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MRC工艺中混合冷剂设计参数与配比的优化

化学工程杂志|杨鑫磊; 范代娣; 员汝娜; 张旭; 巨建鹏; 李稳宏 西北大学化工学院
【摘 要】

为了降低天然气液化厂冷剂用量以达到节能降耗的目的,文中通过响应面分析法对中、高压制冷剂的运行工艺参数进行优化,在此基础上,采用Aspen HYSYS软件中的序贯二次程序法对冷剂配比进行了优化,得到了冷剂的最佳工艺参数和最优混合冷剂配比。结果表明:冷剂的最佳工艺参数为中压冷剂压力1 890 k Pa,高压冷剂压力3 800 k Pa,中压冷剂温度36℃,高压冷剂温度36℃,预测的最小单位能耗为391.104 k W·h/t,并通过现场实际生产验证了其可靠性。最优的冷剂摩尔配比为:N27.0%,CH425.0%,C2H432.4%,C3H818.7%,i-C5H1216.9%。在混合冷剂最优条件下,天然气液化装置中冷量利用率提高16.56%,冷剂循环量较优化前降低12.86%,生产每t液化天然气能耗降低7.61%。

化学工程 文档目录

化学工程杂志节能减排

MRC工艺中混合冷剂设计参数与配比的优化

摘要:为了降低天然气液化厂冷剂用量以达到节能降耗的目的,文中通过响应面分析法对中、高压制冷剂的运行工艺参数进行优化,在此基础上,采用Aspen HYSYS软件中的序贯二次程序法对冷剂配比进行了优化,得到了冷剂的最佳工艺参数和最优混合冷剂配比。结果表明:冷剂的最佳工艺参数为中压冷剂压力1 890 k Pa,高压冷剂压力3 800 k Pa,中压冷剂温度36℃,高压冷剂温度36℃,预测的最小单位能耗为391.104 k W·h/t,并通过现场实际生产验证了其可靠性。最优的冷剂摩尔配比为:N27.0%,CH425.0%,C2H432.4%,C3H818.7%,i-C5H1216.9%。在混合冷剂最优条件下,天然气液化装置中冷量利用率提高16.56%,冷剂循环量较优化前降低12.86%,生产每t液化天然气能耗降低7.61%。
1-6
化学工程杂志传质过程及设备

不同轻重比例的十字旋阀塔板压降的实验研究

摘要:在直径为1 000 mm、板间距600 mm、内置4块塔板的不锈钢圆塔中,以空气-水为介质,对十字旋阀塔板的压降进行了实验研究。在相同开孔率15.52%下,考察了3个液流强度和3个堰高条件下,对不同轻重比例(100%,86%,70%,50%,0)十字旋阀塔板压降的影响。结果表明:相同液流强度和堰高条件下,不同轻重比例塔板压降的关系是0>50%>70%>86%>100%;相同轻重比例和堰高条件下,液流强度越大,塔板压降越大;相同轻重比例和液流强度条件下,堰高越大,塔板压降越大;这3种因素导致的塔板压降差异均随着阀孔动能因子F0的增大而逐渐缩小。
15-20
化学工程杂志化工热力学

变温热源的有机朗肯循环性能分析

摘要:研究用于变温热源(烟气余热)动力回收的有机朗肯循环。考察了6种候选有机物工质和不同循环形式(如有无过热、有无回热)。系统净功、热效率、效率作为热力学指标,换热总能效(UA),透平尺寸因数(SP),透平等熵容积流速比(VFR)可大概反映系统尺寸和造价,作为技术经济性指标。采用Matlab编程,以最大净功为目标对循环进行了热力学优化和分析,并对最大净功下系统的经济性做了初步分析。结果表明:采用回热的循环输出更高净功。苯的简单循环输出最大净功,137.14 k W;庚烷的回热循环输出最大净功,156.71 k W。从技术经济性分析,在最大净输出功下,回热循环UA和VFR更小,SP差别不大。
37-42
化学工程杂志反应工程

无溶剂法烷基烯酮二聚体的制备及工艺改进

摘要:以三乙胺和硬脂酰氯为原料,采用无溶剂法制备了烷基烯酮二聚体(AKD),为了避免蒸馏法回收过量三乙胺所带来的高能耗,提出了一种新的工艺对AKD后处理过程进行改进,反应产物在热过滤除去三乙胺盐酸盐后,在低温下过滤得到AKD,所得滤液循环使用。研究了不同参数对反应收率和AKD纯度的影响,最佳反应温度为60℃,反应时间为1.5 h。当三乙胺和硬脂酰氯的摩尔比RTEA/STC>5时,尽管首次采用新鲜原料时反应收率较低,但并不影响后续的循环反应收率,循环反应收率可达86%,而且较高的原料配比可使反应在较低的黏度下进行。多次的循环实验表明,采用文中所提出的方法,操作易于控制、能耗低、反应条件温和,值得进行工业推广。
56-60
化学工程杂志生物化工

粒径相关的海藻酸盐/壳聚糖微球膜性能

摘要:粒径是评价微尺度凝胶载体性能的重要参数。文中以3种不同粒径(202,413,809μm)的海藻酸钙(Ca-Alg)凝胶珠为研究对象,以维生素B12(VB12)、牛血清白蛋白(BSA)和壳聚糖(CS)为模型分子,实验考察了胶珠粒径对海藻酸钙/壳聚糖(Ca-Alg/CS)微球性能的影响。采用电子扫描显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)和激光共聚焦显微镜(CLSM)等方法表征膜结构与形貌,采用膨胀率表征膜稳定性。结果表明:Ca-Alg/CS微球的凝胶结构、分子扩散性能和聚电解质复合膜性能与Ca-Alg胶珠粒径具有相关性。随着胶珠粒径减小,凝胶结构趋于致密,对分子扩散阻力增大。在成膜反应过程中,小粒径胶珠表面为成膜反应提供了更多的反应交联位点,在胶珠表面形成更致密连续和更厚的聚电解质复合膜。Ca-Alg/CS微球具有优异的膜强度和稳定性,在细胞固定化培养中具有显著应用优势。
1-6
化学工程杂志传质过程及设备

煤基石脑油芳烃抽提的实验与模拟

摘要:以煤热解耦合煤焦油加氢制得的低芳煤基石脑油为原料,分配系数、选择性系数、芳烃脱除率和萃余油收率为考察指标,探究不同萃取剂对脱芳效果的影响。最终得到复合萃取剂V(二甲基亚砜)∶V(N,N-二甲基甲酰胺)=9∶1,脱芳效果较好。针对此复合萃取剂,利用Aspen Plus对芳烃抽提的工艺过程进行模拟。优化分析了抽提塔的各工艺参数对脱芳效果的影响,并得到了一套适宜的工艺参数:剂油比0.9∶1,进料温度45℃,理论塔板数35块,压力0.4 MPa。且各因素对芳烃脱除率的影响大小依次为剂油比〉进料温度〉理论塔板数〉压力。在此工艺参数下,得到原料的芳烃脱除率为95.81%,萃余油收率为77.43%。
23-28
化学工程杂志化工热力学

类水滑石衍生氧化物催化水解HCN及其热力学分析

摘要:开发新型HCN水解催化剂是深度净化HCN的关键,文中采用单滴定法和双滴定法制备了Cu-Al类水滑石(LDH)催化剂;并探究了合成方法对所制备LDH结构的影响,XRD表征结果发现单滴定法制备的催化剂晶型更好。采用单滴定法制备了不同复合金属离子的类水滑石衍生氧化物(LDO)催化剂,HCN催化水解活性顺序依次为:Cu-Al LDO〉Zn-Al LDO〉Ni-Al LDO〉Mg-Al LDO〉Co-Al LDO。基于热力学计算探讨了Cu-Al LDO催化水解HCN的可能途径及影响因素。结果表明:在0—600℃温度范围内,HCN水解可生成CO和NH3;HCN可与O2和CO反应会生成H2O,促进HCN水解,提高HCN的脱除效率;CO和NH3的存在有可能造成积碳和铜单质生成,导致催化剂使用寿命降低。
45-49
化学工程杂志反应工程

磺酸功能化离子液体催化合成乙酸正丁酯

摘要:为符合绿色化学的要求,解决传统酯化反应催化剂浓硫酸设备腐蚀、副反应多等问题,以价格低廉的吗啡啉为原料,设计合成了1-(3-磺酸基)丙基-3-甲基吗啡啉甲磺酸盐[Mor-C3SO3H]Me SO3等4种磺酸功能化离子液体,利用傅里叶变换红外光谱和核磁氢谱对产品的结构进行了表征,并通过催化合成乙酸正丁酯考察离子液体的催化活性。结果表明:当乙酸与正丁醇摩尔比为1.2∶1,催化剂[Mor-C3SO3H]Me SO3用量为正丁醇质量的5%,带水剂环己烷用量为正丁醇质量的20%,在95℃下,反应5 h,乙酸正丁酯收率可达96.44%,离子液体经回收干燥重复使用7次酯收率仍在94%以上。
64-69
化学工程杂志节能减排

基于中高温烟气余热利用复合循环优化研究

摘要:鉴于水工质朗肯循环(H2O-RC)应用于中高温(500—700℃)烟气余热动力回收过程中存在的不足,提出2种复合循环:CO2超临界循环(CO2-SC)/有机工质跨临界循环(OTC),和空气布雷顿循环(Air-BC)/有机工质跨临界循环(OTC)。开展了以循环净输出功率为目标函数,以顶循环膨胀初压、终压和底循环膨胀初压、初温为优化变量的优化对比研究,得到了各循环参数对复合循环热力学性能的影响规律。结果表明:当烟气温度为500℃和600℃时,CO2-SC/OTC热力学性能最优;当烟气温度为700℃时,H2O-RC热力学性能反超复合循环,存在最大的净输出功率;基于500—700℃烟气余热动力利用,CO2-SC/OTC热力学性能整体上优于Air-BC/OTC。
1-5
化学工程杂志传质过程及设备

磷脂酰胆碱在硅胶上吸附特性的研究

摘要:为了研究硅胶对磷脂酰胆碱(PC)的吸附特性,通过分析不同吸附等温线和PC质量浓度随时间变化曲线,筛选出等温吸附模型和动力学模型并对其进行验证,求取了吸附热力学参数。结果表明:Langmuir等温吸附模型拟合结果良好,相关系数R2均在0.99以上,Lagergren拟一级动力学模型求出的平衡吸附量Qe更接近实验值。所以,这2种模型能更好地描述整个吸附过程,相对误差均在5%以内,可信度较高。此外,整个吸附过程主要受液膜扩散控制,热力学参数ΔH为-18.51—-3.79 k J/mol,该吸附为放热过程;ΔG恒负,吸附过程自发进行;ΔS在低浓度范围内恒负,高浓度范围内恒正,主要是PC与氯仿在硅胶吸附位点存在竞争关系所导致。
21-26
化学工程杂志化工流体力学

微通道中油水两相流的泊肃叶数影响因素

摘要:泊肃叶数是表征微通道阻力特性的重要参数。为了研究微米级通道中油水两相流动速度和含油率对泊肃叶数的影响,文中选用水力直径为195μm的微通道和8μm的过渡型微通道,对不同雷诺数和含油率的油水两相流动进行了实验研究和理论分析。研究结果表明:对于这2种尺度的微通道,油水两相流的泊肃叶数随雷诺数和含油率的变化规律有明显的差异。对于195μm的微通道,雷诺数对泊肃叶数没有明显影响,而在含油率为0.3和0.7时泊肃叶数分别达到最小值约30和最大值约120。对于8μm的过渡型微通道,雷诺数和含油率都对泊肃叶数有明显影响,在含油率为0.6时泊肃叶数达到最大值约300。分析了泊肃叶数与油水两相流流型的相关性,提出了泊肃叶数与雷诺数以及含油率之间的关系式。
41-47
化学工程杂志反应工程

新型非对称希夫碱铜催化苯乙烯环氧化研究

摘要:主要是以Na Cl O为氧源,研究5种含有不同推拉电子效应的非对称Salen-Cu(II)催化剂催化苯乙烯环氧化效果,通过考察反应底物与氧化剂的摩尔比、反应时间、反应温度、溶剂、催化剂用量、催化剂结构等因素对烯烃环氧化的影响,探索了催化剂应用于苯乙烯环氧化的最佳工艺条件。实验结果表明:吸电子基团可提高催化活性有利于环氧化,而给电子基团降低催化活性,不利于环氧化。最佳反应条件为:配合物5用量为0.01 mmol时,苯乙烯/Na Cl O摩尔比为1∶4,反应时间为6 h,反应温度为50℃,溶剂为CH3CN 3 m L,苯乙烯的转化率和环氧化苯乙烷选择性最高可达87%和31.9%。
62-66
化学工程杂志生物化工

响应面优化微生物钝化Cd污染

摘要:分别比较了单独采用一株硫酸盐还原菌(SRB)2-1—5u-2b、解磷菌(PSB)4-5a-1和二者联合对Cd^2+的钝化效应,通过响应面法优化SRB—PSB联合钝化Cd^2+的影响因素,并验证了其对Cd污染土壤的钝化效应。由结果可知:对比单独和联合细菌的钝化效果,2-1—5u-2b和4—5a-1能够协同钝化Cd^2+,钝化效率显著增加(P〈0.05),Cd^2+质量浓度为200mg/L时,钝化效率最高可达83.16%;响应面优化SRB—PSB联合钝化结果表明最优条件为,初始Cd^2+质量浓度为229.0mg/L、L-半胱氨酸盐酸0.619g/L、SRB与PSB的接种比例为2.4:1.6,此时,Cd^2+钝化效率增加至91.84%。将2-1-Su-2b,d-Sa-1,优化前后的联合培养细菌施用于Cd污染土壤中,对Cd的钝化效率分别为28.91%,24.85%,34.36%和41.23%。因此,证明了SRB—PSB共生体系对土壤Cd污染的钝化作用优势明显,响应面法适用于对微生物钝化土壤Cd污染的优化。
1-6
化学工程杂志传质过程及设备

固旋阀塔板的性能研究

摘要:在内径为600mm的不锈钢塔内,以空气-水-氧气为物系,对固旋阀塔板的流体力学和传质性能进行研究。测定了塔板传质效率和雾沫夹带量,并与F1浮阀塔板进行对比;通过计算流体力学软件Fluent对固旋阀塔板上气相三维流场进行了数值模拟。实验结果表明:当液相喷淋密度L=5m^3/(m^2·h)时,随着气体负荷的逐渐增大,固旋阀塔板的传质效率从小于F1浮阀到逐渐接近F1浮阀,且在实验最大气体负荷条件下超过了F1浮阀;当液相喷淋密度较大时,固旋阀塔板的传质效率高于F1浮阀塔板,且随着气体负荷的增大,差异越来越明显;固旋阀塔板的雾沫夹带比F1浮阀塔板低50%—60%,因此具有更高的气相负荷操作上限。Fluent软件模拟结果表明,固旋阀塔板中旋转流场的存在促使液层分布更均匀,气液传质得到进一步强化。
24-28
化学工程杂志化工流体力学

T型内螺纹微型管内Taylor流流型变化的数值研究

摘要:为研究含有内螺纹的微通道对气液泰勒流的影响,文中结合VOF多相流模型对微通道内气液两相流进行了数值模拟。主要分析了螺纹对称程度、螺纹高度、螺纹宽度对泰勒流型以及管内压力场的影响。结果表明:螺纹的存在会加强管内扰动,泰勒流在螺纹高度达到一定值时,泰勒气泡发生分裂;泰勒气泡形状变化主要与螺纹高度呈现正相关,与螺纹宽度几乎无关。螺纹会对气泡产生阻碍及导向作用,管内中轴线压力会受到螺纹的影响而呈现周期性波动。
45-51
化学工程杂志煤化工

内热式热解炉节能环保升级改造研究及应用

摘要:工业化应用最为成熟的煤炭热解技术为内热式热解技术。目前内热式热解炉工业化装置规模最大,总装置规模已超过2亿t(以入炉煤量计),该技术存在着控制技术落后、煤气质量差、能量综合利用低和环境污染严重等问题。文中分析了目前内热式热解炉的技术进展和存在的问题,从技术提升、能源节约、环境保护等角度提出了采用小粒煤技术、载气温度自动控制技术、混热式热解技术、干熄焦技术和污水预处理技术等一整套升级改造方案,在满足节能环保要求的同时,推动实现内热式热解技术产业的技术升级。
68-72

期刊名称:化学工程

期刊级别:CSCD核心期刊

期刊人气:4334

杂志介绍:
主管单位:中国华陆工程公司
主办单位:全国化工化学工程设计技术中心站
出版地方:陕西
快捷分类:工业
国际刊号:1005-9954
国内刊号:61-1136/TQ
邮发代号:52-52
创刊时间:1972
发行周期:月刊
期刊开本:A4
下单时间:1-3个月
复合影响因子:0.438
综合影响因子:0.300
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