清华大学化学工程系导师王铁峰简介
发布时间:2016-12-19文章来源:编辑:Smile
阅读量:17501

个人简介
王铁峰
教授
研究方向:清洁能源化工,多相催化反应器,计算流体力学,基元反应动力学
办公电话: 86-10-62797490
办公地址:北京清华大学工物馆
电子邮件: wangtf@tsinghua.edu.cn

个人简历     
2014.12- 现在      教授,清华大学化学工程系
2010.10- 2011.11    访问学者,美国特拉华大学化学工程系,合作教授(陈经广教授)
2009.12- 现在      博士生导师,清华大学化学工程系
2007.8 - 2014.12    副教授,清华大学化学工程系
2006.7 - 2007.8    清华大学化工系,讲师
2004.7 - 2006.6    清华大学化工系,博士后。合作导师:王金福教授
1999.9 - 2004.6    工学博士,化学工程专业,清华大学化工系,导师:金涌院士,王金福教授授
1994.9 - 1999.7    清华大学化工系,化学工程专业学士学位,自动化与计算机技术专业第二学位
1996.9 - 1999.7    工学学士第二学位,自动化与计算机技术专业,清华大学自动化系系

研究领域
主要研究领域为清洁能源化工、非均相催化和多相流反应器,内容涉及新型浆态床反应器的研究与开发、计算流体力学(CFD)与群体平衡模型(PBM)研究、多相流体系基于格子Boltzmann方法的模拟、浆态床合成甲醇和一步法合成二甲醚过程研究与开发、天然气非催化部分氧化制乙炔过程研究、流化床制备太阳能级多晶硅工艺研究、甘油脱水制丙烯醛以及乙炔选择性加氢过程研究。
1.对浆态床反应器的流动、传质和混合行为进行了系统的实验测量、理论建模和数值模拟研究,并在国际期刊上撰写综述文章(Wang et al., Ind. Eng. Chem. Res., 2007)。
(1) 开发了先进的测试手段,对气液和气液固反应器的流动、传质和混合行为进行了实验研究,测得局部流动参数及其分布规律。提出新型多级环流反应器和内构件设计,对反应器行为进行调控。
(2) 建立了气液体系的群体平衡模型(PBM)及气泡聚并、破碎模型,实现了气泡大小分布的定量预测。建立了CFD-PBM耦合模型,通过基于气泡大小分布计算气液相间复杂的相互作用,揭示了气液流动体系的多尺度性质以及气泡尺度和反应器宏观尺度之间的作用机制,实现了对均匀鼓泡区和不均匀鼓泡区的统一描述。另外,该耦合模型具有很好的扩展性,可以进一步综合考虑流动、传质、混合和化学反应的耦合过程,建立完整的反应器模型,形成以CFD为支撑的反应器定量分析和放大技术。相关研究结果在AIChE J., Chem. Eng. Sci.和Ind. Eng. Chem. Res.等重要的国际期刊上发表,2003年发表在Chem. Eng. Sci.上的气泡破碎模型文章入选该期刊2003-2006期间被引用次数最多的50篇文章。
(3) 将最新发展起来的格子Boltzmann 方法引入浆态多相体系的基础研究,开展了颗粒和气泡尺度的介观模拟。通过将介观模拟得到的颗粒受力和气泡受力模型用于双流体模型,实现多尺度模拟。有关文章在Phys. Rev. E和Chem. Eng. Sic.上发表。
(4) 针对浆态床用于重要的能源化工过程开展了大量的工业实践,已经取得重要的阶段性成果。开发了浆态床合成甲醇和一步法合成二甲醚新工艺,已经建成1.5万吨/年浆态床合成甲醇示范装置;设计了3万吨/年生物柴油合成多级环流反应器,在工业中得到成功应用;与中石油合作,开发浆态床油品加氢新工艺,取得了很好的进展。
2. 将详细化学反应动力学模拟和CFD模拟相结合用于深入研究天然气非催化部分氧化过程,揭示了该过程中超短时间混合和毫秒级燃烧反应的变化规律;基于模拟计算提出了反应放大设计并在工业装置中取得成功,进一步发展了基于模型和数值模拟进行反应器优化设计和放大的方法。
(1) 基于CFD模拟对该天然气非催化部分氧化过程的快速混合和反应过程进行了研究,确定了1.5万吨/年乙炔反应器设计,在中石化重庆川维厂一次开车成功并正式投产,技术指标优于原有BASF技术,打破了BASF公司的技术垄断,获得中国石油化工集团公司科技进步一等奖。
(2) 将详细化学反应动力学用于天然气非催化部分氧化过程的机理分析,提出采用合成气、低碳烷烃和氢气等工业富余添加到天然气以提高乙炔收率和抑制积碳的新工艺,该研究获得自然科学基金支持(20976090),并与川维厂持续开展后期合作。由于对天然气化工具有战略性意义,该项目入选中石化“十条龙”项目。
3. 提出流化床制备太阳能级粒状多晶硅新工艺,并对其反应器技术和工艺条件进行了系统研究,申请发明专利2项,其中1项已授权。与目前工业上应用最多的改良西门子法相比,流化床工艺制备多晶硅可降低能耗50%以上,并具有连续操作、过程效率高和容易实现工程放大等优点,可显著降低多晶硅生产成本,对推动光伏产业发展具有重要意义,具有很好的发展前景。该研究同时得到北京市科技新星计划(2009B35)和多晶硅企业的支持。

研究课题
1. 高压鼓泡床流动和传质行为的模型化及数值模拟,自然科学基金21476122,2015.1-2018.12,项目负责人
2. 天然气部分氧化高温余热回收技术应用基础研究,自然科学基金21276135,2013.1-2016.12,项目负责人
3. 低碳烷烃非催化部分氧化过程的应用基础研究,自然科学基金20976090,2010.1-2012.12,项目负责人
4. 多相生物体系实验研究和反应器模拟,973项目子课题,2007-2012, 项目负责人
5. 清洁能源化工过程中浆态床反应器的基础及应用研究,优博论文作者专项资金,2007-2011.项目负责人
6. 页岩气毫秒反应制乙炔过程研究,教育部科学技术研究项目,2013.9-2016.12,项目负责人
7. 劣质蜡油加氢浆态床工艺研究与开发,中石油公司石油化工研究院,2010.8-2012.12,项目负责人
8. 太阳能级粒状多晶硅流化床制备技术研究与开发,企业合作项目,2013.12-2015.12,项目负责人
9. 万吨级多晶硅生产线冷氢化工艺技术研究与开发,企业合作项目,2014.7-2016.7,项目负责人
10.乙炔淬冷工艺模拟及冷模试验研究,企业合作项目,2014.6-1016.12,项目负责人
11.天然气中掺入甲醇驰放气和氢气制乙炔工艺研究,企业合作项目,2011.4-2013.4,项目负责人
12.太阳能级多晶硅流化床生产技术研究与开发, 北京市科技新星计划,2009.7-2012.12,项目负责人
13.浆态床甲醇合成产业化技术开发,企业合作项目,2006-2011,项目负责人
14.高温高压浆态多相反应体系的模型化与数值模拟,自然科学基金项目,2007-2009,项目负责人
15.气液体系中气泡行为的基础研究,清华大学基础研究基金,2007-2008,项目负责人
16.新型构件式循环浆态床反应器基础及工程应用研究,清华中大博士后科学基金,2004-2006,项目负责人
17.甲烷部分氧化制乙炔反应器工程放大,企业合作项目,2005-至今. 项目负责人
18.6,000t/a间苯二腈加氢浆态床反应器工程开发,企业合作项目,2005-2009. 项目骨干
19.柴油加氢浆态床工艺研究,中石油天然气股份有限公司,2006-现在. 项目骨干
20.三相浆态体系基于格子Boltzmann方法的基础研究,自然科学基金项目,2005-2008. 项目骨干

论文发表
2015年
Zheng Y.Y., Tang Q.*, Wang T.F., Wang J.F.*, "Lumping strategy in kinetic modeling of vacuum pyrolysis of plant oil asphalt", Energy & Fuels, 2015, in press
Liu T., Wang T.F., Huang Y.L., Wang C., Wang J.F.*, "Detailed kinetics of methylphenyldichlorosilane synthesis from methyldichlorosilane and chlorobenzene by gas phase condensation", Chinese Journal of Chemical Engineering, 2015, in press
Zheng Y.Y., Tang Q., Wang T.F.*, Wang J.F.*, "Molecular size distribution in synthesis of polyoxymethylene dimethyl ethers and process optimization using response surface methodology", Chemical Engineering Journal, 2015, DOI: 10.1016/j.cej.2014.10.056
Liu C., Liu R., Wang T.F.*, "Glycerol dehydration to acrolein: Selectivity control over CsPW/Nb2O5 catalyst", Canadian Journal of Chemical Engineering, 2015, in press
Li P.L., Wang T.F.*, "Thermodynamic Analysis of manufacturing polysilicon from SiHCl3, SiCl4 and H2", Chinese Journal of Chemical Engineering, 2015, in press
Liu C., Hou R.J., Wang T.F.*, "Role of acid sites and surface hydroxyl groups in isophthalonitrile hydrogenation catalyzed by supported Ni-Co catalysts", RSC Advances, 2015, 5: 26465-26474.
Hou R.J., Porosoff M.D., Chen J.G.*, Wang T.F.*, "Effect of oxide supports on Pd-Ni bimetallic catalysts for 1,3-butadiene hydrogenation", Applied Catalysis A-General, 2015, 490: 17-23.
Hou R.J., Lan X.C., Wang T.F.*, "Selective hydrogenation of acetylene on Pd/SiO2 in bulk liquid phase: A comparison with solid catalyst with ionic liquid layer (SCILL)", Catalysis Today, DOI: 10.1016/j.cattod.2014.09.006
Hou R.J., Chang K., Chen J.G.*, Wang T.F.*, "Replacing precious metals with carbide catalysts for hydrogenation reactions", Topics in Catalysis, 2015, 58(4-6): 240-246

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