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超临界乙烯和高压聚乙烯混合物的减压分离过程建模方法

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化工学报 2024年

作者：尤潇楠范小强杨遥王靖岱阳永荣浙江大学化学工程与生物工程学院浙江大学宁波科创中心化学工程联合国家重点实验室(浙江大学)

超临界乙烯和高压聚乙烯混合物的减压分离过程涉及超临界乙烯与多分散性聚乙烯的复杂两相流动和相变传质过程，现有模型不仅缺少有效的数据验证，而且并不具备准确预测多分散性聚乙烯蜡分子量分布的能力。因此，本文首先对高压聚乙烯及... 详细信息

超临界乙烯和高压聚乙烯混合物的减压分离过程涉及超临界乙烯与多分散性聚乙烯的复杂两相流动和相变传质过程，现有模型不仅缺少有效的数据验证，而且并不具备准确预测多分散性聚乙烯蜡分子量分布的能力。因此，本文首先对高压聚乙烯及其聚乙烯蜡的分子链结构进行表征分析，然后根据分离机理提出了一种预测高压分离器气相出口聚乙烯蜡流量及其分子量分布的建模策略，最后研究了操作条件对聚乙烯蜡产量的影响。研究方法和结果不仅可为高压聚乙烯分离过程的操作优化和产品含蜡量的定向调控提供理论指导，而且可以拓展到其他溶液法工艺的聚合物分离过程，具有重要的意义。

关键词：高压聚乙烯相平衡减压分离选择性夹带模型两相流

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3D打印技术在微化工领域的应用

中国科学:化学 2024年

作者：张仲尧李雲张浩淼王靖岱阳永荣化学工程联合国家重点实验室浙江大学化学工程与生物工程学院

3D打印是基于材料逐层堆积的增材制造技术,在化学化工、航空航天、生物医学等领域都有重要应用.近年来,在微尺度下实现混合、化学反应和分离提纯等过程的微化工技术展现出了巨大的发展潜能,通过将传统化工过程的特征尺度缩小至微米-毫米... 详细信息

3D打印是基于材料逐层堆积的增材制造技术,在化学化工、航空航天、生物医学等领域都有重要应用.近年来,在微尺度下实现混合、化学反应和分离提纯等过程的微化工技术展现出了巨大的发展潜能,通过将传统化工过程的特征尺度缩小至微米-毫米级,从而更高效、快速、精准地调控化学反应全过程.本文综述了3D打印技术在微化工领域中的最新应用,包括流体流动与传质、化学合成、催化过程、反应器设计和化学分析等,旨在为微化工领域的研究提供新思路,并对该领域的发展进行了展望.

关键词： 3D打印微化工反应器设计化学合成催化生物医学

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基于自适应变步长同伦法的循环流程收敛算法

化工学报 2024年第7期75卷 2604-2612页

作者：李洪瑞黄纯西洪小东廖祖维王靖岱阳永荣化学工程联合国家重点实验室浙江大学浙江杭州310027 功能材料智能设计与制造浙江省工程研究中心浙江大学杭州国际科创中心浙江杭州311215

包含循环流股的流程模拟面临初值难给定和传统算法收敛困难的问题。针对该问题提出了自适应变步长同伦算法,通过自适应调整同伦参数步长处理中间过程收敛失败的情形,提高收敛效率,并采用回溯线搜索法将迭代变量限制在定义域内,以提升算... 详细信息

包含循环流股的流程模拟面临初值难给定和传统算法收敛困难的问题。针对该问题提出了自适应变步长同伦算法,通过自适应调整同伦参数步长处理中间过程收敛失败的情形,提高收敛效率,并采用回溯线搜索法将迭代变量限制在定义域内,以提升算法的鲁棒性。构建了基于直接迭代法、Wegstein法、Broyden法和牛顿法的同伦算法,分析了同伦参数和辅助函数的影响。以淤浆法工艺生产高密度聚乙烯作为案例,模拟结果表明同伦算法可以提高模型在不同工况下的收敛性。商业流程模型软件Aspen Plus内置的求解器最高仅在21%测试工况下可以获得可行解,而同伦算法收敛案例占比可达88%。

关键词：过程系统算法化学过程模拟同伦法

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高压法LDPE管式反应器的结构优化方法研究

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化工学报 2024年

作者：从文杰黄嘉雯范小强杨遥王靖岱阳永荣浙江大学化学工程与生物工程学院浙江大学宁波科创中心化学工程联合国家重点实验室(浙江大学)

高压管式反应器是生产低密度聚乙烯（LDPE，Low-Density Polyethylene）和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA，Ethylene Vinyl Acetate）等产品的重要装备。由于高压聚合反应条件苛刻，高压管式反应器的设计不仅要满足聚合反应工艺要求，还要... 详细信息

高压管式反应器是生产低密度聚乙烯（LDPE，Low-Density Polyethylene）和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA，Ethylene Vinyl Acetate）等产品的重要装备。由于高压聚合反应条件苛刻，高压管式反应器的设计不仅要满足聚合反应工艺要求，还要满足装备的机械强度和疲劳寿命要求。以高压法LDPE管式反应器为研究对象，提出了管式反应器结构的两步法优化策略。首先根据超高压容器标准确定反应器的管径比要求，并基于管式反应器的详细模型计算引发剂配方对管式反应器升温速率的影响规律，然后以单位转化率下的年度总费用作为目标函数，采用遗传算法优化得到反应器的管径、分区长度等结构参数。所提出的管式反应器的结构优化方法具有较高的准确性，将为高压法LDPE管式反应器的优化设计和技术改造提供理论指导。

关键词：高压聚合管式反应器结构设计优化设计反应工程

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微化工精馏分离技术研究进展

化工学报 2024年第1期75卷 47-59页

作者：郑雨婷方冠东张梦波张浩淼王靖岱阳永荣化学工程联合国家重点实验室浙江大学化学工程与生物工程学院浙江杭州310058

综述了以微尺度结构为核心的微化工精馏分离技术的研究进展。基于传统精馏存在的节能技术落后、设备效能低以及难分离近沸点物系等问题,介绍了易于实现过程强化的微精馏分离技术,包括常规微蒸馏/微精馏、毛细管力微精馏、离心力微精馏... 详细信息

综述了以微尺度结构为核心的微化工精馏分离技术的研究进展。基于传统精馏存在的节能技术落后、设备效能低以及难分离近沸点物系等问题,介绍了易于实现过程强化的微精馏分离技术,包括常规微蒸馏/微精馏、毛细管力微精馏、离心力微精馏、真空微精馏、重力微精馏等多种方法,在流动化学应用中将起到重要作用。在微尺度条件下,相间传质传热效率随传质距离的缩短显著增强,同时精馏分离流程具有安全可控、连续高效的特点。微尺度精馏分离技术具有独特优势,为化工精馏实现环保、降耗的目标提供了解决方案,也为流动化学合成系统的开发与完善提供了可能。

关键词：蒸馏精馏微通道分离微化工技术流动化学

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基于人工神经网络的工质基础物性预测

石油炼制与化工 2024年第1期55卷 180-188页

作者：林美金董轩洪小东廖祖维孙婧元杨遥王靖岱阳永荣浙江大学化学工程与生物工程学院杭州310030 浙江大学杭州国际科创中心

烃类及卤代烃是制冷及余热发电等热力学循环系统潜在的理想工质,但其数量繁多且多数物性参数未知,建立准确的物性预测模型对新型工质的开发至关重要。从多个公开数据库中收集了2500多种烃类及卤代烃分子(含C,H,F,Cl)的基础物性参数,包... 详细信息

烃类及卤代烃是制冷及余热发电等热力学循环系统潜在的理想工质,但其数量繁多且多数物性参数未知,建立准确的物性预测模型对新型工质的开发至关重要。从多个公开数据库中收集了2500多种烃类及卤代烃分子(含C,H,F,Cl)的基础物性参数,包括正常沸点(T_(b))、临界温度(T_(c))、临界压力(p_(c))、偏心因子(ω),构建了一个工质物性数据库;进一步,通过改进基团贡献-人工神经网络(GC-ANN)的方法,模型的输入参数除基团频率外,还加入相对分子质量、T_(b)、约化维纳指数,建立了预测烃类及卤代烃分子T_(b),T_(c),p_(c),ω的神经网络模型,所开发模型的预测误差小于传统的GC-ANN的误差。

关键词：新型工质物性预测基团贡献法 BP神经网络

预混进料对废树脂流化裂解反应中颗粒团聚的抑制作用

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化工学报 2024年第9期75卷 3094-3102页

作者：黄正梁冯铭瑞宋琦任聪静杨遥孙婧元王靖岱阳永荣浙江省化工高效制造技术重点实验室浙江杭州310027 浙江大学化学工程与生物工程学院浙江杭州310027 浙江大学宁波科创中心浙江宁波315100

针对放射性废树脂流化裂解反应过程中颗粒团聚问题,提出了高岭土和陶瓷颗粒预混进料抑制颗粒团聚的新思路,在流化裂解实验装置中通过测量床层压降和对产物的XRD、SEM以及元素分析,考察预混时高岭土添加量对流化特性和颗粒团聚的影响规... 详细信息

针对放射性废树脂流化裂解反应过程中颗粒团聚问题,提出了高岭土和陶瓷颗粒预混进料抑制颗粒团聚的新思路,在流化裂解实验装置中通过测量床层压降和对产物的XRD、SEM以及元素分析,考察预混时高岭土添加量对流化特性和颗粒团聚的影响规律。研究结果表明,高岭土与陶瓷球预混后可在陶瓷球颗粒表面形成均匀的涂覆层,当高岭土添加量≥0.20%(质量分数)时具有显著的抑制废树脂流化裂解反应中颗粒团聚的作用,但存在一定的作用时长,应定期补加预混高岭土的陶瓷球颗粒以维持陶瓷球表面的高岭土覆层,当高岭土预混添加量为0.20%(质量分数)时高岭土预混进料抑制团聚的作用时长约为70 min。与高岭土和废树脂共混进料相比,预混进料可在更低的高岭土添加量条件下达到颗粒团聚抑制效果,有利于放射性废树脂的减量化处理。

关键词：放射性废树脂热解流态化团聚高岭土

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Study on Optimal Strategy of Grade Transition in Industrial Fluidized Bed Gas-Phase Polyethylene Production Process

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Chinese Journal of Chemical Engineering 2003年第1期11卷 1-8页

作者：王靖岱阳永荣等 DepartmentofChemicalEngineering ZhejiangUniversityHangzhou310027China

A model of grade transition is presented for a commercialized fluidized bed gas-phase polyethylene production process. The quantity of off-specification product and the time of grade transition can be minimized by the optimization of operating variables, such as polymerization temperature, the ratio of hydrogen to ethylene, the ratio of co-monomer to ethylene, feed rate of catalyst, and bed level. A new performance index, the ratio of melt flow (MFR), is included in the objective function, for restraining the sharp adjustment of operation variables and narrowing the distribution of molecular weight of the resin. It is recommended that catalyst feed rate and bed level are decreased in order to reduce the grade transition time and the quantity of off-specification product. This optimization problem is solved by an algorithm of sequential quadratic programming (SQP) in MATLAB. There is considerable difference between the forward transition and reverse transition of grade with regard to the operating variables due to the non-linearity of the system. The grade transition model is extended to a high space time yield (STY) process with the so-called condensed model operation. In the end, an optimization strategy for multi-product transition is proposed with two-level optimization of the objective function J(x,u) on the basis of the optimal grade transition model. A sequential transition of six commercial polyethylene grades is illustrated for an optimal multi-product operation.

关键词： polymer continuous polymerization grade transition multi-product operation two-level optimization

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超临界丙烷分级聚苯乙烯

化工学报 2004年第5期55卷 689-694页

作者：王靖岱陈纪忠阳永荣浙江大学化学工程与生物工程学系

利用超临界流体的溶剂强度随温度、压力的变化而变化和超临界流体泄压至常压时溶质完全析出的特点 ,采用超临界丙烷取代常规溶剂对聚苯乙烯进行分级研究 ,以期柔性地调节操作温度和压力 ,获得分子量分布较窄的聚合物级分 .结果表明 ,对... 详细信息

利用超临界流体的溶剂强度随温度、压力的变化而变化和超临界流体泄压至常压时溶质完全析出的特点 ,采用超临界丙烷取代常规溶剂对聚苯乙烯进行分级研究 ,以期柔性地调节操作温度和压力 ,获得分子量分布较窄的聚合物级分 .结果表明 ,对多分散系数为 4 2 2 5的聚苯乙烯进行等温超临界分级和等压超临界分级实验能够得到多分散系数分别为 1 0～ 2 0和 1 3～ 2 0的级分 .并且发现 ,压力和温度越高 ,溶剂的溶解能力越大 ,分级得到的级分分子量越大 .同时 ,从高聚物溶液理论出发 ,结合超临界溶液的溶解特性 ,建立了超临界流体分级高聚物的级分分子量的预测模型 .利用实验数据对模型参数优化结果表明 ,当压力大于 2 5MPa时 ,超临界等温分级模型的平均相对误差为 5 32 % ;当温度大于 4 13 15K时 ,超临界等压分级模型的平均相对误差为 18 0 3% .

关键词：超临界流体丙烷聚苯乙烯分级模型