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先进制造
结晶器的设计、放大和优化

一、项目成熟阶段:成熟期

二、项目来源:国家自然科学基金重大和重点项目

三、概况

    结晶反应器(液固或气液固搅拌反应器)的放大设计目前仍主要依靠经验。从微观和宏观混合的机理出发,数值模拟和仿真结晶反应器内的流动、传递和结晶反应过程,知道工业结晶反应器的设计、放大、优化和操作调控。数值模拟给出结晶反应器内的多相宏观流场、晶体相含率分布、局部过饱和分布和固相悬浮临界搅拌转速等,考察导流筒对流场的影响、进料位置对混合的影响、搅拌速度和搅拌浆安装位置的影响、反应器内的停留时间分布等。研究了结晶体系的反应-结晶成核动力学,从微观和宏观混合的机理出发,数值模拟和仿真结晶反应器内的流动、传递和结晶反应过程,指导工业结晶反应器的设计、放大、优化和操作调控,以改善结晶产品的粒径分布和纯度。

四、技术特点

    提高原料利用率和产品收率、改善产品质量。

五、专利情况

    已申请发明专利1项。

六、获奖和实际应用情况

    获得2009年国家自然科学奖二等奖“多相体系的化学反应工程和反应器的基础研究及应用” 、2009年中国石油和化学工业协会技术发明一等奖、2006年中国石油和化学工业协会科技进步奖一等奖,“多相体系的化学反应工程和反应器的应用基础研究”。2006-2007年利用模型和数值模拟,提出石家庄己内酰胺工艺由5万吨扩产到16万吨时481m3硫酸铵结晶反应器改造的技术方案,验车成功。仅设备投资就为企业节省3千万元、节能800万元/年。还参加用于纳米颗粒的规模化制备反应器的优化(如电池用纳米球形氢氧化镍结晶)。

七、市场分析

    应用领域包括化工、冶金、石化、生化、制药,可以改造现有工业结晶器、实现技术提升,也可以为新工艺设计新型高效反应结晶器。本技术已在大型化工企业应用。

八、合作方式:合作开发、技术咨询、技术服务