国家自然科学基金(21306179)
- 作品数：7 被引量：26H指数：3
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- 相关机构：中国海洋大学中国科学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家重点实验室开放基金更多>>
- 相关领域：化学工程自动化与计算机技术动力工程及工程热物理更多>>
- 考虑内部热集成的乙二醇反应精馏系统设计与优化被引量：10
- 2013年
- 针对环氧乙烷水合制乙二醇反应精馏过程反应热的利用和系统能量更大集成问题,提出一种将反应段和提馏段分割、从反应段移出热量供提馏段加热的内部热集成反应精馏塔(R-HIDiC)的设计。利用Aspen Plus模拟软件,分析了内部热集成的可能性,优化了内部热交换量及其分布,给出了一种不需要再沸器的能量最大集成方案。研究表明,与传统的反应精馏塔相比,通过对内部热集成进行优化,乙二醇反应精馏塔可取消再沸器,系统需要的能量只由环氧乙烷水合反应热和外部压缩机提供,其操作费用将降低约47.2%,总费用将降低约39.1%,体现了其技术和经济优越性。
- 安维中林子昕江月陈菲周立明朱建民
- 关键词：反应精馏乙二醇反应热
- 萃取精馏制取无水乙醇过程不同节能方案的对比被引量：10
- 2018年
- 以乙二醇为萃取剂从乙醇-水体系制取无水乙醇产品。基于流程模拟软件,对常规萃取精馏过程以及双效萃取精馏、分割式热泵萃取精馏、隔壁塔萃取精馏和内部热集成萃取精馏等4种节能工艺进行模拟及优化。设计规定如下:无水乙醇中乙醇质量分数不低于99.5%,回收的萃取剂中乙二醇质量分数不低于99.9%,废水中的质量分数为99.5%以上。在相同的设计基础和设计要求下,获得各流程最优的操作参数,并从节能效果及经济性分析对比4种节能工艺。结果显示:相比于常规萃取精馏过程,虽然内部热集成萃取精馏工艺可将能耗降低14.1%,节能效果最佳,但双效萃取精馏过程总成本最低,年均总成本可降低7.2%,是最具经济性的工艺过程。本研究为乙醇-水体系萃取精馏分离工艺的工业化提供了设计基础和理论依据。
- 林子昕安星安维中朱建民
- 关键词：无水乙醇萃取精馏节能
- 考虑转化率目标的碳酸二苯酯反应器选型研究
- 2016年
- 针对以碳酸二甲酯(DMC)和苯酚(PhOH)为原料、酯交换法合成碳酸二苯酯(DPC)化学反应平衡常数非常低的问题,从理论上研究了提高原料转化率的方法及反应器的选型。首先,从理论上分析和揭示了从反应系统移去产物甲醇是提高原料转化率的最重要途径;其次,在假定化学反应达到平衡的基础上,将原料转化率视作由组分浓度控制的蒸馏过程进行研究,比较分析了带冷凝器的CSTR反应器、反应蒸出塔和反应精馏塔三种情况下甲醇可达到的移出率及其对原料转化率的影响规律。结果表明,原料转化率同时受化学反应平衡、反应体积、汽液平衡条件和分离因素的限制,最理想的工艺是反应精馏塔,其中PhOH的转化率可达到29.71%。
- 林子昕张磊安维中别海燕朱建民
- 关键词：碳酸二苯酯化学平衡反应精馏
- 基于损失分析的反应精馏塔板上反应体积的优化设计被引量：2
- 2015年
- 针对以选择性为主要目标的反应精馏塔设计中反应段塔板上反应体积或催化剂的分配问题,提出一种基于热力学损失分析和流程模拟计算相结合的优化设计策略。为了深层次分析反应精馏塔板上损失的原因并为制定调优方向提供理论依据,将塔板上的总损失区分为物理损失和化学损失两部分并分别进行计算。在此基础上,将建立的损失计算方法和流程模拟技术相结合,将反应段塔板上的反应体积的分配和对应的损失分布相关联,以再沸器热负荷最小为目标,通过建立的方法对反应体积的分配逐步调优,可实现反应精馏塔的优化设计。方法的有效性通过环氧乙烷水合制乙二醇反应精馏体系进行了验证。结果表明,与普遍采用的塔板上等反应体积分配的设计方法相比,通过本文建立的优化分配方法,可使系统的能耗降低18%以上,同时结果优于文献值。
- 林子昕安维中袁琳皓蔡浩朱建民
- 关键词：优化设计乙二醇
- 酯交换合成碳酸二苯酯反应精馏塔的模拟与优化被引量：3
- 2015年
- 在Aspen Plus软件平台上开展了以碳酸二甲酯(DMC)和苯酚(Ph OH)为原料、反应精馏塔合成碳酸二苯酯(DPC)的模拟研究。利用实验测定的化学反应平衡常数和反应动力学数据,通过一种调优方法对反应精馏塔进行逐步优化,取得了优化的设计参数。结果表明,反应塔板上液体持液量大小对反应精馏过程有重要影响,当持液量小于0.2 m3时,塔板上的酯交换反应由反应动力学控制,当持液量大于0.5 m3时,塔板上的化学反应接近平衡,反应精馏过程由化学平衡控制。通过对设计参数进行优化,反应精馏塔中Ph OH和DMC的转化率分别达到29.22%和22.01%,DPC收率达到7.21%,而在相同条件下用釜式反应器合成DPC时Ph OH和DMC的转化率仅为7.8%和7.5%,表明了反应精馏技术的优越性。
- 张磊林子昕安维中张学辉朱建民王公应
- 关键词：碳酸二苯酯酯交换反应精馏
- 均相/非均相催化精馏合成乙二醇单丁醚控制分析与比较被引量：1
- 2018年
- 以环氧乙烷和正丁醇合成乙二醇单丁醚为例,开展了均相和非均相两种催化精馏工艺的稳态模拟、动态行为和控制研究,比较分析了两种工艺的特点。在Aspen Plus模拟平台上取得精馏塔稳态模拟数据,采用相对增益矩阵(RGA)对均相和非均相催化精馏塔进行分析,确定了双温度控制回路。在Aspen Dynamics中建立了控制方案,在添加正丁醇进料摩尔分数±10%的阶跃扰动下,考察了催化精馏塔的动态响应及控制效果。研究结果表明,均相和非均相催化精馏工艺均能达到控制要求,但非均相反应体系控制方案有更快的动态响应、更小的扰动变化量,并能更早恢复到设定值,其原因在于非均相工艺不存在催化剂浓度变化因素。
- 林子昕王恒博安然安维中朱建民
- 关键词：反应精馏均相催化剂非均相催化剂
- 不同形状换热管传热性能的CFD模拟及优化选型
- 2014年
- 针对一个工业换热器管程传热强化的要求，提出基于CFD模拟的换热管选型及其结构优化方法。选择普通圆管、扁管、螺旋扭曲扁管和内置扭带圆管4种不同形状的强化传热管为考察对象，借助流体力学模拟软件Fluent6．3，对不同传热管的内部参数分布、传热系数、压降大小和综合效果等进行了模拟和比较分析，结果表明螺旋扭曲扁管的综合传热效果最佳，其中传热系数比普通圆管提高了3倍，压降小于0．5MPa，可满足工业换热器强化传热改进的要求。通过模拟取得了螺旋扭曲扁管适宜的结构参数范围，其中扭曲程度5～15，扁度为2～2．6，通过分析管内流场的分布，证明这种特殊结构换热管对流体湍动程度和传热效果有显著强化作用。
- 李文敏安维中林子昕朱建民
- 关键词：CFD模拟强化传热
