成果与项目的背景及主要用途 二甲醚作为一种替代石油的新型绿色清洁能源，被一些专家评论为“解决中国能源与环境问题的关键”，产品前景被普遍看好。采用甲醇气相一步法合成二甲醚工艺前景相当乐观,发展二甲醚工业具有明显的社会和经济效益。南开大学通过“产学研”紧密合作攻关，已经完成了1000吨/年二甲醚中试生产装置的建设并全面达到了预定的各项技术要求。 技术水平及专利 南开大学经多年研究，采用一种具有

中国科学技术大学国家同步辐射实验室闫文盛教授研究组与孙治湖副研究员合作，提出了通过调控催化剂的反应环境来优化催化剂催化性能的技术策略。

本技术采用自主开发的流场结构化新型立式鼓泡塔式反应器，通过特殊的内构件设计与组合，实现反应器内气 (醇) 液 (酸) 呈现鼓泡式逆向流动，反应器内局部与整体混合状况均良好，温度分布、停留时间及压降等操作条件可控，有效的耦合了聚酯多元醇或增塑剂生产过程中酯化反应过程和移走副产物小分子的精馏过程，强化了小分子副产物的分离效率，实现了传质传热和反应过程的耦合强化，使过程效率大幅提高。以PEA为例，生产周期可从传统的20多小时缩短至6个小时，酸值等即可达到指标要求。该技术不但节能降耗，提高产品品质，还可满足柔性化生产要求。其主要技术特点： 1. 流场结构化新型立式鼓泡塔式反应器中气液呈鼓泡式逆向流动，反应器内局部和整体流型可调控，无死区。 2. 新型立式鼓泡塔式反应器采用多段组合的连接方式，拆装方便，反应器内物料停留时间、温度分布等可调控，自动化程度高。 3. 连续化技术生产的产品质量稳定，酸值低，水含量低。 4. 该连续化生产技术可大幅缩短生产周期，大大减少能耗等。 5. 该连续化生产技术适应性强，操作弹性大，适合多种聚酯多元醇和增塑剂的柔性化生产。

1.项目背景 化学反应器与精馏装置是石化生产过程中使用最为广泛的设备，也是最主要的耗能单元，反应器与精馏塔运行的好坏直接关系到石油化工企业的经济效益。反应与分离强化过程通常由多个单元耦合联接而成，其不仅涉及反应与分离能力的协同机制、多单元组合与系统整体运行效能的关系，而且强化过程具有强非线性、大滞后和多变量耦合特性，以及经济、环境与安全等不确定性因素的干扰，都对强化过程的平稳操作、协同调控与分级优化带来诸多的挑战。 采用反应与精馏强化技术，通过传质与传热的强化、物质流与能量流相互耦合，使强化过程具有大幅度提高反应转化率或选择性，降低生产能耗和污染物排放等优越性。然而这种集成优势只有在反应能力与分离能力动态协同作用条件下才能被充分发挥，而且强化过程具有多稳态、强非线性和多变量强耦合特性，这些都对强化过程的自动控制与优化理论提出了新的挑战。 采用传统控制模式，当系统受到干扰时，很容易引起反应与分离能力动态失调和工况发生大范围波动与偏移，造成产品质量不合格和能耗增加等控制难题。因此，在传统控制模式的基础上，探索反应与精馏强化过程的动态协同调控方法与动态优化理论，对解决集成装置的平稳操作与自动控制难题，切实提高系统运行品质，有效降低装置生产能耗和污染物排放方面具有重要意义 2.项目技术原理 南京工业大学绿色化工研究所，经过多年研究发明了不同工况反应与蒸馏集成技术，可根据不同体系的特殊要求，实现不同工况反应与精馏的最佳匹配，解决了反应与蒸馏操作条件必须一致等问题。本项目在对强化过程机理模型、经济稳态优化和动态特性分析的前期研究基础上，研究反应能力与精馏能力的动态协同调控新方法和强化过程的分级优化理论，提出反应与精馏强化过程一体化设计思想，对传统多单元生产过程具有很好的借鉴作用。项目针对反应与精馏过程自动控制系统设计与性能优化调节方面主要开展以下技术： （1）反应与精馏强化过程多变量自动控制方案的设计与性能分析 在对反应与精馏过程机理建模、经济稳态优化设计和动态特性分析基础上，采用稳态增益矩阵和奇异值分析方法，合理选择过程被控变量和操作变量配对模式，运用传统控制策略设计反应精馏强化过程多变量自动控制方案，采用ASPEN PLUS流程模拟软件和ASPEN DYNAMIC模块进行控制方案的动态模拟测试，并根据实际工艺扰动情况，通过在动态流程模拟系统上分别加入不同幅度和方向的多种扰动和改变系统设定值，评价传统控制模式闭环系统性能，在此基础上，改进自动控制方案设计，确保设计的自动控制方案在实际应用中能够维持平稳有效运行。 （2）生产负荷自动调节和优化技术原理 反应与精馏过程的生产负荷经常随着市场需求的变化进行调整，负荷的变化将可能引起系统工况的波动，产品质量下降，能耗增加等问题，甚至造成系统不稳定而被迫停机。本项目采用设定值多步长滚动优化、偏差区域容忍动态矩阵控制与传统控制相融合方法，实现反应与分离能力动态协同调控；本项目在多变量基础控制系统上，在关键控制回路增加设定值智能调节模块和多变量协调预测控制模块，分别采用设定值多步长滚动优化、偏差区域容忍动态矩阵控制（Error tolerant DMC）与传统控制相融合方法，实现反应能力与分离能力动态协同调控，使系统获得了良好的跟踪性能和鲁棒性。解决传统控制模式下扰动引起反应与分离动态失调，导致产品质量不合格、能耗和污染物排放增加等控制问题。在多变量协调预测控制模块设计中，对于反应器出口成分和产品质量等不可在线测量的关键变量，采用机理模型和经验模型建立产品成分软测量模型，实现对产品成分、反应转化率等不可测被控变量的在线估计。 （3）反应与精馏强化过程的系统性能优化技术 在经济稳态优化设计前期研究基础上，开展多目标多约束动态优化与多变量跟踪控制相结合的分级优化理论研究。在上层多目标多约束的动态优化设计中，是以能耗和操作成本最小为优化目标，以质量、尾气/废液排放和过程动态模型等为约束条件，采用多目标优化算法对强化过程的关键操作参数进行动态优化计算，给出工况最优调节方案。根据多目标动态优化给出的关键参数设定值最优调节方案，采用设定值多步长滚动优化给出多变量预测控制的参考轨迹，通过多变量协调预测控制和基础控制回路的跟踪调节，使系统输出快速跟踪设定值的最佳操作值，实现工况优化与平滑调节，确保系统维持高品质运行特性，从源头降低工况大范围波动和事故发生的概率。 3.关键技术路线 项目针对反应与精馏过程，融合了化学工程理论、自动控制理论、智能学习算法与计算机模拟技术，采取理论研究、模拟实验和工业应用相结合的技术路线，如下图所示。项目分别开展反应精馏过程的多变量基础控制系统设计、反应与分离能力动态协同调控新方法、强化过程分级优化理论研究，并将项目成果融合，开展不同工况反应与精馏强化过程的一体化工程设计，研制一套流程模拟综合实验平台，进行模拟验证和工程应用研究。 4.项目技术特色和创新性 （1）针对反应与精馏强化过程，在传统控制模式下扰动引起反应与分离动态失调和工况偏移，导致集成优势难以充分发挥工程问题，项目提出将设定值多步长滚动优化、偏差区域容忍动态矩阵控制、多目标多约束动态优化与传统基础控制相融合的动态协同调控新方法与分级优化理论，在反应与分离动态协同作用下实现工况的优化与平滑调节，确保系统维持高品质运行特性。 （2）项目沿着学科交叉与融合方向，将化学工程理论、自动控制理论、智能学习算法与计算机模拟技术相结合，提出不同工况反应与精馏强化过程流程模拟、控制系统设计与集成优化理论相结合的一体化工程设计思想，并在常压反应与减压精馏集成的甲苯氯化反应精馏工业装置上进行工程应用研究，解决装置自动控制与平稳操作等实际控制问题，发挥强化过程高转化率/高选择性、低能耗的集成优势。

集热式磁力搅拌器型号：101S　 　 产地：郑州技术参数DF-101S 特征：平板 ； 搅拌容量：最大2000ml ； 搅拌速度：无级调速 0-2600； 加热温度：室温-400℃ ； 控温方式：智能自动； 工作电压：220V/50Hz ； 整机尺寸：239×245×220 ； 主要特点随意设定，自动恒温，使用更加方便、直观，控温精度高、准确可靠。 仪器介绍DF-101S在DF-101B基础上，增加了高精度时间比例式数显温控仪和智能型数字显示温度两种型号，随意设定，自动恒温，使用更加方便、直观，控温精度高、准确可靠。

本发明公开了一种循环流化床锅炉炉膛内带二次风喷射的十字受热屏。循环流化床锅炉带二次风喷射的十字受热屏放置在循环流化床锅炉炉膛内,循环流化床锅炉炉膛包括布风板、水冷壁、顶棚、循环流化床锅炉炉膛。带二次风喷射的十字受热屏包括十字受热屏和柱形风道,十字受热屏下部通过弯管段围合成为柱形风道,十字受热屏和柱形风道为膜式壁。本发明的循环流化床锅炉带二次风喷射的十字受热屏在提供炉内扩展受热面的同时,为炉内物料混合留出空间;下部的二次风喷口能在需要的高度向炉膛中心区域补充燃烧所需空气,实现循环流化床锅炉分级燃烧,降低NOx排放。

本发明公开一种低氮燃烧循环流化床锅炉的燃烧与SNCR脱硝协同优化方法，在低氮燃烧循环流化床锅炉炉膛内水冷壁区域敷设绝热材料；首先借助CFD软件对锅炉进行炉膛燃烧和旋风分离器处SNCR脱硝反应的全系统数值模拟，然后根据锅炉实际工况制定绝热材料布置方案、代入CFD软件中进行设计验证，在满足超低排放的基础上，以炉膛出口的焦炭质量浓度与旋风分离器出口的氨逃逸量作为评价指标确定绝热材料最终的敷设位置及敷设面积。采取在循环流化床锅炉水冷壁区域敷设绝热材料的方法，提高了进入旋风分离器内的烟气温度，可提高SNCR脱硝效率，避免过量喷氨；同时，敷设绝热材料实现了温度上升，降低了炉膛处口处的飞灰含碳量，实现了燃烧与脱硝的协同优化。

本发明公开了一种径向移动床再生单元中催化剂上积炭烧除的方法，该方法包括如下步骤：在420 ℃‑570 ℃的温度条件下，通过气体输送单元将氧体积浓度在0.01%‑21.00%的含氧气体送入装填有来自反应单元的积炭催化剂的移动床烧焦器，含氧气体以周期性的流向变换的方式进入烧焦器。催化剂在烧焦器内的停留时间为0.5‑20 h，是含氧气体流向变换的周期的1‑20倍。本发明可以有效解决积炭烧除过程中催化剂床层由于燃烧热过大而飞温的问题，延长催化剂总寿命，实现了积炭催化剂的定点烧炭，大大提高目标产物收率，可用于甲醇制丙烯的工业生产中。

开展城市污泥生物质流化床燃烧氮氧化物生成机理和再燃控制技术研究， 探究了市政污泥生物质热解过程中 NH3、HCN 等 NOx 前驱物的释放特性，揭示了 污泥热解过程中氮元素的迁移规律;研究了 CaO、Fe2O3 等添加剂对污泥资源化 利用过程中 NOx 前驱物释放的控制机理。同时，在流化床炉上进行了污泥的燃烧 试验，探究了燃烧温度、污泥含水率、过量空气系数等因素对污泥燃烧特性以及 主要氮氧化物释放特性的影响，揭示了城市污泥流化床燃烧氮氧化物形成机理， 达到减量化、资源化、无害化处理污泥的目的。为进一

煤现在是、将来仍是我国能源的主力。煤炭是中国最重要的能源，生产和消费的数量大、比重高，短期内难以替代。80％的煤炭通过直接燃烧利用，5 0％以上的煤炭为含水高、含灰高的低阶煤和劣质煤。煤炭粗放燃烧利用导致的污染严重。我国油气资源严重短缺，石油进口份额超过50%。基于我国能源资源结构，煤炭的热解或气化利用是弥补油气资源的不足的一条有效途径，包括国家战略安全。煤炭燃烧利用为主的结构短期内不会变，煤炭分级分质利用是煤炭重要发展方向。《能源发展战略行动计划(2014-2020)》，该行动计划明确指出：＂提高煤炭清洁利用水平。制定和实施煤炭清洁高效利用规划，积极推进煤炭分级分质梯级利用。浙大团队通过多年研究开发实现了基于煤热解的分级转化分质利用技术路线。