,RD-PV集成过程在经济上占据优势。     

Matlab与Aspen Plus软件交互实现和应用

Aspen Plus是运用最为广泛的化工流程模拟软件之一,能够为新工艺设计、装置改造提供可靠的定量数据分析支持。但随着化工新技术的发展,单一的Aspen Plus软件无法完全满足用户的全部需求。将拥有不同功能的软件进行集成,是拓宽Aspen Plus软件功能的有效途径。Matlab是一款先进的数值求解软件,拥有强大的数值计算和模型开发能力。本文探讨了Matlab与Aspen Plus软件之间的两种交互方式。第一类是基于Active X技术,实现在Matlab环境下调用Aspen Plus模拟数据,并控制软件运行,显著增强Aspen Plus的数据处理和优化能力。第二类是以Excel作为Matlab与Aspen Plus软件的桥梁,实现了基于Matlab的Aspen Plus自主用户模型开发,由于Matlab语言的友好性,该方法能够降低Aspen Plus模型开发的难度,拓宽软件适用范围。以渗透汽化/精馏集成分离乙醇水溶液为例,对两种集成方式的实现做了详细说明。结果表明,两种集成方式都有效可行,并有着各自的优点及适用范围,通过软件集成有效地拓宽了Aspen Plus的模拟与分析能力。     

n型半导体氧化物上的Cu基催化剂对醋酸异丙酯加氢性能的影响

选取了六种n型半导体氧化物,采用共沉淀法制备了相应的CuO-ZnO、CuO-Fe2O3、CuO-CeO_2、CuO-TiO_2、CuO-BaO、CuO-SnO_2六种Cu基催化剂,并用于催化醋酸异丙酯加氢反应以进行催化性能评价。借助X射线衍射(XRD),H2程序升温还原(H2-TPR),N2O氧化滴定、ICP元素分析、NH3程序升温脱附(NH3-TPD)、X射线光电子能谱分析(XPS)等表征手段,比较这6种氧化物对Cu的表面和体相的分散度、Cu活性位比表面积、表面酸性以及与Cu之间的结合能大小,及最终对反应结果的影响。结果发现:6种Cu基催化剂的性能差别较大,催化活性高低依次为:Cu-ZnO、Cu-Fe2O3、Cu-CeO_2、Cu-TiO_2、Cu-BaO、Cu-SnO_2。其中Cu-ZnO催化剂因具有最低的还原温度、最高的Cu表面分散度、最大的活性位比表面积、最小的晶粒尺寸以及最大的结合能而表现出最佳的催化活性,具有最低的酸性而呈现最高的乙醇选择性和最低的乙酸乙酯选择性。而Cu-BaO、Cu-SnO_2催化剂还原后主要以铜钡氧化物及铜锡合金的形式存在,因而其催化活性较差,Cu-Fe2O3催化剂由于较低的酸性在主产物乙醇选择性方面表现也较好。