In order to effectively diagnose the infeasible linear programming (LP) model of production planning in refinery, the article proposed three stages strategy based on constraints’ classification and infeasibility analysis. Generally, infeasibility sources involve structural inconsistencies and data errors, and the data errors are further classified intoⅠ, Ⅱ and Ⅲ. The three stages strategy are: (1) Check data when they are inputted to detect data error Ⅰ and repair them; (2) Inspect data whether they are accorded with material balance before solving the LP model to identify data error Ⅱ and repair them; (3) Find irreducible inconsistent system of infeasible LP model and give diagnosis information priority-ranked to recognize data error Ⅲ and structural inconsistencies. These stages could be automatically executed by computer, and the approach has been applied to diagnose the infeasible model well in our graphic I/O petro-chemical industry modeling system.

Effective temperature level of stream, namely stream pseudo temperature, is determined by its actual temperature and heat transfer temperature difference contribution value. Heat transfer temperature difference contribution value of a stream depends on its heat transfer film coefficient, cost per unit heat transfer area, actual temperature, and so on. In the determination of the suitable heat transfer temperature difference contribution values of the stream, the total annual cost of multistream heat exchanger network (MSHEN) is regarded as an objective function, and genetic/simulated annealing algorithm (GA/SA) is adopted for optimizing the heat transfer temperature difference contribution values of the stream. The stream pseudo temperatures are subsequently obtained. On the basis of stream pseudo temperature, optimized MSHEN can be attained by the temperature-enthalpy (T-H) diagram method. This approach is characterized with fewer decision variables and higher feasibility of solutions. The calculation efficiency of GA/SA can be remarkably enhanced by this approach and more probability is shown in searching the global optimum solution. Hence this approach is presented for solving industrial-sized MSHEN which is difficult to deal by traditional algorithm. Moreover, in the optimization of stream heat transfer temperature difference contribution values, the effects of the stream temperature, the heat transfer film coefficient, and the construction material of heat exchangers are considered, therefore this approach can be used to optimize and design heat exchanger network (HEN) with unequal heat transfer film coefficients and different of construction materials. The performance of the proposed approach has been demonstrated with three examples and the obtained solutions are compared with those available in literatures. The results show that the large-scale MSHEN synthesis problems can be solved to obtain good solutions with the modest computational effort.

A new 18-lump kinetic model for naphtha catalytic reforming reactions is discussed. By developing this model as a user module, a whole industrial continuous catalytic reforming process is simulated on Aspen plus platform. The technique utilizes the strong databases, complete sets of modules, and flexible simulation tools of the Aspen plus system and retains the characteristics of the proposed kinetic model. The calculated results are in fair agreement with the actual operating data. Based on the model of the whole reforming process, the process is optimized and the optimization results are tested in the actual industrial unit for about two months. The test shows that the process profit increases about 1000yuan•h－1 averagely, which is close to the calculated result.

An NT-MT combined method based on nodal test (NT) and measurement test (MT) is developed for gross error detection and data reconciliation for industrial application. The NT-MT combined method makes use of both NT and MT tests and this combination helps to overcome the defects in the respective methods. It also avoids any artificial manipulation and eliminates the huge combinatorial problem that is created in the combined method based on the nodal test in the case of more than one gross error for a large process system. Serial compensation strategy is also used to avoid the decrease of the coefficient matrix rank during the computation of the proposed method. Simulation results show that the proposed method is very effective and possesses good performance.

Many applications of principal component analysis (PCA) can be found in dimensionality reduction. But linear PCA method is not well suitable for nonlinear chemical processes. A new PCA method based on improved input training neural network (IT-NN) is proposed for the nonlinear system modelling in this paper. Momentum factor and adaptive learning rate are introduced into learning algorithm to improve the training speed of IT-NN. Contrasting to the auto-associative neural network (ANN), IT-NN has less hidden layers and higher training speed. The effectiveness is illustrated through a comparison of IT-NN with linear PCA and ANN with experiments. Moreover, the IT-NN is combined with RBF neural network (RBF-NN) to model the yields of ethylene and propyl-ene in the naphtha pyrolysis system. From the illustrative example and practical application, IT-NN combined with RBF-NN is an effective method of nonlinear chemical process modelling.

Inter-phase mass transfer is important to the design and performance of airlift loop reactors for either chemical or biochemical applications, and a good measurement technique is crucial for studying mass transfer in multiphase systems. According to the model of macro-scale mass transfer in airlift loop reactors, it was proved that the airlift loop reactor can be regarded as a continuous stirred tank reactor for measuring mass transfer coefficient. The calculated mass transfer coefficient on such a basis is different from the volumetric mass transfer coefficient in the macro-scale model and the difference is discussed. To describe the time delay of the probe response to the change of oxygen concentration in the liquid phase, a model taking into account the time constant of response is established. Sensitivity analysis shows that this model can be used to measure the volumetric mass transfer coefficient. Applying this model to the measurement of volumetric mass transfer coefficient in the loop reactor, results that co-incide with the turbulence theory in the literate were obtained.

A three-dimensional Eulerian multiphase model, with closure law according to the kinetic theory of granular flow, was used to study the gas/solid flow behaviors in spout-fluid beds. The influences of the coefficient of restitution due to non-ideal particle collisions on the simulated results were tested. It is demonstrated that the simulated result is strongly affected by the coefficient of restitution. Comparison of simulations with experiments in a small spout-fluid bed showed that an appropriate coefficient of restitution of 0.93 was necessary to simulate the flow characteristics in an underdesigned large size of spout-fluid bed coal gasifier with diameter of 1m and height of 6m. The internal jet and gas/solid flow patterns at different operating conditions were obtained. The simulations show that an optimal gas/solid flow pattern for coal gasification is found when the spouting gas flow rate is equal to the fluidizing gas flow rate and the total of them is two and a half times the minimum fluidizing gas flow rate. Besides, the radial distributions of particle velocity and gas velocity show similar tendencies; the radial distributions of particle phase pressure due to particle collisions and the particle pseudo-temperature corresponding to the macro-scopic kinetic energy of the random particle motion also show similar tendencies. These indicate that both gas drag force and particle collisions dominate the movement of particles.

The spatial structure of the velocity field in a stirred vessel with water has been measured and analyzed using the laser Doppler velocimeter technique, with the immersing depth and agitation speed of the impeller remaining approximately constant. The experimental results were provided such as the mean velocity field, fluctuating velocities, turbulent kinetic energy, Reynolds shear stress and time series of the velocity in the stirred tank. These results probably provided the valuable basis to further optimize and enlarge the stirred tank in the industrial process.

The liquid slug length distribution is crucial for designing the downstream processing system with multiphase pipeline. Experiments were conducted in a 133m long horizontal test loop. The measurements were performed by conductivity probes to determine the liquid slug length distribution. The data covered both the slug and plug flow regimes. From experimental results, the mean liquid slug lengths were relatively insensitive to gas and liquid flow rates in the higher mixture velocity range. But in the lower mixture velocity range, the mean liquid slug length decreased and then increased with mixture velocity. It shows that the development length of slug flow was longer than x/D=1157. A slug tracking model was adapted to study the evolution of liquid slug length distribution in a horizontal pipeline. In the present model, the wake effect of elongated bubble and the pressure drop due to accel-eration are taken into account and random slug lengths are introduced at the entrance. The results of the model are compared with the measured slug length distributions of slug flow regime. It shows that the predicted mean and maximum slug lengths are in agreement with the experimental data at x/D=1157 and the form of the slug length distributions is also predicted well by the model. 

This paper presents an experimental investigation of the turbulent reacting flow in a swirl combustor with staged air injection. The air injected into the combustor is composed of the primary swirling jet and the secondary non-swirling jet. A three dimension-laser particle dynamic analyzer (PDA) was employed to measure the in-stantaneous gas velocity. The probability density functions (PDF) for the instantaneous gas axial and tangential ve-locities at each measuring location, as well as the radial profiles of the root mean square of fluctuating gas axial and tangential velocities and the second-order moment for the fluctuating gas axial and tangential velocities are ob-tained. The measured results delineate the turbulence properties of the swirling reacting flow under the conditions of staged combustion.

The formation of BaTiO3 nanoparticles via the reaction of BaCl2, TiCl4 and NaOH in aqueous solution has been systematically studied. The formation of BaTiO3 from the ionic precursors has been elucidated to be a very rapid process, occurring at temperature higher than 60℃. Furthermore, the particle size could be controlled by the proper selection of the synthesis conditions (e.g. reactant concentration of 0.5—1.0mol•L－1, temperature of 80— 95℃ and pH≥13). A two-step precipitation mechanism was proposed. The first stage of the synthesis involved the formation of amorphous Ti-rich gel phase. The second stage of the synthesis was the reaction between the amor-phous phase and the solution-based Ba2+ ions, which led to the crystallization of BaTiO3. Based on the particle for-mation mechanism, a novel method, high gravity reactive precipitation, was proposed and used to mass production of BaTiO3 of average particle size of about 60 nm and with narrow particle size distribution. Because it could break up the amorphous Ti-rich gel into small pieces, intensify mass transfer, promote the reaction rate of amorphous Ti-rich gel with Ba2+ ions.

An industrial electrolytic cell was designed for the electrochemical synthesis of N-methylhydroxylamine hydrochloride (N-MHA). Copper was used as the cathode, graphite as the anode, and a cation membrane as the separator. The results show that N-MHA with a high purity of 99% can be electrosynthesized directly from ni-tromethane in HCl solution. Under a constant current of 1000—2500A•m－2 in the temperature of 30—50℃, the av-erage yield, current efficiency, and reaction selectivity were 65%, 70%, and 99%, respectively. Graphite electrode and membrane material can be used continuously in the preparative electrolysis for 5000h. Moreover, the effects of the electrode and membrane materials, current intensity, electrolyte temperature, and other associated parameters on the electrosynthesis results were investigated. The direct current power consumption was 8151.3kW•h•(1000kg N-MHA) －1. This method is a simple separation process with limited contamination and hence, is a new green syn-thesis method for the industrial production of N-MHA.

Pyrolysis has the potential of transforming waste into valuable products. Pyrolytic carbon black (PCB) is one of the most important products resulting from the pyrolysis of used tires. One of the most significant applications of modified pyrolytic carbon black is its use as pigment for offset printing ink to obtain high added values. Inverse gas chromatography (IGC) results show that a large quantity of inorganic matters and carbonaceous deposit are removed by treating the pyrolytic carbon black with nitric acid solution. Plenty of active sites originally occupied by inorganic ash and coke are recovered. The surface energy of pyrolytic carbon black （TWPC）modified by titanate-coupling agent-especially the specific interaction  determined by the specific probe molecule, tolu-ene-shows the strong interaction between the TWPC and the synthetic resins. The offset printing ink performance confirms the IGC prediction. And TWPC has the great potential of applications in printing ink industry as pigment.

Mesocarbon microbeads (MCMB) were prepared from coal tar pitch modified by phenolic resin and from the same pitch modified by phenolic resin and hexamethylenetetramine at 440℃ for 1h. By investigating the morphology of mesophase spheres and the structure of the MCMB carbonized at 1000℃ for 1h using scanning electron microscope (SEM) and XRD, it was found that phenolic resin accelerated the formation and coalescence of mesophase spheres. Some of the obtained MCMB were bi- or tri-spheres with the distorted microtextural carbon layers. Hexamethylenetetramine in the pitch modified by phenolic resin accelerated the condensation of phenolic resin and consequently expedited the combination of mesophase spheres, which was proved by the formation of some tetra-spheres. Owing to the cross-linkage of the additives, MCMB with complex structure were obtained.

The catalytic hydrogenation of p-nitrophenol to p-aminophenol was investigated over Ni/TiO2 catalysts prepared by a liquid-phase chemical reduction method. The catalysts were characterized by inductively coupled plasma (ICP), X-ray powder diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), X-ray photoelectron spectra (XPS) and temperature-programmed reduction (TPR). Results show that the titania structure has favorable influence on physio-chemical and catalytic properties of Ni/TiO2 catalysts. Compared to commercial Raney nickel, the catalytic activity of Ni/TiO2 catalyst is much superior, irrespective of the titania structure. The catalytic activity of anatase titania supported nickel catalyst Ni/TiO2(A) is higher than that of rutile titania supported nickel catalyst Ni/TiO2(R), possibly because the reduction of nickel oxide to metallic nickel for Ni/TiO2(A) is easier than that for Ni/TiO2(R) at similar reaction conditions.

The mechanism of 2-cyanopyrazine prepared from 2-methylpyrazine (2-MP) by catalytic ammoxidation has been explained by the theory of appropriate structure of group. A new catalyst of MoVPO was developed. The effects of catalyst promoter phosphorus and supports were investigated. The catalyst containing P, V and Mo in molar ratio of 1.4︰1︰0.02 and supported on activated alumina and prepared by impregnation method exhibits good activity and selectivity. Reaction factors such as reaction temperature, space velocity, feed composition and service life of catalyst were investigated. Optimum reaction conditions (the volume space velocity of 0.2h－1, the reaction temperature of 380 ℃ and molar ratio of 1︰7.8︰8︰8 for 2-MP, water, oxygen and ammonia) were obtained. Selec-tivity of 93% and yield of 86% could be achieved under these conditions.

A synthetic technology for the production of methyl-ethyl-ketone (MEK) is introduced, which makes use of butylene catalytic hydration to produce secondary butanol (SBA) and this is followed by dehydrogenation of SBA. By optimizing the operating conditions of a commercial unit, the running results showed that the recommended process was successful and that the catalysts had high activity, good selectivity, and long lifespan, which ensured long-term running in commercial units.

Most of the crude oils contain waxes which precipitate when temperature drops, resulting in deposition in pipelines and production equipment. It is necessary to set up a model which can predict the wax appearance temperature and the amount of solid precipitated in the different conditions. A modified thermodynamic solid-liquid equilibrium model to calculate wax precipitation in crude oil systems has been developed recently. The assumption that precipitated waxes consist of several solid phases is adopted in this research, and the solid-solid transition is also considered in the modified model. The properties of the pseudo-components are determined by using empirical correlations. New correlations for properties of solid-solid and solid-liquid transitions are also established in this work on the basis of the data from the literature. The results predicted by the proposed model for three crude oil systems are compared with the experimental data and the calculated results from the literature, and good agreement is observed.

In this study, the Gibbs-Duhem equation was applied to make the thermodynamic consistency test and thermodynamic model estimation for systems of CO2-DME (dimethyl ether), DME-CH3OH, CO2-CH3OH and DME-C2H5OH systems on the basis of the vapor-liquid equilibrium (VLE) experimental data in published reports. And the NRTL binary interaction parameters of the systems mentioned above were regressed by the VLE data and were subjected to a thermodynamic consistency test because the study showed that PR-NRTL model combination was appropriate for the four systems mentioned above. The regressed binary interaction parameters were used to es-timate the VLE for DME-CO2-CH3OH at temperatures of 313.15K and 333.15K, and the estimated result was coin-cident with the experimental data. On the basis of the predicted VLE data for systems of DME-CO2-CH3OH and DME-CO2-C2H5OH, the VLE behaviors of the two systems were studied by the phase diagrams of these two ter-nary systems, with the forms of both the two dimensional and three dimensional phase diagrams, respectively.

This research deals with an investigation of the adsorption of two acids, namely, 5-amino- 2-chlorotoluene-4-sulfonic and chlorhydric acids from their solution onto weakly basic resin. The screening of res-ins, kinetics, and isotherm were studied. The results indicate that the D301R is more appropriate for the removal of acids from solution. The adsorption of acids obeys Langmuir isotherm and the first-order kinetics model. Sorptive affinity of the two acids on D301R was found to be in the order of 5-amino-2-chlorotoluene-4-sulfonic acid> chlorhydric acid. Thermodynamic parameters for the adsorption of acids were calculated and discussed. The maxi-mum removal of acids was observed around 97% and 76% at 25℃ for 5-amino-2-chlorotoluene-4-sulfonic acid and chlorhydric acid , respectively.

An operational model is developed to evaluate and predict the permeation performance of mixed gas through poly(dimethylsiloxane) (PDMS) membranes by combining the ideal gas permeation model with the experimental analysis of the mixed gas transport character. This model is tested using the binary and ternary mixed gas with various compositions through the PDMS membranes, and the predicted data of the permeation flux and the compositions of the permeated gas are in good agreement with the experimental ones, which indicates that the op-erational model is applicable for the evaluation of the permeation performance of mixed gas through PDMS mem-branes.

Levulinic acid is a kind of new green platform chemical with wide application. The kinetics of levulinic acid formation from glucose decomposition at high temperature was investigated. Glucose containing 1%, 3% or 5% H2SO4 was treated at 170℃ or 190℃. For the various experimental conditions assayed, the time-courses of glucose and glucose degradation products (including 5-hydroxymethylfurfural and levulinic acid) were established. These variables were correlated with the reaction time based on the equations derived from a pseudo-homogeneous, first-order kinetic model, which provided a satisfactory interpretation of the experimental results. The set of kinetic parameters from regression of experimental data provided useful information for understanding the levulinic acid formation mechanism.