润滑油糠醛精制过程液液平衡及物性估算方法

提出了一套采用虚拟组分法来估算润滑油糠醛精制过程中的物理性质和液液平衡的方法。虚拟组分的物性参数由物性实验数据拟合得到,这些参数可满意描述润滑油及其分离物的密度、比重、折光率及含硫量,且可推广应用到其它平均沸点下的润滑油。利用物性估算得到虚拟组分的分子量,液液平衡数据的质量分数可转化为摩尔分数,进而可用NRTL活度系数模型回归计算,最终可应用于工业实际中的润滑油糠醛精制抽提塔的模拟。该估算方法与文献结果相比,在关联的结果上具有一定优势,对于密度、比重和折光率而言,该估算方法得到平均绝对偏差均小于文献偏差的0.5倍,而对于预测结果,两种方法的偏差基本相当。另外,按此方法估算得到的虚拟组分性质更加合理可信,可为模拟工作提供可靠的基础数据。

基于地表沉陷实测数据的覆岩内部移动变形预计方法

覆岩内部移动变形实测数据少、预计难度大、可靠性低。基于几何相似特征构建了依据地表沉陷实测数据预计覆岩内部移动变形的方法,该方法考虑了煤矿开采后覆岩移动变形导致的膨胀压缩。研究表明:预计离地表较近覆岩内部的移动变形时,可以不考虑覆岩的膨胀压缩,而预计离开采煤层较近覆岩内部的移动变形时,需要考虑覆岩的膨胀压缩;在开采边界附近,预计覆岩内部的移动变形可以不考虑膨胀压缩,而在开采中心附近则需要考虑膨胀压缩。研究结果有助于煤矿绿色安全开采。

基于塔总组合曲线的内部热耦合精馏塔优化设计方法

基于塔总组合曲线(CGCC),提出了一种简化内部热耦合精馏塔(HIDiC)结构的图形设计方法。在完成精馏段(或提馏段)单塔段中间换热器优化设置的基础上,结合精馏段与提馏段CGCC的集成图,以HIDiC的可减小过程总?损为目标,确定HIDiC热耦合中间换热器的最优设计。以苯乙烯-乙苯HIDiC为例,计算结果表明,设置中间换热器后,HIDiC可减小过程总?损最大值为1.951 MW,HIDiC的冷凝器、再沸器负荷分别下降63.6%和68.4%;热耦合中间换热器分别设置于精馏段第2、12、和38块塔板,提馏段第20、28和36块塔板,热负荷依次为0.841、1.496和2.053 MW。

考虑塔压变量优化的精馏塔间热集成

塔压是改变塔内温度分布的关键参数。传统设计一般先固定塔压,然后再搜寻可能的热集成,未考虑精馏与换热过程的同步优化。以塔压为关键耦合变量优化塔间的热集成,首先给出筛选热集成物流的启发式规则,然后借助流程模拟数据建立塔压与待选物流温度的约束关系,最后以年度总费用为目标函数建立了考虑塔压参数作为变量的热集成优化模型,并利用GAMS软件求解。以某炼化企业40 kt·a^(-1)干气制乙苯的精馏系统为研究背景,将塔压与物流温度关系线性化。案例研究表明:苯塔和乙苯塔的压力分别为1.5和0.82 MPa时,对应最优的热集成方案,其年度总费用为9310000 CNY·a^(-1),热集成的经济效益约为39890000 CNY·a^(-1)。本研究揭示了塔压作为耦合变量对热集成的影响及作用机制,即塔压越高并非热集成效果越好,应考虑热集成系统中不同换热过程的相互影响和制约。

考虑热力学目标的进料分流预热精馏塔分析优化

系统地提出了一种进料分流预热精馏塔的节能优化与水力学校核优化方案。基于热力学工具固定精馏线-提馏线,可定量计算精馏塔获得100%理想预热效率(精馏塔再沸器负荷的减小量与进料预热量之比)时的操作参数,并利用气液分布曲线来确定效率最低的塔板;同时,基于C++和MATLAB中的GUIDE,进一步开发了具有可视化窗口的水力学验算软件,对效率最低的塔板进行水力学分析。以石油化工行业中稳定塔(简化为正丁烷-正己烷塔)为例,热力学研究结果表明,当预热量、分流率及进料位置分别设为1000MJ/h、0.7与9/20时,稳定塔可获得100%的理想预热效率;水力学核算发现,适当设置塔板结构可保证精馏塔在正常操作下实现节能的目的。本研究对实际精馏塔节能改造具有一定的指导意义。

换热器网络调优过程中热负荷回路的量化处理

本研究对换热器网络调优时的热负荷回路提出一种定量化处理方法。对于存在热负荷回路且断开回路后需要能量松弛的换热器网络,分别计算改进前后年度操作费用和年度设备费用的增减幅度,得到年度总费用的变化情况,以便对是否需要改进换热器网络进行决策。年度操作费用与能量松弛幅度和公用工程价格相关,而年度设备费用则与换热器面积、换热器材质和投资回收期等因素相关。能量松弛幅度和换热器材质对年度总费用有显著影响,在本换热器网络案例的研究中考虑了换热器材质对年度总费用的影响。本案例中,随着材质价格升高,换热器网络改进后与改进前年度总费用之差呈下降趋势,当其正负号发生改变时,换热器网络方案也将产生变化。当本案例中换热器使用低廉的材质使年度总费用之差为正值时,应维持原换热器网络方案不变;若使用昂贵的材质使总费用之差为负值时,则应采用能量松弛后的换热器网络方案。本研究对于过程工业中换热器网络的设计调优具有一定的指导意义。

状态方程模拟醇胺系统的密度和汽液相平衡

通过考虑醇胺分子间的缔合作用,结合先前开发的非缔合变阱宽链流体状态方程(SWCF-VREOS)建立了一个缔合方阱链流体状态方程,并利用方程模拟了醇胺系统的密度和汽液相平衡。通过关联不同温度下醇胺的饱和蒸气压和液体体积得到了18种醇胺流体的分子参数,新方程计算的饱和蒸气压和液体密度总的平均误差分别为0.94%和0.88%。结合简单的混合规则,将此方程扩展到混合系统。研究发现,建立的方程可预测二元和三元醇胺混合物的密度。当引入一个与温度无关的可调参数时,方程能满意关联二元系统的汽液相平衡数据,并可进一步预测多元混合系统的汽液相平衡,预示着新方程可模拟醇胺系统的相行为。

基于COSMO-RS方法筛选易于乙腈/水分离的离子液体

采用COSMO-RS预测了乙腈+水+离子液体三元系统的汽液相平衡性质,讨论了不同离子液体对乙腈+水体系分离效果的影响,发现阴离子对乙腈+水分离效果的影响按照[OAc]>[Cl]>[DEP]>[DMP]>[Br]>[NO_3]>[EtSO_4]>[MeSO_4]>[DCA]>[BF_4]>[TfO]的顺序,而阳离子对乙腈+水分离效果的影响甚微,离子液体[EMIM][OAc]、[EMIM]Cl预计可以在分离乙腈+水的实际应用中得到较好的发展。

环丁砜萃取精馏过程模拟分析及工艺参数优化

以环丁砜-烃类相平衡数据和NRTL-RK热力学方法为基础,对环丁砜萃取精馏过程进行了全流程模拟和工艺操作参数优化。综合考虑各个操作变量及其关联,提出了基于局部耦合参数迭代优化的整体协同优化的策略。通过文献数据回归和Aspen Plus物性估算系统相结合,补充修正了缺失的模型参数,并以此模拟分析了各关键操作参数对环丁砜萃取精馏过程能耗和分离效果的影响。结果表明:当萃取精馏塔操作压力为0.17 MPa,溶剂回收塔操作压力为0.05 MPa时,贫溶剂最佳温度为100℃,原料饱和气相进料的最佳进料位置为第50块塔板;溶剂回收塔最佳回流比为0.33;最佳进料位置为第6块塔板,汽提水量为2853 kg·h^(-1)。优化后,装置最小热公用工程由1.158 GJ·t^(-1)下降至0.802 GJ·t^(-1),节能效果显著。

293.15K时乙腈+水+[Hmim]Cl三元系统及其二元系统的折光率测定与关联

主要通过折光率来研究离子液体对乙腈+水系统物理性质的影响。采用折光仪测定了乙腈+水+[Hmim]Cl(1-己基-3-甲基咪唑氯盐)三元系统及相应的乙腈+水、水+[Hmim]Cl、乙腈+[Hmim]Cl二元系统在293.15 K时的折光率,并获得了这些系统的过量折光率,建立了折光率与组成间的经验关系。结果表明,在全部浓度范围内过量折光率均为正值,且乙腈+水的折光率随组成变化出现极大值,而水+[Hmim]Cl、乙腈+[Hmim]Cl的折光率均随离子液体组成的增加而增加。用Redlich-Kister、Cibulka模型和Singh模型分别关联了二元和三元系统的过量折光率,证实可采用Kohler方程估算三元系统的折光率。

基于化工虚拟仿真实践教学平台的多维度教学模式探索

化工虚拟仿真实践教学平台在化工类专业课程的教学中发挥了重要作用。针对化工类专业课程的特点,依托虚拟仿真实践教学平台,从实践教学、理论教学、学科竞赛、学生科研和毕业设计等多个维度尝试构建了立体化和系统性教育的教学模式。教学效果反馈表明,多维度教学模式有助于转变任课教师对于化工类专业课程的教学认知和方法,可明显改善教学质量和提升学生的工程实践能力。

苯胺半实物仿真工厂在化工专业实践教学中的应用

介绍了徐州工程学院苯胺半实物仿真工厂的基本情况和组成,并以化学工程与工艺专业为例,探讨了苯胺半实物仿真工厂在化工原理实验、认识实习、生产实习和毕业实习等实践教学环节中的应用情况。教学实践表明,苯胺半实物仿真工厂可以提升专业实践类课程的教学效果。

常顶系统流动腐蚀机理预测及防控措施优化

国内某炼油厂常减压蒸馏装置的常压塔顶冷却系统换热器频繁出现腐蚀失效问题。基于物料衡算原理,采用逆向推导的方法及工艺过程模拟计算分析了该常压塔顶冷却系统的流动腐蚀失效机理,包括露点腐蚀、铵盐结晶沉积垢下腐蚀以及多相流冲刷腐蚀。注水是一种方便且非常有效的破除露点腐蚀和铵盐结晶沉积垢下腐蚀的工艺防护措施。但由于该炼油厂常压塔顶注水量有限,每台换热器采用不同的注水方式,依然出现了流动腐蚀失效问题。通过模拟计算,提出根据不同的注水量应选择不同的注水方式(总管注水、换热器定点注水和程控注水),从而实现该常顶冷却系统长周期稳定运行。

将g-C_(3)N_(4)的制备与应用融入综合性化学实验—“上转换”现象探究

以石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))红光催化降解为实例,将“上转换”现象的探究与现代分析技术的利用相结合,应用于综合性化学实验的教学实践中。本实验以三聚氰胺为原料,热解制备g-C_(3)N_(4)。以罗丹明B溶液模拟废水,在红光(660 nm)光源下考察g-C_(3)N_(4)的光催化降解性能及具有的特殊的“上转换”性能。通过一系列先进的表征手段,探究该新型光催化材料的结构与性质。通过开设该综合性实验,让学生获取催化材料领域的前沿知识,了解仪器分析及评价测试技术的基本原理,掌握相应的实验操作,培养学生的综合实验素质和创新、实践能力。

基于层次分析法的醋酸乙烯项目生产工艺决策

采用层次分析法对江苏沿海拟新建的醋酸乙烯项目生产工艺方案进行了定量决策,以降低主观因素对于决策的干扰。决策过程的递阶层级结构由目标层、准则层、子准则层和方案层四个层级构成。准则层中包含经济效益、安全生产和环境保护三个准则,每个准则又拓展出五个子准则,所有子准则的集合构成子准则层,方案层中的备选方案为国内常见的石油乙烯法和电石乙炔法。通过深入分析比较两种生产工艺,确定了准则层、子准则层和方案层中与上一层某因素相关的各因素重要性的相对比值,由此计算得到了各因素的单排序权值,并对相应的成对比较矩阵进行了一致性检验,各矩阵一致性指标均符合要求;进一步求得子准则层和方案层各因素的总排序权值,对石油乙烯法和电石乙炔法的全部总排序权值分别累加,得到两种工艺的总权值分别为0.533和0.467,表明本项目更适合采用石油乙烯法生产醋酸乙烯。本研究对于化工设计过程中的决策问题具有一定的示范指导意义。

《化工安全与环保》课程思政教育探究

为认真贯彻关于高校人才培养的一系列讲话精神,切实解决好高等教育培养什么样的人、如何培养人以及为谁培养人这个根本问题,必须将思想政治教育恰当有效地融入到包括《化工安全与环保》在内的所有专业课程教学中。为有效进行《化工安全与环保》“课程思政”的教学改革与实践,教师应优化课程设置,充分发掘和发挥该课程所承载的思想政治教育功能,在完善教学方案上下工夫,大胆创新教学方法,努力提高政治站位,在着力讲好专业知识“故事”的同时,用情讲好思想政治“故事”,以便培养出既有出色专业能力,又能较强家国情怀的化工专业人才。该教改应当着眼于学生专业知识和政治素养的双提升,将“培根铸魂、启发引导、自我感悟、产业报国”的思想理念融入到课堂实践中,让学生德才兼备、“又红又专”的走出大学校园,使之在实现中华民族复兴的伟大事业中,心系国家,敬业爱岗,敢于担当,甘于奉献的思想内涵,成为其外化于形、内化于心的自觉行动。

铒掺杂g-C3N4催化剂的合成及其红光催化降解活性的研究

石墨相氮化碳(g-C3N4)的研究已成为光催化领域热点。本文以三聚氰氨为前驱体,采用甲醇回流法制备Er掺杂的g-C3N4催化剂。利用扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见-近红外分光光度计(UV-Vis-NIR DRS)、傅里叶红外光谱仪(IR)、荧光光谱(PL)、物理吸附(N 2-physisorption)及共聚焦显微镜(CLSM)等手段对Er/g-C3N4催化剂进行系统表征。结果表明,稀土金属Er高分散于g-C3N4上,促使氮化碳表面氮空穴的产生。Er掺杂优化了氮化碳的能带结构,增强了其对可见光的吸收,提升电子-空穴对的分离效率,此外还发现Er/g-C3N4具有较强的上转换能力。在660 nm红光LED照射下,对罗丹明B的水溶液进行光催化降解,发现Er/g-C3N4的降解速率是g-C3N4的2.0倍,且发现超氧自由基为该体系中的主要活性物种。

热力学模型和相平衡网络平台开发及应用

在流程工业中,热力学模型和相平衡数据是工业过程设计、模拟、控制及优化必不可少的要件,其准确性和精度直接决定过程设计、建模及控制优化的优劣。鉴于此,基于统计缔合流体理论,构建和发展了一变阱宽方阱链流体分子热力学模型,并将其成功应用到常规流体、缔合流体、电解质溶液、离子液体、聚合物等体系纯组分的PVT、混合物的汽(气)液平衡、液液平衡、固液平衡以及蒸发焓、混合焓等热力学性质的描述。同时,将该状态方程与表面张力、黏度等模型结合,可满意地预测和计算混合物表面张力、黏度等传递性质。在计算不同热力学性质中,采用了同一套分子参数,分子参数可来源于实验数据、基团贡献法或溶剂化法。另一方面,理论模型检验和模型参数的获得常依赖正确的热力学实验数据,为便于模型构建、应用和数据查询,开发了流体相平衡网络平台(www.equilibria.cn),并系统阐述了流体相平衡概念、分类、应用,提供了相平衡数据查询系统与计算软件。以上模型和网络平台的开发,为流程工业的模型化、智能化提供了基础理论和数据支撑。

萍乡废弃煤矸石理化特性及热活化性能研究

为研究不同种类煤矸石的理化特性及煅烧温度对其活化程度的影响,以萍乡废弃煤矸石不同矿区样A、样B、样C为研究对象,开展了XRD测试、物理性能试验、高温试验及力学性能试验,从理化特征、力学特征、表观特征等方面对煤矸石进行了基本性能及热活化性能分析。结果表明:不同种类煤矸石的理化特性不同,活性物质含量高的煤矸石活性较高;与样A相比,样B、样C更适合做填料,且样C具有更高的孔隙率、吸水性和抵抗风化破裂的能力。不同种类煤矸石的最佳煅烧温度略有差距,但都在800℃左右,未煅烧或未达到最佳煅烧温度的煤矸石活性较低,所制试件胶结较差,强度不高;最佳温度煅烧的煤矸石活性最高,所制试件胶结最好,强度最高。

Representation of Phase Behavior of Ionic Liquids Using the Equation of State for Square-well Chain Fluids with Variable Range

An equation of state （EOS） for square-well chain fluids with variable range （SWCF-VR） developed based on statistical mechanics for chemical association was employed for the calculations of pressure-volume-temperature （pVT） and phase equilibrium of pure ionic liquids （ILs） and their mixtures. The new molecular parameters for 23 ILs were obtained by fitting their experimental density data over a wide temperature and pressure ranges. The mo- lecular parameters of ILs composed of homologous organic cation and an identical anion such as [Cxmim][NTf2] are good linear with respect to their molecular weight, indicating that the molecular parameters of homologous substances, subsequently p VT and vapor-liquid equilibria vapor-liquid equilibria （VLE） can be predicted using the generalized parameter when no experimental data were available. The new set of parameters were satisfactorily used for calculations of the property of solvent and ILs mixture and the solubility of gas in various ILs at low pressure only using one temperature-independent binary interaction parameter.