5A分子筛催化三辛胺盐酸盐热解过程工艺研究

制碱含钙废液与CO₂反应-萃取-结晶耦合工艺低成本运行的关键在于有机胺有效再生。以5A分子筛为有机胺盐酸盐热解催化剂,考察有机胺盐酸盐热解过程的影响参数并对其进行优化。结果表明：提高热解温度和载气流量、增大稀释剂和催化剂用量,热解反应速率加快,转化率提高。综合考虑转化率和能耗,选择的优化工艺参数为：反应温度180℃,载气流量300 mL/min,转速150 r/min,三辛胺盐酸盐和十氢萘与5A分子筛的质量比分别为1∶4和10∶1。在此最优工艺条件下,反应4 h时转化率达95%、8 h时转化率为99%。5次循环实验的结果表明：5A分子筛具有良好的催化活性。     

双极膜电解提溴吸收完成液制备HBr和NaOH

采用双极膜电渗析(BMED)技术,对以提溴吸收完成液为原料电解制备NaOH和HBr的过程进行了研究。系统考察了电流强度、原料液初始质量浓度以及酸碱浓度等对实验的影响,以及在盐室的NaBr溶液中加酸的实验效果,用来模拟以甲酸钠溶液为吸收液的提溴吸收完成液。结果表明:适当提高膜堆的直流电强度有利于产酸产碱,但是电流效率更低,能耗更高,综合考虑,实验采用的电流强度为2.5～3.0 A。当原料液NaBr的初始质量浓度为40～50 g/L以及酸碱初始浓度为0.1～0.2 mol/L时,电流效率较高,能耗较低。随着酸碱初始浓度增加,电流效率和能耗的变化变小。在NaBr原料液中加酸会抑制碱的产生,相反产酸量则会大大提高。     

结晶器流场的模拟计算与结构优化

数值模拟是有效研究大型工业设备内部流场的手段。采用多重参考系和湍流标准k-ε模型对结晶器内部流场进行描述。利用激光粒子测速仪(PIV)测量的实验室小型搅拌槽的实验数据对计算模型进行了验证,结果表明计算模型可以有效预测搅拌设备内部的流场分布。并在此基础上研究了搅拌桨安装位置及运行参数对流场的分布影响,优化了结晶器的结构与运行参数:搅拌桨安装高度1 000 mm,导流筒柱段长度2 000 mm,搅拌转速70～80 r/min。     

煅烧对半水硫酸钙晶须稳定化的影响

以二水硫酸钙(DH)为原料通过水热法合成半水硫酸钙(HH),再进行煅烧得到稳定的硫酸钙晶须。采用SEM、TG、XRD等分析方法,系统地研究了煅烧温度和煅烧时间对硫酸钙晶须稳定化的影响。结果表明,在200～600℃下,提高煅烧温度和延长煅烧时间,能有效促进硫酸钙晶须的稳定化;当煅烧温度为650℃、煅烧时间为1 h时,所得产物均为无水死烧硫酸钙晶须。无水死烧硫酸钙结构致密,水分子难进入晶体内部,不易水化,可以实现硫酸钙晶须的稳定化。     

六氨氯化镁的粒度相关生长动力学模型

用连续稳态MSMPR反应结晶器对六氨氯化镁(MgCl2·6NH3)反应结晶过程中晶体生长速率的粒度相关性进行了研究.同时,针对六氨氯化镁产品在不同反应结晶条件下表现出的复杂的粒数密度分布形态,基于扩散学说提出了一个新的粒度相关生长速率模型.通过与Bransom、C-R、MJ2、ASL、Rojkowski指数、Rojkowski双曲以及MJ3等7种经典模型进行比较后发现,新模型对六氨氯化镁可能出现的凸形、凹形和极值形等几种有代表性的粒数密度分布形态都能给出与实验值极为吻合的描述.新模型表现出了非常良好的适应性.     

电磁场作用下的镁电解槽流场分析

镁电解槽流场的分布和优化是镁电解槽大型化的关键问题。以计算流体力学(CFD)为手段,研究了在电磁场作用下的镁电解槽流场分布,得到了120 kA镁电解槽内部流场的分布。电解质主循环是由电解室到集镁室,它将在电解室生成的液态镁输送到集镁室进行收集;在后墙附近存在有副循环,其对后墙和阳极有冲刷作用,会造成后墙和阳极的损坏。分析了电解槽内各种电解质循环对液态镁的输送效果,认为在电解槽中线处平行于电极表面的电解质输运循环是最优循环;同时在后墙处,阴极顶部存在有垂直于电极表面的有害循环,并计算得到电解槽中最大的速度出现在电解室内的隔墙表面处,最大值为0.164 m/s。     

工业结晶器内流体流动过程的数值模拟

对某无机盐工业结晶反应器中的流体流动过程进行了三维数值模拟,采用多重参考系法(MRF)及标准k-ε模型,分析了桨型、转速、桨的安装高度对结晶器流场的影响情况。计算结果表明:速度分布主要集中于内导流筒内部以及内、外导流筒之间的区域,相应地,结晶器被粗略地划分为对反应结晶过程具有不同作用的两个区域——内导流筒内速度较大的循环区和外导流筒外速度较小的沉降区。通过对循环区和沉降区的速度分布比较,认为推进式搅拌桨的流体流场速度云分布均一性要好于其他型式的搅拌桨,其最佳安装高度为3.5~5.7 m。在合适的搅拌速率下,结晶器沉降区的流体流动速率具有均匀向上的特点,可以有效带出部分小粒子,有利于获得大粒度产品。通过流动过程的数值模拟获得详细的流场分布及操作参数,为结晶器结构和操作参数优化提供了理论指导。实践表明:优化后的产品粒度显著提高,产品中大于0.2 mm的粒子从优化前的不足50%提高到优化后的90%以上,干燥产品的天然气消耗从优化前的22 m3/t降低到优化后的15m3/t,节能降耗效果显著。     

甲醇-乙二醇二元混合液密度和粘度的测定及关联

利用比重瓶和乌氏粘度计,测定了288.15~303.15 K条件下甲醇-乙二醇二元混合液的密度和粘度,并拟合了密度、粘度与组成和温度的计算方程。分别计算了超额摩尔体积和超额粘度,在实验温度范围内,超额摩尔体积和超额粘度均为负值,说明甲醇与乙二醇混合产生负偏差,不同温度下的超额摩尔体积与组成的关系可以用多项式进行回归,超额粘度与组成的关系可以用Redlich-Kister方程进行关联回归。本文结果为工程设计提供了参考依据。     

钛白酸解尾渣旋流分级数值模拟与实验研究

针对酸解尾渣旋流分级过程中分离精度较低的问题,采用数值模拟和实验验证的方式对工艺进行优化。模拟研究表明:当进口速度为1.78 m/s时,高钛品位的粗颗粒的回收效率是91.1%,TiO2回收率偏低;当进口速度为2.78m/s时,杂质细颗粒的分离效率是62.9%,显著降低。为保证高分离精度,进口速度需控制在2.28m/s。进一步研究表明,当进口速度为2.28m/s时,分级后溢流产物的体积平均粒径(D[4,3])为9.2μm,底流产物的体积平均粒径可达43.6μm,有90.3%的杂质细颗粒得到脱除,二氧化钛回收率可达59.3%。