流场结构化的高能效反应器技术及其应用

项目名称：流场结构化的高能效反应器技术及其应用

奖励类别：上海市技术发明奖

获奖等级：一等

授予单位：上海市人民政府

获奖单位：华东理工大学，中国石化上海石油化工股份有限公司，宁夏宝塔石化科技实业发展有限公司，山东蓝帆化工有限公司，江苏华大新材料有限公司

项目完成人：赵玲，奚桢浩，孙伟振，张立忠，邢光全，刘少勇，黄翔宇，沈春银，刘兆彦，李瑞秋，戴干策，杨晓丽，訾少宝，王光亮，张明华

获奖时间：2014

成果介绍：

本项目属于化学工程领域。

项目提出了反应器流场结构化新理念，将化工过程"心脏"装备反应器的研发从传统的选型改进变成主动构造设计。其内涵是根据目标过程影响物质转化和产品品质的主导尺度对关键结构的要求，构建反应器的流动和界面结构，实现高效的物质转化与能量传递。关键技术创新和发明点包括：

1.提出了基于关键机制和主导尺度辨识的多相反应过程建模新方法。通过关键机制和主导尺度的辨识确定关键结构，进行过程特征定量表征，发展和丰富了多相反应过程的多尺度建模方法。

2.形成了流场结构化的新型高效反应器构建原则和方法。采用特殊结构反应器、内构件及操作条件间的组配，规范和优化反应器的区域与整体流动行为及相间相互作用，产生可调控流场结构，强化过程热/质传递。

3.发明了多个流场结构化的新型高效反应器并成功工程应用。准确耦合匹配目标反应特征与多尺度流场结构，形成了自主知识产权的系列新结构反应器：利用规范气体、液体流动的内构件，构建了无搅拌双区酯化釜、无搅拌多层预缩聚釜以及多级鼓泡塔式酯化/聚合反应器，已应用于17万吨/年聚酯及万吨级聚酯多元醇等生产；通过列管间折流杆内构件的特殊设计形成传热强化的10万吨/年硫酸烷基化反应器，已转让44套；通过桨叶、挡板及导流构件间特殊匹配规范物料流动，发明了区域和整体流动可控的新型多相搅拌反应器，已应用于千吨级碳纤维聚合反应器和36万吨/年PX氧化反应器；利用不同结构导流降膜元件组合构造了多级多通道的新型高粘降膜脱挥设备，已应用于万吨级腈纶、千吨级碳纤维等原丝脱单装置。

项目获授权国家发明专利10项和实用新型专利4项，发表SCI/EI论文31篇。科技查新、成果鉴定意见及用户报告等指出：流场结构化反应器理念和所构建的多个高能效反应器均具有国内外新颖性。

此技术已在上海石化、宁夏宝塔石化、山东蓝帆等多家企业应用，近三年累计新增产值超百亿元，新增利税超3亿元，推动了高性能碳纤维、清洁油品、聚酯及羧酸类增塑剂等产业的技术进步和发展。

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