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。

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本发明公开了一种含氧化铈的低合金钢焊条，属焊接材料技术领域。该焊条药皮主要组分(重量比)为：大理石39-48％，萤石18-26％，钛铁10-12％，低碳硅铁5-8％，中碳锰铁 3-6％，云母4-4.5％，纯碱0.5-1％，CeO2-5为2.6-3.4％。将上述组分的药粉材料混合均匀后用钠水玻璃做粘结剂在活塞式油压机上将药粉压涂在直径为4mm的H08A焊芯上做成低合金钢焊条。优点是：采用该药皮的碱性焊条熔敷金属的力学性能与现有低合金钢焊条E 5515-G 型焊条的力学性能相比：抗拉强度提高了35.64-43.27％，屈服强度提高了45.18-52.11％，冲击功提高了24.50-26.49％，而硬度却不下降。虽然焊条制造成本提高了2.1％，但由于焊前和焊后无需采用特殊的工艺措施，因此焊条性价比高。

高比表面积二氧化钛主要用于催化剂载体材料。针对脱硝催化剂用纳米二氧化钛，比表面积大，催化活性高，化学性质稳定，使用寿命长，主要应用在处理氮氧化物，电厂、汽车尾气等催化剂领域。同时纳米二氧化钛具有光催化活性，对治理雾霾有非常重要的作用。该技术的特点是比表面积可控、催化活性高、使用寿命长。开发了纳米二氧化钛的研制方法。采用硫酸法水解得到的偏钛酸，通过加入控制剂、同时控制浓度、温度、pH 等工艺参数，可以制备比表面积从 10~350m2/g，颗粒大小尺度可控的纳米二氧化钛。

以机械混合、扩散、化学反应速率、成核速率、长大速率等诸因素为变量，建立“液相化学反应胶粒析出相变过程的数学方程组及边界条件”，提出 “连续有序液相沉淀纳米粉体制备技术”。该技术可以制备粒度在10-200nm高分散的氧化物纳米颗粒 ，包括BaTiO3，Y3Al5O12及一系列稀土氧化物，并拥有独立的知识产权。 1.通过液相反应胶粒析出机理分析，采用此液相沉淀技术在低温800℃条件下制备了四方相钛酸钡纳米粉体。通过反应前液体钡钛比的精确控制，以及洗涤工艺控制，使粉体的钡钛比达到003比1。制备的纳米粉体在40-60nm之间，粒度分布窄、分散性好、烧结活性高。目前此液相沉淀技术已经成功延伸至牙科纳米氧化锆粉体和稀土掺杂钛酸钡基纳米粉体的制备。 2.续有序液相沉淀技术制备Y3Al5O12纳米粉体 3.稀土氧化物纳米粉体的制备

"表面涂层技术是改善材料性能的有效技术之一，在现代工业中发挥着越来越重要的作用。将涂层与基体材料的优良性能相结合可以有效降低材料的磨损，提高材料的强度，提高材料的高温抗氧化性等性能。随着现代工业技术的发展，传统TiN、CrN等单一涂层材料难易满足其需要，通过复合单层材料而成的纳米多层膜涂层拥有单层材料无法比拟的综合性能而越来越被重视，成为了一种具有广阔应用前景的材料，具有重大的应用和经济价值。 技术特点：该项目制备出了异结构TiAlSiN/Si3N4、CrAlSiN/Si3N4纳米多层膜及同结构TiCrAlN/TiAlN纳米多层膜，其硬度可超过36 Gpa，抗氧化温度超过了800℃；可以根据实际性能需求选择单层材料制备具有特殊性能的纳米多层膜涂层材料。 "

我国的化石能源结构是以煤为主、石油和天然气为辅，这是由于各种化石能源的贮藏量的不同而造成的。目前为止，已探明的煤炭储量为1.5万亿吨，按年采20亿吨，可开采750年，而石油储量为16000万吨，仅占世界总量的3%左右，可开采年限只有20.6年；天然气的消费仅占2.1%。煤的利用主要是利用其燃烧热，一般用于直接燃烧，因此热值较低的煤，如裼煤等，其利用途径受到较大的限制；另一方面，煤炭在燃烧过程中会产生大量的二氧化碳、二氧化硫等气体。二氧化硫会导致酸雨，进而污染环境，是要严格控制排放的对象；二氧化碳是最主要的温室气体，也需对其排放进行控制。因此，以煤作为燃料的利用方式存在有很大的不足。而甲烷（CH4，天然气的主要组成）是一种高能值、零排放的清洁燃料和化工原料，其利用过程具有高效性和环境友好性，是未来能源发展的主要方向之一。到目前为止，我国天然气的开发与利用在能源消费结构中所占的比重较小，而且储量也不富足，但我国生物质的贮量相当巨大，作为潜在的物质资源宝库是人类未来的能量、食物和化学原料的重要来源。随着石油、煤炭等化石资源的日益枯竭，在当前大力发展多元能源的形势下，如何利用以碳和氢为主要成分的煤和生物质制取CH4替代天然气和作为化工原料，改变我国当前的能源消费结构，既有效利用资源，又发展洁净能源，实现能源的有效替代并同时解决环境问题，是当前的研究重点和热点。超临界水部分氧化制技术以生物质或劣质煤为原料，采用超临界水部分氧化技术，通过发生一系列的氧化还原反应生成氢气或甲烷，可以实现部分替代天然气。目前，本技术已申请国家发明专利多项。