微化工技术团队

来源: 发布时间:2016-03-22
团队信息
  
课题组名称:微化工技术团队 课题组网址:http://www.microchem.dicp.ac.cn/
负责人:陈光文 工作单位:大连化学物理研究所 学科领域:精细化工
课题组院地合作联络人员 姓 名:陈光文 办公电话:0411-84379031 手 机: E-mail:gwchen@dicp.ac.cn
科技处院地合作联络人员 姓 名:张晨 办公电话:0411-84379769 手 机: E-mail:chenzhang@dicp.ac.cn
团队介绍
  

微化工技术团队自2001年起开展微化工技术研究,已建成集基础研究、应用开发与微加工中心于一体的微化工技术研发平台,一直致力于实现相关化工过程的微型化、过程强化及绿色化。

主要研究方向:

微尺度下流体流动、传递及反应规律

微化工系统相关器件的设计、制造与封装、微化工系统的放大与集成

微化工技术的应用开发,如强放热反应(磺化、硝化、氯化等)、微纳米材料的连续可控合成、液-液/气-液反应(吸收、萃取等)、气-固/液-固/气-液-固多相催化反应

可转移转化研究成果:

用于磷酸二氢铵、硝酸异辛酯、石油磺酸盐生产的微化工系统

用于优质氢氧化镁阻燃剂的微化工系统

微型制氢系统

典型转移转化项目案例
  

1. 用于磷酸二氢铵生产的微化工系统

磷酸二氢铵作为磷酸盐的系列产品之一,常作为氮磷复合肥料广泛用于农业生产。其生产工艺主要涉及液氨稀释、浓磷酸稀释及酸碱中和三个过程。液氨稀释通常在射流混合器内进行,后两者通常在罐式反应器(~1000 m3)内进行。





产量为10万吨/年用于磷酸二氢铵生产的微化工系统


由于液氨稀释及酸碱中和均为强放热过程,传统设备无法将热量及时移除,液氨极易发生气化,从而导致混合器震动剧烈、噪音大、原料损失、废气排放量大等问题。更为重要的是,为制备得到高纯度磷酸二氢铵,氨水与磷酸摩尔比的误差必须小于±0.5%,使得过程调控难度大。针对上述问题,微化工技术团队成功开发了具有自主知识产权的集微换热器与微混合器于一体的微化工系统,实现了高纯度磷酸二氢铵的连续生产,反应器总体积小于36 L。与传统装置相比具有反应器体积小、移热速度快、过程效率高、无振动、无噪音、无废气排放、能耗低等优点。


2. 用于石油磺酸盐生产的微化工系统



产量为1万吨/年用于石油磺酸盐生产的微化工系统


石油磺酸盐是最具商业前景的三次采油用表面活性剂之一。由于原料组成复杂,其工业生产仍存在许多亟待解决的问题,如活性物含量低、过程能耗高、安全性差等。目前石油磺酸盐的工业生产多采用以石油馏分油为原料、液相SO3为磺化剂的间歇釜式磺化工艺。液相SO3磺化是典型的快速强放热反应,反应物料接触后迅速发生反应,释放出大量的热量,易导致反应器内局部过热、副产物大幅增加。因此,反应物料的快速混合、反应热的及时移除和反应速度的有效调控是提高液相SO3磺化反应的活性物含量及实现过程安全平稳进行的关键。

针对液相SO3磺化反应过程特点,微化工技术团队开发了基于微化工技术的两级磺化工艺,设计组装了适用于万吨级石油磺酸盐生产的微反应系统,并成功地完成了以柴油基、蜡油基稀释油为原料生产石油磺酸盐的万吨级工业规模示范运行。蒸发后的石油磺酸盐活性物含量高于45%,单磺化物浓度高于80%,SO3用量降低了30%以上,节能效率高于30%。


3. 微型制氢系统

氢能因燃烧热值高、无污染、可再生等优点,成为未来最有发展前景的新型能源之一。以醇类、烃类和醚类等为原料现场制氢既可解决氢气储存与运输过程中的安全问题,又可为输氢管道无法到达的边远地区供氢。微化工技术团队成功开发了以甲醇为原料的微型制氢系统。该系统由甲醇氧化重整模块、甲醇燃烧模块、两级CO选择氧化模块及微型换热器组成。基于高活性、高选择性及长寿命催化剂的开发、热量的梯级综合利用及系统的微型化,该微型制氢系统可实现室温下自启动及平稳运行,氢气产量为1 Nm3/h,CO浓度小于25 ppm,系统总重量为5.3 kg。





H2产量为1 Nm3/h微型甲醇制氢系统