热忱欢迎有志青年报考博士研究生和硕士研究生。

常年诚聘博士后研究人员,研究方向:化学工程,多相流反应工程,聚合反应工程,过程系统工程,多相流检测与信息处理。

 

浙江大学化学工程与烯烃聚合课题组为化学工程国家重点实验室(浙江大学)和浙江大学联合化学反应工程研究所的重要组成部分。

联合化学反应工程研究所由浙江大学和中国石化集团公司联合成立于1983年,前身是1971年成立的浙江大学化工系化学反应工程教研室。

 

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1 烯烃聚合反应工程
  高性能聚烯烃材料是国计民生不可缺少的主要材料,也是国防工业的重要战略物资。三十多年来,课题组始终以推动烯烃聚合反应的工程化为核心任务,借助催化剂设计技术和反应器工程技术,通过对聚烯烃材料的分子结构、链缠结结构和聚集态结构的设计,建立其构效关系,推进高端聚烯烃材料的工业化开发。当前,重点研究高性能功能化聚乙烯、解缠绕超高分子量聚乙烯和乙烯齐聚高档润滑材料的制备。
  理论研究成果发表在Polymer、Carbon等国际知名期刊上。同时,制备超低密度聚乙烯、解缠绕超高分子量聚乙烯的催化剂已经完成试验研究,正在进行工业试验。

2 多相流反应工程及反应器设计
  以催化反应、催化材料研究为核心,面向材料、能源和精细化学品合成等进行化学反应工程研究,同时研究催化特性与反应器的匹配关系,进行包括流化床、搅拌床、固定床和移动床等在内的石油化工工艺及反应器设计。
  理论研究成果发表在AIChE J、CES、IECR等国际知名期刊上。同时,流化床反应器的研究成果应用于国家重点工程中首套国产化“30万吨/年气相法线性低密度聚乙烯工艺包”中流化床反应器的设计(直径为5米、高30米),2009年在天津(中沙)石化建成并一次投产成功,2011年获中国石油化工集团公司科技进步一等奖。成果随工艺包推广应用至武汉石化、齐鲁石化、中天合创能源有限责任公司和中安煤业的流化床乙烯聚合装置。
  搅拌床的研究成果应用于首套国产化“30万吨/年浆液法高密度聚乙烯工艺包”中搅拌釜反应器的设计(直径为6米、体积为230米3,装置将建设在扬子石化。

3 催化过程的放大与开发
  基于催化剂反应特性与反应器传递特性相匹配的原则,进行催化剂的结构设计和工程研究,开展包括热质传递、流动混合在内的化学反应工程和反应器工程研究,完成工艺流程的设计和反应器的开发。
  已有的工作包括:(1)移动床甲醇制备低碳烃技术。针对ZSM-5分子筛小球催化剂,创造性地提出了甲醇制丙烯、甲醇制芳烃的移动床技术(简称:M-MTP,M-MTA),完全具有自主知识产权和自由运作权。借助于移动床冷模研究与固定床热模考评试验相结合的方法,采用节能、环保的催化剂多级孔道构建和制备技术、催化剂改性和多级孔道修饰技术、催化剂结焦调控的反应-再生集成技术,优选出高活性,高选择性,长寿命的适合于工业化生产的MTP、MTA催化剂。目前已经完成20万吨丙烯/年规模装置的工艺包设计,装置将择机建设。(2)固定床正丁烷氧化制顺酐技术。完成低酸性钒磷氧催化剂工业化应用和2万吨/年成套技术的开发。

4 多相流检测与信息处理
  以声信号、静电信号等信号测量为研究手段,借助信号的数学处理方法,建立过程参数和特性信号之间的对应关系,揭示其中的流体力学规律,指导过程的调控与反应器开发。
  理论上,提出了多相反应过程中复杂信号的多尺度结构解析方法,实现了信号的解耦、分类和有效信息提取,建立了特征信号与流动结构的对应关系;建立了介尺度涡旋结构的辨识方法,证明了多相流场中存在主导流场特征的相干结构,揭示了多相无规系统中蕴含的有序运动本质。研究成果发表在AIChE J、CES、IECR等国际知名期刊上。
  同时,建立了流化床乙烯气相聚合反应器内基于振动信号多尺度结构解析的结块预警、流动模式测量等数学模型,在工业装置上实现了在线检测;开发了反应器操作优化和事故停车预警的决策支持系统,形成聚乙烯生产过程监控软件包,在工业装置上推广应用;提出了调控流动模式、破坏涡旋热点以强化传热的工艺,获得了工业试验的验证。在13套聚乙烯/聚丙烯工业装置上推广应用。同时,成果已经拓展应用在煤气化装置和催化裂化装置。

5 过程系统优化与集成技术
  围绕流程工业能源和资源的优化利用,紧密结合工业生产过程的内在机理特性,在工业水网络的分析与合成、炼厂氢气系统集成设计和用能与用水的同步优化等前沿领域中展开理论研究。
  理论上,提出了过程网络集成的柔性设计方法,证明了提纯装置设置的最优性原理,建立了蒸汽重整制氢过程的效率与碳排放对应关系,提出了多分离过程耦合的炼厂氢气网络优化技术,研究成果发表在CES、IECR、International journal of hydrogen energy、Journal of Cleaner Production等期刊。研究成果在工业装置上推广应用。

6 化工智能制造
    复杂的化学反应过程是由热力学、动力学、传递等多种因素关联耦合所决定。认识并利用奇妙的化学反应,不仅需要实验研究,还需要综合、系统地运用测量、建模和优化的手段来分析、解决其中的各种问题,达到对反应过程的最优设计、操作、监控和管理。现代信息技术正逐渐将传统化工行业推向智能化方向。
    课题组围绕高端聚合物制造、石油替代路线的烯烃制造、能源转换等现代化学转化过程,开展了智能感知、智能建模、智能优化等理论和技术的开发与应用。其中的学术问题包括基于声、电信号的多相反应和流动过程的智能感知与协同调控,融合传递、反应机理与大数据检测的微化学环境智能建模,机器学习驱动的反应-分离全流程智能优化与系统集成等。
    基于上述研究成果所开发的聚烯烃过程监控系统已在15套聚乙烯/聚丙烯工业装置上推广应用;所开发的粉煤气化工艺生产监控系统已工业应用成功,正在推广应用中。

7 资源回收技术
    提出了基于双膨胀自深冷分离技术的石油化工尾气高效回收技术。以聚乙烯工艺的全流程模拟为基础,充分考虑反应系统与分离系统的相互影响,采用热功集成、热力学分析、多目标优化等方法,根据尾气的组成特点和不同分离技术的适用范围,合理地构建分离序列并对其操作参数进行优化,最后利用排放尾气自身压力节流膨胀,形成以双膨胀自深冷分离技术为核心的石油化工装置尾气高效回收技术,实现了分离效率和经济效益的最大化。技术已在齐鲁石化、福建炼化、宝丰石化、神华宁煤、榆林煤业等5家企业的气相法聚乙烯装置上应用,经济效益显著,节能、降耗、减排效果明显,基本消灭火炬。投资回收期为1.5年,如齐鲁石化塑料厂在技术投用后增收100万/月(中国石化新闻网,2015年3月26日)。目前,技术正在聚乙烯、聚丙烯、丁辛醇等大型石化装置上推广应用。授权中国、美国等发明专利4件。2015年,技术入选国家发改委气候司组织征集编制的《国家重点推广的低碳技术目录(第二批)》(http://bgt.ndrc.gov.cn/zcfb/201512/t20151218_767906.html)。

1.结构化纳米分子筛催化剂研制及其在甲醇制丙烯中的应用 (国家科技部十二五项目)
2.复杂系统运行状态的监测、诊断与智能调控 (国家科技部973项目)
3.大型24万吨/年MDI超重力过程强化与系统集成技术开发 (国家科技部863项目)
4.基于信号结构分析原理的软测量系统和装置(国家科技部863项目)
5.新型高效烯烃聚合反应器技术(国家科技部863项目)
6.30万吨/年气相法聚乙烯成套技术开发及工业应用(国家科技部科技支撑项目)

7.静电流化床的流场结构与过程强化研究 (国家自然科学基金重点项目)
8.过程强化与流化床气相聚合反应器细观环境的调控 (国家自然科学基金面上项目)
9.乙烯原位聚合复合催化剂的设计与双峰聚乙烯分子结构的调控 (国家自然科学基金面上项目)
10.具有核心节点的氢网络集成及其可操作性调控 (国家自然科学基面上项目)
11.多相反应体系的时空多尺度结构及其实验表征(国家自然科学基金项目重大项目)
12.高分子结晶的界面相和聚乙烯产品构效关系的研究(国家自然科学基金项目面上项目)
13.微化学环境的模拟与资源再生结构的设计(国家自然科学基金项目面上项目)
14.微化学环境的模拟与烯烃聚合催化剂的负载化研究(国家自然科学基金项目面上项目)
15.微化学反应器设计与乙烯共聚物结构的调控(国家自然科学基金项目面上项目)
16.制备低碳烯烃催化化学及反应工程关键科学问题的基础研究(国家自然科学基金-石油化工联合基金资助项目)
17.受限空间的烯烃聚合过程和高聚物的微通道挤出聚合(国家自然科学基金项目青年基金项目)
18.化学反应工程(国家自然科学基金杰出青年科学基金项目)
19.气固流化床中颗粒涡的形成、演化及其调控的机制研究(国家自然科学基金重大研究计划重点项目)

20.聚乙烯初生态结构研究与聚烯烃材料的在线高性能化(国家自然科学基金重点项目)
21.复杂石化过程建模和优化控制理论、技术及应用(国家自然科学基金创新研究群体项目)
22.聚乙烯链段生长的休眠机制与聚集态结构调控(国家自然科学基金石油化工联合基金重点项目)

23.气相法HDPE反应器扩容技术的小试研究
24.三元共聚高档聚乙烯电缆护套专用料开发
25.双峰聚乙烯技术研究及工程优化研究
26.茂金属催化剂振荡操作生产双峰聚乙烯的研究
27.聚乙烯流化床静电产生机理及抗静电新工艺
28.聚丙烯气相釜结块定位与操作优化的研究
29.聚丙烯装置在线计算分析软件软件包开发
30.声波测控AMOCO气相法聚丙烯结块的研究
31.双峰聚乙烯气相聚合釜流化状态的研究
32.气相法聚乙烯专有设备和技术开发与应用
33.气相法聚乙烯反应器分布板改进的研究
34.气相法聚乙烯流化床反应器静电检测仪样机研制
35.年产20万吨淤浆法HDPE工艺包开发
36.铬钛系双峰聚乙烯催化剂小试研究
37.高压硫化异丁烯的工程化研究
38.MTP工艺和反应器模型化研究
39.多温度反应区的烯烃聚合技术工业化开发
40.高压聚乙烯工艺及工程化研究
41.移动床甲醇制丙烯催化剂和工艺的研究开发
42.线性低密度聚乙烯静电防控技术研究
43.Shell粉煤气化炉煤粉输送系统检测和操作优化
44.聚乙烯催化剂复配工艺及放大制备技术研究
45.固定床丁烷氧化制顺酐工艺研究
46.卧式甲醇合成塔冷模试验研究

 
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