基于半实物仿真工厂的化工制图课程思政和美育探析

针对新工科背景下高校教育的首要任务及化工制图课程教学中目前所存在的主要问题,文章以学校所建立的半实物仿真智慧工厂为基础,参照案例式教学方法,积极探索课程教学改革。根据课程教学内容特点,将其进行模块化改革,突显各模块之间的区别和联系,提高课程教学内容的逻辑性。通过理论联系实际,深入挖掘各教学模块中所蕴藏的思政和美育元素,将各元素有机融入课程教学内容中,实现课程教学与五育协同并进,从而完成立德树人这一根本任务。实践教学表明,这种改革激发了学生的学习兴趣,提高了学习效率,为新时代卓越工程师的培养奠定了基础。

烟气轮机叶片间隙中FCC催化剂细粉运动规律——气相流场分布的影响

针对近年来炼厂中出现的催化裂化烟气轮机内结垢严重的问题,首先采用数值模拟方法,探讨了烟机内部气相流场的分布。模拟结果表明:在动叶片的压力面上,气相速度分布较低、水气浓度分布较大以及温度分布较高的特点,使得随烟气进入烟机的催化剂颗粒极易在叶片压力面上堆积和熔融。此外,通过采用仪器分析的方法对新鲜剂、平衡剂和垢物进行了微观形貌(SEM)与矿物组成(XRD)等分析,结果表明:烟机叶片上的结垢主要是由催化剂颗粒堆积与颗粒中某些物质生成了低熔点共熔物共同作用的结果。所得结论可为进一步研究催化剂颗粒在烟机内的流动情况和揭示结垢机理等后续工作提供理论基础。

烟气轮机叶片间隙中FCC催化剂细粉运动规律——叶片上的磨损与结垢

针对近年来炼厂中出现的烟气轮机叶片上结垢严重的问题,采用欧拉-拉格朗日的数值模拟方法对烟机内的气固二相流动,特别是对固体颗粒相的运动规律进行了探索研究。结果表明,不同粒径的催化剂颗粒在叶片表面的运动轨迹是不同的,所造成的后果也不相同,粒径较小(<3μm)的颗粒易在叶片压力面上发生沉积和结垢,粒径较大(20μm)的颗粒易引起叶片的冲蚀与磨损;且由数值模拟所预测的烟机磨损与结垢发生的位置与生产实际中的情况是相一致的,可为进一步揭示烟机动叶片上的结垢原因和优化炼厂中烟机本身的操作条件提供理论基础与实践指导。

两段提升管催化裂解多产丙烯工艺十集总反应动力学模型

针对两段提升管催化裂解多产丙烯(TMP)工艺,在催化反应机理和TMP工艺特点的指导下,将反应体系划分成重油、柴油、汽油中的烯烃、汽油中的芳烃、汽油中的饱和烃、(丙烷+丁烷)、丁烯、丙烯、干气和焦炭共十个集总,建立了TMP工艺十集总动力学模型,并采用模拟退火法(全局)-最小二乘法(局部)-模拟退火法(局部)三层逐层寻优方法进行了参数估计。研究结果表明,TMP工艺十集总动力学模型可用来分析TMP工艺各产物分布规律,并考察操作条件对装置的影响,给装置操作优化提供指导。

CFB提升管等效反应器网络模型

对气固循环流化床(CFB)提升管内的非均相流动行为进行了计算流体力学(CFD)模拟。基于CFD时均流场数据与信息,搭建了用于描述提升管内非理想流动过程的等效反应器网络(ERN)模型。在ERN模型建立过程中提出了反应器网络的6个拓扑结构参数和一个等效判据,并系统地分析了等效反应器网络结构六参数的性质与确定方法,从而形成了一套CFB提升管流动模型建模方法。

催化裂化提升管反应器流动反应耦合模型研究进展

催化裂化(FCC)工艺在重质油轻质化过程中发挥着重要作用,而FCC提升管反应器的模型化是催化裂化新工艺与新装备的开发、催化裂化装置稳定操作与生产调优等常需做的工作。本文首先根据流动模型与反应模型不同的集成方式对提升管反应器流动-反应耦合模型进行了归纳与分类,并回顾了国内外流动-反应耦合模型的研究历程,指出了耦合模型的发展趋势;随后对当前研究较多的计算流体力学(CFD)流动-反应耦合模型进行了较为全面的阐述,包括对耦合模型的应用场合、模型求解解耦方法的研究情况等均作了介绍,同时还分析了该类耦合模型所存在的不足之处,并指出工业提升管反应器在线采样技术的开发在耦合模型的验证工作上的必要性;最后,对FCC提升管反应器流动-反应耦合模型研究进行了总结与展望,以期能够为FCC提升管反应器模型化新方法的提出以及耦合模型的验证工作等研究给予借鉴和指导。

化工传递课程在OBE理念下的教改与持续改进

以化学工程与工艺专业的核心课程“化工传递过程”为例,探讨了课程中教学内容和教学方法基于OBE理念的改革与实践。通过优化教学内容,融入课程思政和科研进展,提升学生的学习兴趣;通过革新教学方法,利用通用化工软件辅助学生理解课程概念并锻炼其解决具体工程问题的能力。措施的实施对于激发学生学习兴趣、提升学生工程应用能力和创新意识具有重要意义。

CFD在丙烷脱氢流化床反应器中的应用

针对某中试循环流化床装置中的丙烷脱氢反应器建立了三维多尺度CFD流动-传热-反应耦合模型,并采用该模型对丙烷脱氢反应器的操作工况进行了参数优化研究。所建立的三维多尺度CFD模型能够较准确地刻画丙烷脱氢在整个流化床反应器内的反应历程。通过参数优化研究获得丙烷脱氢反应器的最佳操作条件为:反应温度600℃,体积空速2 350h^(-1),催化剂装量0.8kg,催化剂平均粒径70μm。在此操作工况下,丙烷转化率为43.46%,丙烯选择性为85.66%,丙烯收率达37.24%。所建立的CFD模型能够用于丙烷脱氢流化床反应器的模拟、设计、放大与优化等过程。

低碳烷烃脱氢催化剂流化特性与耐磨性能

将相对廉价的低碳烷烃经催化脱氢转变成高附加值的烯烃,并副产大量氢气,是石化资源高效转化与利用的有效途径。本研究针对自主研发的PBD型低碳烷烃脱氢催化剂,分别从催化剂密度、粒径分布及最小流化速度等多个方面进行了流化特性研究。结果表明,PBD型催化剂具有适宜的粒径分布与颗粒密度,属于Geldart A类颗粒,完全适用于循环流化床脱氢装置。此外,PBD型催化剂的磨耗率仅0.27%,是国内同类型催化剂磨耗率的1/8~1/4,可有望大幅度减少工业装置中催化剂的消耗量。

计算机辅助模拟在化工类专业核心课程教学中的应用

使用专业模拟软件,对复杂工程问题进行分析、计算与设计是工程教育专业认证中必不可少的一项毕业要求。计算机辅助模拟已成为化工原理、化工热力学、化学反应工程和化工过程分析与合成等化工类专业核心课程的重要教学内容。鉴于此,本文针对化工过程时空多尺度现象,分别介绍了原子/分子尺度、单元装备尺度和工艺流程尺度上的计算机辅助模拟方法与常用软件,及其在化工类专业核心课程中的应用,以期能够为本专业课程教学改革提供参考。

Aspen Plus在化工类专业本科毕业设计中的应用与思考

化工生产属于过程工业的范畴,因此化工类专业教育非常注重化工过程分析、合成、模拟与优化等教学内容。毕业设计是化工类专业最重要的一次综合性实践教学,工艺流程模拟是毕业设计任务中极为重要的一环。本文以丙烷脱氢制丙烯工艺过程设计为例,介绍了Aspen Plus流程模拟软件在化工类专业本科毕业设计中的应用及教学心得体会,以期能够为化工类专业学生顺利完成毕业设计任务和教师指导实践教学提供参考。

《化工过程分析与合成》教学内容改革与实践

《化工过程分析与合成》是化工类专业高等教育核心课程之一。然而,本课程传统教学内容陈旧,缺乏新意。鉴于此,笔者通过将化学产品工程、生命周期评价和大数据与人工智能等新知识引入本课程教学,取得了良好的教学效果,希冀能够为本课程综合改革提供借鉴。

YBD型催化剂对丙烷脱氢的适用性研究

近年来丙烯需求及其价格持续走高,由丙烷脱氢制丙烯是其主要来源之一。本研究首先探讨YBD(Yantai university Butane Dehydrogenation)型催化剂颗粒内外扩散对其反应性能的影响,在催化剂颗粒尺寸40~80目、丙烷原料气流量40~100 mL/min范围内,催化剂反应性能基本不受内外扩散的影响;然后采用固定床反应装置评价了该催化剂对丙烷脱氢反应的适用性。结果表明:在压力0.1 MPa、温度595℃、空速600 h-1下,YBD型催化剂的丙烷脱氢反应性能最佳,丙烷转化率达45.88%,丙烯选择性80.65%;该催化剂能够维持较长时间的催化活性稳定性,明显优于工业催化剂。

分区多流域提升管EMMS曳力模型的构建

考虑CFB提升管快速床中因颗粒团聚物的存在而发生的气固相间曳力下滑的现象,建立基于能量最小多尺度方法(EMMS)的曳力模型,并将其与CFD两相流模型相耦合模拟传统等径提升管和新型分区多流域提升管两种不同结构的提升管。结果表明:将EMMS曳力模型耦合CFD双流体模型,可以合理地预测提升管内轴向与径向上的流场分布,实现对提升管内气固两相流动的准确表达;当CFB提升管的结构与操作工况发生变化时须重新寻求更为合适的曳力模型。

新冠肺炎疫情下在线教育在我国高等教育中的发展

新冠肺炎的爆发,人们居家隔离,为在线教育和在线办公带来了前所未有的发展机遇。本文从在线教育架构出发,对比了在线教育与传统教育之间的差异,同时对在线教育在我国高等教育中存在的问题进行了梳理,并提出了诸多建设性的解决对策,以期能够为在线教育在我国高等教育中的发展提供借鉴。

循环流化床中丙烷-异丁烷混合脱氢催化剂的性能

在中试循环流化床装置上,采用自主研发的PBD型低碳烷烃脱氢催化剂,对丙烷/异丁烷混合烷烃进行催化脱氢实验,考察了反应温度、气态空速、原料配比等工艺条件对脱氢过程的影响。实验结果表明,PBD型催化剂对丙烷/异丁烷混合烷烃脱氢反应表现出较高的催化活性。随反应温度的升高,混合烷烃的转化率增加,混合烯烃(丙烯+异丁烯)的选择性逐渐下降,收率逐渐增加。随气态空速的增大,混合烷烃的转化率下降,混合烯烃(丙烯+异丁烯)的选择性增加,而收率逐渐减小。其中,在反应温度600℃、气态空速1 700 h^(-1)、丙烷含量20%(w)、异丁烷含量在80%(w)的条件下,总烷烃转化率达48%以上,总烯烃选择性约90%。

化工传递过程课程在化工类专业教学中的思考

化工传递过程课程在高校化工类专业人才培养中具有重要地位。本文从化工学科发展历程,化工传递过程在化工专业课程中的地位出发,揭示了该课程在教学方面存在的问题,并提出一些解决措施,以期能够促进化工传递过程课程改革,并取得良好的教学效果。

异丁烷脱氢过程催化剂结焦与焦性质研究

在固定床反应装置上,采用YBD型Cr/Al_2O_3催化剂催化异丁烷脱氢,通过热分析技术研究结焦催化剂,考察反应条件对催化剂结焦量及焦性质的影响。结果表明,Cr/Al_2O_3催化剂对异丁烷脱氢有较好的催化活性,当反应温度580℃,空速800 h^(-1)时,异丁烷转化率60%以上,异丁烯选择性90%以上,异丁烯收率约60%。反应温度、空速以及异丁烯对结焦催化剂的焦含量有明显影响,当反应温度超过580℃,随着原料气中异丁烯含量的增加,催化剂的结焦量迅速增加。

低碳烷烃循环流化床脱氢工艺条件优化

针对PBD型脱氢催化剂,采用循环流化床中试装置对低碳烷烃(丙烷、异丁烷、正丁烷)单独脱氢以及不同配比混合低碳烷烃进行了较为系统的工艺条件优化研究。结果表明,反应温度和空速对低碳烷烃脱氢过程的影响至关重要,不同脱氢原料具有不同的适宜操作工况,其中丙烷脱氢在600℃和1 700 h^(-1)条件下,转化率为39%,丙烯收率达33%;异丁烷脱氢在580℃和1 700 h^(-1)条件下,转化率为48%,异丁烯收率为45%;正丁烷脱氢在580℃和1 700 h^(-1)条件下,转化率为40%,丁烯收率高达32%。PBD型催化剂对于不同配比混合低碳烷烃具有较高的催化活性。最终获得的不同脱氢原料适宜的操作工况下,可以为循环流化床低碳烷烃脱氢装置的工程设计与放大和工业装置的生产调优提供基础数据与理论支持。

不同类型催化剂对异丁烯齐聚反应过程的影响

采用固定床反应器分别探究了三类催化剂(固体磷酸催化剂、酸性阳离子交换树脂催化剂以及分子筛催化剂)对异丁烯齐聚过程的影响。实验结果表明:固体磷酸催化剂适用于C8烯烃的生产,酸性阳离子树脂催化剂及改性的分子筛催化剂(Hβ)适合生产C12烯烃。异丁烯齐聚产物C8~C16(清洁燃料油)因无芳烃、无硫,在石化工业中具有非常广泛的应用潜力;由三种类催化剂的评价结果来看,C8~C16的选择性最高时均能接近100%,但是固体磷酸催化剂和酸性阳离子树脂催化剂的异丁烯原料转化率比Hβ分子筛催化剂低,Hβ催化作用下异丁烯转化率可以达到88%。