项目简介 本成果属于高浓度废水处理设备,具体地说,是一种以分段进水操作为主要特征的废 水厌氧生物处理设备。由挡板将厌氧反应室分为若干厌氧反应隔室，每个隔室又分为上 下两个区，将污水分段处理，；厌氧反应室围绕在反应器主体周围,反应器主体中部设有 脱氮除磷区，底部设有污泥沉淀区，集脱氮除磷、沉淀一体的一种能耗极低、耐负荷高、 剩余污泥量少、生物固体截留能力强、水利混合条件好、设备简易的厌氧污水处理装置。 性能指标

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。

轻质碳酸镁，轻质氧化镁，阻燃剂型氢氧化镁等镁盐系列产品是重要的无机盐产品，不仅用途广泛，而且用量很大，是当前备受重视的商业产品之一。过去生产这些产品一般是以制盐业后的苦卤水及纯碱或碳铵为原料生产，由于原材料价格较高，生产能力受到成本的限制，为满足市场的需要，一些科研人员和生产商家们开始研究以白云石为原料来生产这些产品，经过几年的努力攻关，已经开发成立了多级碳化法，由白云石来制备轻质碳酸镁等镁系列产品。产品主要用于橡胶，陶瓷，耐火材料，耐火坩埚，油漆，造纸，医药，玻璃，染料，塑料，日用化妆品，无机新型阻燃剂氢氧化镁大量用于橡胶，塑料生产中，它们还用于现代工业中作为高效排烟脱硫剂广泛使用，作为阻燃剂使用，氢氧化镁具有降低，抑烟阻燃等多种功能，而受到用户的欢迎。上述产品由于原料来源方便，价格低廉，生产中无或低“三废”排放，产品用途广泛，用量大，应用功效高等特点，因而具有十分美好的应用前景。

（专利号：ZL 201410008976.3） 简介：本发明公开了一种用于催化氧化NO的钛基载体负载VPO催化剂及其制备方法，属于大气污染治理技术领域。该催化剂以N掺杂TiO2为载体，负载VPO活性组分，经以下方法制备得到：首先，取一定量的TiO2和氮源化合物加入蒸馏水中，经搅拌、干燥、煅烧等步骤后获得载体；其次，将活性组分前驱体和还原剂按比例加入有机酸溶液中，经搅拌、水浴、干燥等步骤后得到VPO活性组分；最后，将载体和VPO活性组分按一

（专利号：ZL 201410008976.3） 简介：本发明公开了一种用于催化氧化NO的钛基载体负载VPO催化剂及其制备方法，属于大气污染治理技术领域。该催化剂以N掺杂TiO2为载体，负载VPO活性组分，经以下方法制备得到：首先，取一定量的TiO2和氮源化合物加入蒸馏水中，经搅拌、干燥、煅烧等步骤后获得载体；其次，将活性组分前驱体和还原剂按比例加入有机酸溶液中，经搅拌、水浴、干燥等步骤后得到VPO活性组分；最后，将载体和VPO活性组分按一

绝缘体-金属相变材料领域。 利用简单易行的方法制备大尺寸高质量二氧化钒单晶体，实现了二氧化钒单晶体电阻的快速温度响应。 

牙科陶瓷具有优良的光传播和光反射性能，可以再现自然牙半透明深度和色深度，有良好的生物相容性，磨耗性接近牙釉质、不导电、不产生CT和MRI的伪影、X射线透射，化学性能稳定、在口腔环境中不降解，抛光和上釉的瓷面光洁，菌斑不易附着，且陶瓷修复体美观，是最具发展潜力的牙科修复体材料。

本发明公开了一种用于超级电容器电极材料的纳米氧化镍的制备方法及其制备的纳米氧化镍，首先将NiCl2·6H2O与氯化胆碱基深共熔溶剂混合，得到质量浓度为10～30g/L的溶液Ⅰ；加热至120～150℃，将100～300份的去离子水与1000份溶液Ⅰ混合，反应0.5～2h，经离心分离得到沉淀物，再经洗涤、干燥、煅烧后，得到所述的纳米氧化镍。本制备方法条件温和、耗时短，适合大规模工业化生产；制备得到的花状纳米NiO的晶粒粒径小于10nm，粒径分布均匀且比表面积大，以其作为电极材料制备的超级电容器，具有较高的可逆容量和循环性能，3000次充放电循环后比容量仍稳定在460F/g附近。