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工程科学与技术:2018,50(2):13-23
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多相氧化组合反应器与耦合分离新技术的研究构想与前景展望
(1.中国科学院 过程工程研究所 绿色过程与工程重点实验室, 北京 100190;2.中国科学院大学 化学与化学工程学院, 北京 100049;3.四川大学 化学工程学院, 四川 成都 610065)
Research Plan and Rospect of New Technology of Multiphase Oxidation with Combined Reactors and Coupling Separation
(1.Key Lab. of Green Process and Eng.,Inst. of Process Eng.,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100190;2.School of Chemical Eng.,Univ. of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049;3.School of Chemical Eng.,Sichuan Univ.,Chengdu 610065)
摘要
图/表
参考文献
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投稿时间:2018-03-07    修订日期:2018-03-07
中文摘要: 目前大量化学品经过氧化反应制造,如重要的有机化工原料环氧丙烷(PO)、环氧氯丙烷(ECH)和盐酸羟胺等,现有工艺存在严重的“三高”问题,在环保、经济和安全性方面需全面提升。国内自主创新的H2O2氧化工艺是以H2O2为氧化剂、在钛硅分子筛催化下的氧化反应,具有原子经济、环境友好等优点。但该过程是强放热的多相快反应,反应器设计与工程放大亟需解决高效混合、快速换热和安全性等问题,而氧化副产物的高效分离则是另一共性问题。基于以上问题,本研究进行了从基础研究到工业应用的全链条设计和一体化实施,重点解决H2O2氧化体系的分子混合与界面传递机理、跨尺度传递与反应耦合机制和反应器放大规律及过程强化新途径3个共性科学问题。研究完成后将形成多个自主产业化成套技术,建成2个H2O2绿色氧化体系工业示范装置(环氧丙烷工业示范装置、盐酸羟胺工业示范装置)以及环氧氯丙烷成套新技术工艺包,同时,打破国外技术的封锁与垄断,颠覆和淘汰污染环境严重的现有工艺,实现节能环保绿色清洁生产。
Abstract:Nowadays,a large number of chemical products are manufactured by oxidation reaction in chemical industry,such as the important organic chemical materials of propylene oxide (PO),epichlorohydrin (ECH) and hydroxylamine hydrochloride.The current manufacturing technology exists serious problems of high pollution,high energy consumption and high emissions,hence it is necessary to comprehensively upgrade technology considering environment,economy and safety issues.The independently- and domestically-developed H2O2 oxidation technology is a catalytic oxidation process with H2O2 as an oxidant and Ti-Si molecular sieve as catalysts,which has advantages of atomeconomy,environment-friendly and so on.However,since this process is a strong exothermic multiphase reaction,it is urgent to solve the problems of highly-efficient mixture,rapid heat exchange and safety in the design and engineering scale-up of reactors.Another common problem is the highly efficient separation of the oxidation by-products.In order to overcome these above problems,a research was carried out integratedly by whole-chain design from basic research to industrial application,and three common scientific problems of molecular mixing and interfacial transmission mechanism of H2O2 oxidation system,cross-scale transfer and reaction coupling mechanism,and reactor scale-up law and new approach for process enhancement were mainly studied.Upon the project completion,manysets of independently-developed industrialization technologies will be formed,and two industrial demonstration units of H2O2 green oxidation system,including a PO industrial demonstration unit and a hydroxylamine hydrochloride industrial demonstration unit,as well as a complete set of new technical packages for ECH,will be constructed.The project offers an opportunity to break the blockade and monopoly of foreign technologies and to subvert and eliminate the existing and highly-polluted technology for energy-saving,environmentally-benign and green manufacturing.
文章编号:201800240     中图分类号:    文献标志码:
基金项目:国家重点研发计划资助项目(2016YFB0301700)
作者简介:杨超(1971-),男,研究员,博士生导师.研究方向:化学反应工程;计算流体力学和多相传递过程.E-mail:chaoyang@ipe.ac.cn;杨超,男,研究员、博士生导师,中国科学院绿色过程与工程重点实验室常务副主任、课题组组长、所长业务助理。国际期刊Journal of Natural Gas Science&Engineering副主编,Chinese Journal of Chemical Engineering副主编。1993年,南京化工学院化工系毕业后硕博连读;1998年获博士学位;1998-2000年,中国科学院化工冶金研究所博士后,从事多相过程数值模拟和反应工程研究;2000年以。2005-2006年,美国康奈尔大学高级访问学者(美国李氏基金资助)。“国家百千万人才工程”国家级人选,科技部“中青年科技创新领军人才”。2010年,获国家杰出青年科学基金。2015年4月,杨超入选2015年度“奖励计划”特聘教授名单。研究方向主要为生化反应工程、计算反应工程、多相传递、化工流体力学、绿色化工等。近年,获得“光华工程科技奖-青年奖”(中国工程院)、“日本化学工学会亚洲研究奖(SCEJ Asia Research Award)”“国家自然科学奖二等奖”“中国青年科技奖”“中国石油和化学工业协会技术发明奖一等奖”“全国优秀科技工作者”“中国化学会-巴斯夫公司青年知识创新奖”“中国科学院青年科学家奖”“侯德榜化工科学技术奖─创新奖”“茅以升科学技术奖-北京青年科技奖”“中国石油和化学工业联合会青年科技突出贡献奖”等。主持完成1项国家重大基金课题、1项国家重点基金项目、2项“973”课题和多个企业开发项目,现负责1项国家重大科研仪器研制项目。
引用文本:
杨超,杨柳,李向阳,袁绍军.多相氧化组合反应器与耦合分离新技术的研究构想与前景展望[J].工程科学与技术,2018,50(2):13-23.
YANG Chao,YANG Liu,LI Xiangyang,YUAN Shaojun.Research Plan and Rospect of New Technology of Multiphase Oxidation with Combined Reactors and Coupling Separation[J].Advanced Engineering Sciences,2018,50(2):13-23.