圆管和扁形管的绕管式换热器壳侧流体降膜流动特性

为探究异型管绕管式换热器壳侧流体降膜流动和分布特性,建立了绕管式换热器三维物理模型,并基于流体体积(VOF)法多相流模型进行了数值模拟,对比分析了圆管和扁形管的管外流体降膜流动特性。结果表明:圆管和扁形管的管外轴向降膜流动分布均呈现“波谷-波峰-波谷”形状;扁形管的管外流体降膜流动速度明显大于圆管;圆管的管外液膜最薄处为圆周角120°处,扁形管的管外液膜最薄处在90°~120°之间;随着管间距的增加,圆管和扁形管的管外液膜平均厚度均呈下降趋势,扁形管周向液膜平均厚度比等周长圆管小10%~29%;随着缠绕角的增加,扁形管的管周向液膜平均厚度比等周长圆管小4%~28%。因此,推荐使用扁形管替代圆管作为绕管式换热器的缠绕管。

结构参数对气液下喷式喷射器性能的影响研究

喷射环流反应器是一种新型的气液或气液固接触反应装置,其中的喷射器结构会对反应器性能产生重要影响。文章采用计算流体力学方法,建立了文丘里型喷射器的数学模型,分析了吸气室、喉部和扩散段等结构对喷射器吸气量的影响规律。模拟结果表明:吸气室直径和气相入口方式对吸气量影响不大;喷嘴与喉部之间距离越小,喉部长度越短,吸气量越高;扩散段扩散角度在2~4°之间时吸气量存在最大值。

醋酸甲酯加氢制燃料乙醇强化工艺的全厂控制

对以醋酸甲酯和氢气为原料生产燃料乙醇的强化工艺进行了控制研究,采用集成仿真与启发式规则的全厂控制设计方法,分别建立了反应单元和分离单元的控制方案,并通过添加进料流量扰动考察系统的响应效果。虽然该流程中涉及分隔壁精馏塔和萃取分隔壁精馏塔,流程复杂、变量之间耦合度高,但各产品纯度在扰动后均能恢复稳定值。提出的全厂控制方案可为醋酸甲酯加氢制燃料乙醇的工业应用提供参考。

聚甲氧基二己基醚的合成与分离

以强酸性阳离子交换树脂(SQUPC-4)为催化剂,正己醇和三聚甲醛(TOX)为原料,合成一种新型的含氧燃料聚甲氧基二己基醚(PODHE_(n)),考察对其合成与分离方法。结果表明:当正己醇和TOX的物质的量比为1∶0.6、反应温度为100℃、催化剂用量(质量分数)为4%、反应时间为2.5 h时,目标产物PODHE_(n)的收率超过84%;PODHE_(n)精馏过程最优工艺参数为回流比5、塔顶采出比0.338、进料塔板第5块;当精馏塔操作条件为塔压力105 kPa、塔底温度263.5℃、塔顶温度106℃时,PODHE_(1-3)纯度超过99.9%;PODHE_(1-3)具有十六烷值高(大于75),低温性能优异(凝点为-52.0℃、冷滤点为-35.0℃)、安全性能好(闪点为116.0℃)、净热值高(37.4 MJ/kg)等优点,各项性能指标可满足或接近于车用柴油国家标准的技术要求,是一种性能优良的柴油调合组分。

半连续精馏过程分离甲酸甲酯-甲醇-水体系的模拟研究

采用半连续精馏对甲酸甲酯-甲醇-水体系进行分离,通过多目标遗传算法优化关键操作参数,并应用动态模拟实现半连续精馏的多模式操作。研究进料的中间组成对传统连续精馏、隔壁塔精馏和半连续精馏过程的经济性影响。结果表明,相对于传统连续精馏,中间组成甲醇含量逐渐增大时,半连续精馏在处理年产量的上限方面表现更加适宜,其相应数值为15.78、15.21以及11.74 Mmol;与隔壁塔精馏相比,半连续精馏适宜年处理量上限值分别为8.52、8.23、12.63 Mmol。

反应精馏隔壁塔水解醋酸甲酯的控制研究

在稳态模拟的基础上,研究了醋酸甲酯水解的反应精馏隔壁塔的控制策略。首先利用Aspen Plus软件模拟并优化了该工艺,得到最优操作条件;通过稳态敏感性分析得到各塔板温度的相对增益,由非方相对增益矩阵法选择控制变量及相对增益矩阵法确定操纵变量与被控变量的控制关系,以降低系统的耦合程度;采用继电反馈法整定比例积分控制器参数后,最终在AspenDynamics平台上对动态控制进行了模拟。模拟结果表明,通过3个温度控制回路(水进料量控制主塔第28块塔板温度、主塔塔底再沸器热负荷控制主塔第21块塔板温度、侧线塔塔顶回流量控制侧线塔第11块塔板温度),可较好地控制醋酸甲酯水解的化学计量平衡,且产品质量要求与设计值之间的偏差不大于0.01%。

隔壁塔技术进展

在简要介绍隔壁塔结构特点、节能原理、形式以及适用范围的基础上,着重阐述了隔壁塔的工业应用状况,并分析了国内外反应精馏隔壁塔、萃取精馏隔壁塔及共沸精馏隔壁塔研究的若干最新进展。

反应精馏隔壁塔的模拟研究

以乙酸甲酯酯转换体系为例提出了一种反应精馏隔壁塔的设计和优化方法,应用该方法可将常规双塔反应精馏序列转化为反应精馏隔壁塔并保证各操作参数的最优值。首先通过在反应精馏塔与甲醇塔之间交换汽液相物流来实现反应精馏隔壁塔的简捷设计;然后利用Aspen Plus模拟软件,对常规反应精馏序列和反应精馏隔壁塔进行了模拟分析;最终以2个产品的纯度以及2个再沸器总负荷为目标函数进行了系统优化。结果表明:与常规反应精馏序列相比,反应精馏隔壁塔不但可以节能15.19%,提高热力学效率0.35%,而且能大幅度地减少CO2排放量。研究表明:反应隔壁精馏塔不但在乙酸甲酯酯转换体系上存在很大优势,而且在节能减排和减少设备投资上具有较大的潜质。

多溢流塔板的设计

多溢流塔板广泛应用于大塔径和特大液体负荷的场合。分别采用等鼓泡面积法和等通道长度法对多溢流塔板进行设计,并对2种方法进行了总结比较。结果表明,2种方法都能够保证多溢流塔板各通道气液比相等,但等通道长度法优于等鼓泡面积法。

热耦合技术应用于共沸精馏系统的研究

以异丙醇脱水为例提出了一种热耦合共沸精馏序列的设计和优化方法,应用该方法可以将常规的双塔共沸精馏序列转化为热耦合共沸精馏序列并保证各操作参数的最优值。同时,利用Aspen Plus模拟软件,对异丙醇脱水的常规共沸精馏序列和热耦合共沸精馏序列进行了模拟分析。结果表明,热耦合共沸精馏序列不但提高了热力学效率、降低了能耗,并且能较大幅度地减少CO2排放量。

反应精馏隔壁塔应用于酯转换过程的研究

提出了一种应用反应精馏隔壁塔把乙酸甲酯废液处理成乙酸正丁酯的新工艺流程,即采用反应精馏隔壁塔替代常规流程中的反应精馏塔及甲醇回收塔。利用Aspen Plus模拟软件对反应精馏隔壁塔及常规流程进行了模拟,考察了进料位置、反应段位置及高度、耦合位置等结构参数对反应精馏隔壁塔的影响,并在保证产品纯度的前提下对反应精馏隔壁塔进行了最优化分析。分析结果显示反应精馏隔壁塔可以节能17.34%,并能有效降低设备投资费用和操作费用。

半椭圆固定阀塔板性能研究

应用空气–富氧水系统,在直径1 200 mm不锈钢塔内,对半椭圆固定阀塔板进行了实验室研究,研究结果表明:半椭圆固定阀塔板的压降略高于筛孔塔板,比F1浮阀塔板小得多,雾沫夹带率低于筛孔塔板和F1浮阀塔板,泄漏率比筛孔塔板低,比F1浮阀塔板高,传质效率优于筛孔塔板和F1浮阀塔板,是一种综合性能优异的塔板。

QH-2型扁环填料的流体力学和传质性能研究

在内径60 0填料塔中 ,用空气 富氧水系统对3 8和5 0QH 2型扁环填料的流体力学和传质性能进行了研究 ,得出计算其压降、液泛气速和传质单元高度的关联式。并与3 8鲍尔环、5 0鲍尔环和3 8环矩鞍填料进行了比较 ,结果表明 ,QH 2型扁环具有优良的流体力学和传质特性。

QH-1型扁环填料用于高液气比操作时的性能研究

在内径186mm有机玻璃塔中 ,对16和2 5QH 1型扁环填料的流体力学和传质性能进行了研究 ,得出了计算其压降、液泛气速、泛点填料因子、湿填料因子和液相总传质单元高度的关联式。并与16鲍尔环填料进行比较 ,结果表明 ,QH 1具有优良的流体力学和传质特性。

反应精馏隔壁塔内合成乙酸甲酯的模拟

提出了一种应用反应精馏隔壁塔合成乙酸甲酯的新工艺流程,采用反应精馏隔壁塔替代常规反应精馏流程中的反应精馏塔及甲醇回收塔。利用Aspen Plus模拟软件,对反应精馏隔壁塔及常规流程进行了模拟,比较分析了两种流程塔内液相组成分布,并分析了塔顶回流比与气相分配比对反应精馏隔壁塔的影响。结果显示新流程可以节能11.9%,并能降低设备投资费用和操作费用。

反应精馏应用于差压热耦合精馏技术的模拟

将差压热耦合反应精馏塔应用于乙酸甲酯的合成,利用Aspen Plus软件建立了模型并进行了流程模拟。对提出的工艺进行了单变量分析,进一步确定了各个变量的最佳值。在此基础上,对差压热耦合反应精馏流程的能耗、CO_2排放量方面与常规反应精馏流程进行了全面的分析与比较。结果表明,与传统流程相比,差压热耦合流程可节能达58.79%,并有很好的减排效果。

两种四溢流塔盘设计方法的比较

介绍四溢流塔盘设计中等通道长度法和等鼓泡面积法对应的降液管面积分配和位置、出口堰及降液管底隙设计。给出了两种方法详细的计算过程,并进行了总结比较。通过实例计算,结果表明等通道长度法优于等鼓泡面积法。

不同结构循环旋风分离器流场的数值分析

采用CFD软件——Fluent6.2中的雷诺应力湍流模型,对具有不同几何结构的循环旋风分离器气相流场进行数值模拟,以考察循环旋风分离器的几何结构对其流场的影响。模拟结果表明,循环管可以减小不利于气、液相分离的轴向速度并降低压降,防液罩可以在不增加压力损失的情况下增强气、液相分离的主要动力——切向速度,循环旋风分离器存在一个最佳入口直径。

三种固阀塔板的性能比较

为了研究固阀的尺寸大小对塔板性能的影响,采用空气-水系统,在直径1200mm不锈钢塔内,对3种结构相似、尺寸不同的固阀塔板,在不同堰高、不同溢流强度的条件下进行了流体力学与传质性能测试,测定了塔板压降、漏液、雾沫夹带与传质效率。实验结果表明:随着固阀尺寸的减小,雾沫夹带降低,传质效率增高;随着阀缝面积与阀孔面积比例的减小,干板压降与湿板压降增加,漏液减少;尺寸越小的固阀,综合性能越加优异。

EJT喷射塔板实验研究

采用空气-富氧水体系,在直径1200 mm不锈钢塔内,对EJT喷射塔板的流体力学与传质性能进行了研究,回归了压降、漏液和雾沫夹带等计算关联式,并与新垂直筛板进行了对比实验.结果表明,与新垂直筛板相比,EJT喷射塔板的压降减少16%左右,漏液率基本相当,雾沫夹带率降低20%左右,传质效率提高3%～10%,是一种综合性能优异的塔板.