王鐵峰(清華大學化學工程系教授)

王鐵峰(清華大學化學工程系教授)

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王鐵峰，男，博士，教授，清華大學化學工程系博士生導師。

基本介紹

  • 中文名：王鐵峰
  • 國籍：中國
  • 民族：漢
  • 職業：高校教師
  • 畢業院校：清華大學
主要經歷,研究方向,科研項目,榮譽及獎勵,代表性學術論文,學術會議,

主要經歷

1996.9 - 1999.7：工學學士第二學位，自動化與計算機技術專業，清華大學自動化系系；
1994.9 - 1999.7：清華大學化工系，化學工程專業學士學位，自動化與計算機技術專業第二學位；
1999.9 - 2004.6：工學博士，化學工程專業，清華大學化工系，導師：金涌院士，王金福教授；
2004.7 - 2006.6：清華大學化工系，博士後。合作導師：王金福教授；
2006.7 - 2007.8：清華大學化工系，講師；
2009.12- 至今：清華大學化學工程系，博士生導師；
2010.10- 2011.11：美國德拉瓦大學化學工程系，訪問學者，合作教授（陳經廣教授）；
2014.12-至今：清華大學化學工程系教授。

研究方向

主要研究領域為清潔能源化工、非均相催化和多相流反應器，內容涉及新型漿態床反應器的研究與開發、計算流體力學（CFD）與群體平衡模型（PBM）研究、多相流體系基於格子Boltzmann方法的模擬、漿態床合成甲醇和一步法合成二甲醚過程研究與開發、天然氣非催化部分氧化制乙炔過程研究、流化床製備太陽能級多晶矽工藝研究、甘油脫水制丙烯醛以及乙炔選擇性加氫過程研究。
1.對漿態床反應器的流動、傳質和混合行為進行了系統的實驗測量、理論建模和數值模擬研究，並在國際期刊上撰寫綜述文章(Wang et al., Ind. Eng. Chem. Res., 2007)。
(1) 開發了先進的測試手段，對氣液和氣液固反應器的流動、傳質和混合行為進行了實驗研究，測得局部流動參數及其分布規律。提出新型多級環流反應器和內構件設計，對反應器行為進行調控。
(2) 建立了氣液體系的群體平衡模型(PBM)及氣泡聚並、破碎模型，實現了氣泡大小分布的定量預測。建立了CFD-PBM耦合模型，通過基於氣泡大小分布計算氣液相間複雜的相互作用，揭示了氣液流動體系的多尺度性質以及氣泡尺度和反應器巨觀尺度之間的作用機制，實現了對均勻鼓泡區和不均勻鼓泡區的統一描述。另外，該耦合模型具有很好的擴展性，可以進一步綜合考慮流動、傳質、混合和化學反應的耦合過程，建立完整的反應器模型，形成以CFD為支撐的反應器定量分析和放大技術。相關研究結果在AIChE J., Chem. Eng. Sci.和Ind. Eng. Chem. Res.等重要的國際期刊上發表，2003年發表在Chem. Eng. Sci.上的氣泡破碎模型文章入選該期刊2003－2006期間被引用次數最多的50篇文章。
(3) 將最新發展起來的格子Boltzmann 方法引入漿態多相體系的基礎研究，開展了顆粒和氣泡尺度的介觀模擬。通過將介觀模擬得到的顆粒受力和氣泡受力模型用於雙流體模型，實現多尺度模擬。有關文章在Phys. Rev. E和Chem. Eng. Sic.上發表。
(4) 針對漿態床用於重要的能源化工過程開展了大量的工業實踐，已經取得重要的階段性成果。開發了漿態床合成甲醇和一步法合成二甲醚新工藝，已經建成1.5萬噸/年漿態床合成甲醇示範裝置；設計了3萬噸/年生物柴油合成多級環流反應器，在工業中得到成功套用；與中石油合作，開發漿態床油品加氫新工藝，取得了很好的進展。
2. 將詳細化學反應動力學模擬和CFD模擬相結合用於深入研究天然氣非催化部分氧化過程,揭示了該過程中超短時間混合和毫秒級燃燒反應的變化規律；基於模擬計算提出了反應放大設計並在工業裝置中取得成功，進一步發展了基於模型和數值模擬進行反應器最佳化設計和放大的方法。
(1) 基於CFD模擬對該天然氣非催化部分氧化過程的快速混合和反應過程進行了研究，確定了1.5萬噸/年乙炔反應器設計，在中石化重慶川維廠一次開車成功並正式投產，技術指標優於原有BASF技術，打破了BASF公司的技術壟斷，獲得中國石油化工集團公司科技進步一等獎。
(2) 將詳細化學反應動力學用於天然氣非催化部分氧化過程的機理分析，提出採用合成氣、低碳烷烴和氫氣等工業富餘添加到天然氣以提高乙炔收率和抑制積碳的新工藝，該研究獲得自然科學基金支持(20976090),並與川維廠持續開展後期合作。由於對天然氣化工具有戰略性意義，該項目入選中石化“十條龍”項目。
3. 提出流化床製備太陽能級粒狀多晶矽新工藝，並對其反應器技術和工藝條件進行了系統研究，申請發明專利2項，其中1項已授權。與目前工業上套用最多的改良西門子法相比，流化床工藝製備多晶矽可降低能耗50%以上，並具有連續操作、過程效率高和容易實現工程放大等優點，可顯著降低多晶矽生產成本，對推動光伏產業發展具有重要意義，具有很好的發展前景。該研究同時得到北京市科技新星計畫(2009B35)和多晶矽企業的支持。

科研項目

  1. 高壓鼓泡床流動和傳質行為的模型化及數值模擬，自然科學基金21476122，2015.1-2018.12，項目負責人；
  2. 天然氣部分氧化高溫餘熱回收技術套用基礎研究，自然科學基金21276135，2013.1-2016.12，項目負責人；
  3. 低碳烷烴非催化部分氧化過程的套用基礎研究，自然科學基金20976090，2010.1-2012.12，項目負責人；
  4. 多相生物體系實驗研究和反應器模擬，973項目子課題,2007-2012,項目負責人；
  5. 清潔能源化工過程中漿態床反應器的基礎及套用研究，優博論文作者專項資金，2007-2011.項目負責人；
  6. 頁岩氣毫秒反應制乙炔過程研究，教育部科學技術研究項目，2013.9-2016.12，項目負責人；
  7. 劣質蠟油加氫漿態床工藝研究與開發，中石油公司石油化工研究院，2010.8-2012.12，項目負責人；
  8. 太陽能級粒狀多晶矽流化床製備技術研究與開發，企業合作項目，2013.12-2015.12，項目負責人；
  9. 萬噸級多晶矽生產線冷氫化工藝技術研究與開發，企業合作項目，2014.7-2016.7，項目負責人
  10. 乙炔淬冷工藝模擬及冷模試驗研究，企業合作項目，2014.6-1016.12，項目負責人；
  11. 天然氣中摻入甲醇馳放氣和氫氣制乙炔工藝研究，企業合作項目，2011.4-2013.4，項目負責人；
  12. 太陽能級多晶矽流化床生產技術研究與開發，北京市科技新星計畫，2009.7-2012.12，項目負責人；
13.漿態床甲醇合成產業化技術開發，企業合作項目，2006-2011，項目負責人；
14.高溫高壓漿態多相反應體系的模型化與數值模擬，自然科學基金項目，2007-2009，項目負責人；
15.氣液體系中氣泡行為的基礎研究，清華大學基礎研究基金，2007-2008，項目負責人；
16.新型構件式循環漿態床反應器基礎及工程套用研究，清華中大博士後科學基金，2004-2006，項目負責人；
17.甲烷部分氧化制乙炔反應器工程放大，企業合作項目，2005-至今.項目負責人；
18.6,000t/a間苯二腈加氫漿態床反應器工程開發，企業合作項目，2005-2009.項目骨幹；
19.柴油加氫漿態床工藝研究，中石油天然氣股份有限公司，2006-現在.項目骨幹；
20.三相漿態體系基於格子Boltzmann方法的基礎研究，自然科學基金項目，2005-2008.項目骨幹。

榮譽及獎勵

2014侯德榜化工科技青年獎；
2013國家萬人計畫首批青年拔尖人才；
2012教育部新世紀優秀人才支持計畫；
2009北京市科技新星計畫；
2006全國優秀博士學位論文。

代表性學術論文

  1. 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；
  2. 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；
  3. 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；
  4. 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；
  5. Li P.L.,Wang T.F.*, "Thermodynamic Analysis of manufacturing polysilicon from SiHCl3, SiCl4 and H2",Chinese Journal of Chemical Engineering, 2015, in press；
  6. 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.；
  7. 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.；
  8. 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；
  9. 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。

學術會議

  1. Liu R, Jin Y, Wang TF, Conversion of Biodiesel-Derived Crude Glycerol into acrolein,249th ACS National Meeting & Exposition, March 22-26, 2015, Denver, US.
  2. Hou RJ, Lan XC, Wang TF, Selective Hydrogenation in Liquid Phase: A New Catalytic Process for the Purification of Alkynes (Invited talk),249th ACS National Meeting & Exposition, March 22-26, 2015, Denver, US.
  3. Liu C, Wang TF, Catalytic Hydrogenation of Isophthalonitrile (IPN) over Supported Monometallic and Bimetallic Ni Catalysts,249th ACS National Meeting & Exposition, March 22-26, 2015, Denver, US.
  4. Wang TF*, Liu R, Jin Y, Catalytic conversion of glycerol to acrolein and acrylic acid,BIT’s 4th Annual Global Congress of Catalysis-2013, June 29-July 1, 2013, Dalian, China.
  5. Zheng YY, Tang Q, Wang TF, Wang JF, Synthesis of Polyoxymethylene Dimethyl Ethers From Dimethoxymethane and Paraformaldehyde Catalyzed By Cation Exchange Resins,AIChE Annual Meeting, 2013

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