ZA—5氨合成催化剂床层传热参数的测定与应用

在一可同时测量多个截面温度分布的实验装置上测定了ZA－5无定形氨合成催化剂填充床内的二维温度分布。采用正交配置法求解拟均相二维传热数学模型,获得了床层的径向有效导热系数和壁给热系数,将其与雷诺数关联得到了可在实验条件范围内使用的经验关联式。所得关联式应用于三套管连续换热式氨合成塔的模拟计算,得到该反应器在工业条件下使用该催化剂的轴、径向温度与浓度的二维分布。     

氨合成塔温度先进控制

分析了氨合成工艺和冷激式氨合成塔床层温度控制的特点，并构造多个阶梯式广义预测控制器，控制塔内各段的床层温度．各段温度控制回路之间通过前段温度前馈联系起来；同时引入操作压力、入塔气温度、循环氢含量、氨冷温度等前馈，并为控制器设计了有效的监督级．实际应用效果证明了这种控制系统良好的控制品质．     

面向NOx脱除率优化的烟气脱硝CFD仿真研究

烟气脱硝的技术关键是还原剂与烟气混合要尽可能均匀,混合气体通过催化剂层时速度分布要尽可能均匀.以600 MW超临界燃煤火力电站烟气脱硝(DeNOx)系统为对象,对还原剂氨和烟气的混合过程进行了计算流体力学仿真,研究了关键导流板对喷氨格栅前烟气速度分布和催化剂入口处烟气速度分布的影响,并确定其尺寸及安装位置.为提高催化剂入口氨浓度分布的均匀性,根据喷氨格栅处烟道截面速度分布特点,通过仿真寻优,得到了非均匀喷氨流量设定值.     

克劳斯转化器中流动与化学反应的模拟

目前,克劳斯工艺是硫磺回收采用的主要技术,克劳斯硫磺回收工艺已广泛应用于炼厂气加工、合成氨和甲醇原料气生产、天然气净化等石油、天然气、煤加工过程中,通过克劳斯法而得到的硫磺产量高达硫磺总产量的60%以上,因此对其进行研究对整个硫磺回收过程具有重要意义。用计算机对硫磺回收装置进行模拟,能定量地描述各操作参数对装置运转情况的影响,经对比、分析、优化,筛选出最佳工艺操作条件,从而优化操作,降低尾气硫含量。本文采用Fluent软件,建立了克劳斯转化器中催化反应过程的数学模型,分别对入口流速为45 m/s、57 m/s和70 m/s、温度为473K至1073K条件下的克劳斯转化器中的流动和反应进行了数值模拟研究。模拟结果表明,在合适的范围内,进口流速的变化对整个反应器的影响可以忽略不计。通过S_2的质量分数、组分浓度以及化学反应热效应的云图可以看出,催化剂床层在整个转化器中很好的起到了流量分配器的作用,各个组分在催化剂床层中以及下方都出现了较均匀的分布。在473K~873K温度范围内,S_2质量分数随温度的提高而增大,在873K~973K温度范围内,S_2质量分数随温度提高的变化非常不明显,因此该催化反应的最优温度为873K。本文的结果将为改建或新建的同类装置提供参考。     

年产45万吨合成氨装置合成塔温度控制系统

本文针对年产45万吨大型合成氨装置,介绍了以DCS为基础围绕氨合成塔的节能挖潜、降低消耗、以及保证安全稳定生产方面,开发设计了氨合成塔各段床层出口温度先进节能控制系统以及实现二级优化控制的方法和思路。     

年产45万吨合成氯装置合成塔温度控制系统

本文针对年产45万吨大型合成氨装置,介绍了以DCS为基础围绕氨合成塔的节能挖潜、降低消耗、以及保证安全稳定生产方面,开发设计了氨合成塔各段床层出口温度先进节能控制系统以及实现二级优化控制的方法和思路。     

催化剂包传质效率的研究

催化剂捆扎包是在催化精馏装置反应段中应用广泛的装填方式。建立了催化剂包微观传质数学模型,研究了催化剂包中的反应物、产物的质量传递和反应过程,考察了催化剂包尺寸、反应温度以及液相主体浓度对传质效率和催化剂利用率的影响,为催化剂包结构和尺寸的优化提供了依据。结果表明:催化剂包单元半径对其传质效率有显著的影响,因此应尽可能减少催化剂包单元的半径;反应温度高,对反应有利,但会降低催化剂包的传质效率;反应精馏塔中反应段轴向不同位置的催化剂利用率差别比较大。     

甲醇脱水制二甲醚内冷管式反应器数学模拟

建立了甲醇脱水制二甲醚内冷管式反应器一维拟均相数学模型,在催化床进口温度270℃、反应压力1.1 MPa、进口气量1600 kmol/h的标准状况下,获得了催化床温度和各组分浓度的分布。在进口温度250℃～290℃,反应压力0.5 MPa～1.7 MPa,进口气量1400 kmol/h～1800 kmol/h的范围内,模拟计算了催化床进口温度、操作压力和进口气量对反应器催化床温度分布、甲醇转化率和二甲醚产量的影响。结果表明:催化床进口温度、操作压力升高,床层热点温度和甲醇转化率升高,二甲醚产量增加;进口气量增加,床层热点温度和甲醇转化率降低,二甲醚产量有所增加。     

制取苯酐模型的S系统解析

高精度的数值法被用于求解邻二甲苯制取苯酐模型中。此方法是将基本的微分方程改写为S系统(synergisticandsaturablesystem)的标准形式,结合变阶变步长的泰勒级数法进行求解,得到了不同进料温度和不同压强下的苯酐和二氧化碳收率分布以及反应器床层的轴向温度分布曲线,并与龙格库塔法的计算结果做了对比。分析得出热点温度和苯酐及二氧化碳收率随着进料温度增大而增大,同时苯酐及二氧化碳收率也随着操作压强的增大而增大。当进料温度为638K时热点温度变的非常高,而且进料温度相差1度时热点温度会相差几十度。精确求解不同进料温度和操作压强下的热点温度对工程实际操作中催化剂的保护和设备维护有着十分重要的指导意义。     

COS和H_2S毒化F-T合成催化剂热力学分析

利用热力学基础数据和相关软件对F-T合成催化剂COS和H_2S中毒的热力学进行了计算。在热力学上,Ru、Fe、Co的COS中毒在F-T合成反应可以发生的条件下均是自发过程。F-T合成反应体系中10~(-9)级的COS即可使Ru基催化剂中的金属Ru生成RuS_2而中毒。Fe和Co毒化后生成的硫化物种类较多,对这些反应的热力学计算结果表明,对于不同的反应,其平衡常数的差异很大,对应中毒反应发生时,所需的COS和H_2S的浓度也不同,对COS的要求更为严格。由于Fe基F-T合成催化剂活性相的复杂性,利用对催化剂相关性质的修饰开发具有一定抗硫性的铁基F-T合成催化剂是可行的;对于Co催化剂,利用F-T合成的反应特点和催化剂改性开发具有一定抗硫性催化剂是可能的。     

气敏元件的环境温度特性

研究了γ—Ｆｅ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＷＯ３、Ｌａ１－ｘＳｒｘＦｅＯ３气敏元件的环境温度特性。环境温度改变时（－４０～４０℃）元件的阻值Ｒ０的变化依基体材料及检测气体而异，Ｌａ１－ｘＳｒｘＦｅＯ３乙醇元件最为稳定，ＺｎＯ和ＷＯ３的Ｈ２Ｓ元件的Ｒ０有明显漂移，但在一定浓度Ｈ２Ｓ中的Ｒｇ比较稳定。这几种元件均适于在ＶＨ＝５Ｖ下工作。     

Removal of Hg~0 with sodium chlorite solution and mass transfer reaction kinetics

The absorption behavior of Hg0 was studied experimentally by using sodium chlorite solution(NaClO2) as the absorbent in a bubble reactor.Primary influencing factors on removal efficiency of Hg0 such as NaClO2 concentration,pH,reaction temperature and the concentration of Hg0 were investigated.The results indicated that 72.91% of Hg0 removal efficiency could be achieved in acidic NaClO2 solution.The removal mechanism of Hg0 was proposed by analyzing of Hg2+ concentration in ab-sorption solution after reactio...     

Borstar双峰聚合反应产品性质分析及模型建立

通过对Borstar双峰聚合反应过程产品性质实验分析,Borstar双峰聚乙烯技术超临界环管反应器生产聚合物熔融指数相对于分子量呈指数规律变化,气相反应器生产的聚合物熔融指数随分子量增加而呈一定规律的减少,聚合物分子量继续增加聚合物熔融指数减少趋势缓慢;在实验分析的基础上,基于聚合反应机理应用MATLAB软件建立工业装置聚合过程聚乙烯熔融指数及密度等产品性质计算模型和确定模型参数,通过模型拟合值和实际值的比较,模型能够准确预测熔融指数和密度的变化趋势,有关聚乙烯在环管中的熔融指数、在流化床内的熔融指数和密度的质量模型相对平均误差分别为2.4%,0.5%和0.3%。通过产品质量预测模型的推导和分析,环管部分熔融指数主要受温度、[H2]/[C2H4]影响;而气相部分熔融指数既受环管聚合物来料性质影响,又受气相反应器温度和[H2]/[C2H4]和[C4H8]/[C2H4]的影响     

SO2氧化流向振荡固定床的模拟

从质量守恒和热量守恒出发，建立了SO2氧化流向振荡固定床反应器的一维非均相动态模型，并在格距渐变的网格上使用了预测-校正有限差分法求解，该方法具有2阶精度且不用迭代。程序使用C语言编制，采用双向链表的存储结构，减小了存储量并大大加快了计算速度。根据数值计算的结果，考察了各参数对反应器动态特性的影响。     

Increasing the reactant conversion through induced oscillations in a continuous stirred tank reactor by using PI control

We report a strategy to increase the reactant conversion in a continuous stirred tank reactor (CSTR) to produce propylene glycol through induced oscillations generated by two controllers PI₁ and PI₂ that manipulate the reactor outlet flow and the coolant flow rate respectively. It is shown that an adequate parameter choice for the PI controllers allows one to derive sustained oscillations in the concentrations and reactor temperature, which in turn allows increasing the propylene glycol production. For a suitable choice of the PI₁ and PI₂ controller parameters, we use a complete reactor model that provides with physically feasible parameters. The issues of external disturbance rejection, self-oscillations and stability have also been discussed. The analytical calculations are verified by means of full numerical simulations.     

Trajectory analysis of nonisothermal tubular reactor nonlinear models

The existence and uniqueness of the state trajectories (temperature and reactant concentration) are analyzed for nonisothermal plug flow and axial dispersion tubular reactor models. It is mainly shown that these trajectories exist on the whole (nonnegative real) time axis and the set of all physically feasible state values is invariant under the dynamics equations. The main nonlinearity in the model originates from the Arrhenius-type kinetics term in the model equations. The analysis essentially uses Lipschitz and dissipativity properties of the nonlinear operator involved in the dynamics and the concept of state trajectory positivity.     

表面碳化的硅纳米孔柱阵列的H2S室温电容传感特性

通过将硅纳米孔柱阵列(Si-NPA)进行高温碳化处理,制备出一种SiC/Si-NPA复合纳米体系。对SiC/Si-NPA的表面形貌和结构表征揭示,生长于Si-NPA上的SiC薄膜由具有立方结构的SiC纳米颗粒组成,厚度为～200 nm。SiC/Si-NPA整体上保持了Si-NPA原有的柱状阵列结构特征。对浓度介于0～1 200×10-6的H2S气体的室温传感性能测试表明,SiC/Si-NPA对H2S气体的电容响应灵敏度可高达790%,而其对400×10-6浓度H2S气体的响应和恢复时间则分别为170 s和200 s,元件具有较好的测量重复性和稳定性。SiC/Si-NPA可能是一种室温条件下较为理想的H2S气体传感材料。     

乙烯环氧化制环氧乙烷体系反应影响因素的模拟研究

采用拟均相二维数学模型对乙烯环氧化制环氧乙烷体系反应影响因素进行了模拟研究，结果表明提高温度Ｔ，降低空速Ｓｖ不利于反应选择性的提高；提高Ｏ２浓度，可显著改善反应特性，并提出分段投氧，Ｃ２Ｈ４浓度的提高，环氧乙烷的产率明显提高，但其它相关因素需相应调整，还提出了高选择性（８５％）催化剂需重新优化的问题。     

镍镧复合氧化物的掺杂及其气敏性能研究

用共沉淀法制备了镍镧复合氧化物并对其进行三价、四价离子系列掺杂。研究了掺杂物的气敏性能。实验结果表明,SiO2,TiO2,SnO2,Al2O3,SbCl3等掺杂的复合氧化物,均对乙醇有较高的气敏性,而对汽油、H2及LPG等气敏性较低。其中TiO2掺杂量为4%(摩尔分数)的镍镧复合氧化物对乙醇的气敏性能最好。探讨了Si,Ti,Sn,Al,Sb等离子的价态,离子半径及复合氧化物的形成条件等与气敏性能的关系,研究了工作温度,被测气体浓度对元件气敏性能及对气体选择性的影响。