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反应与精馏强化过程的自动控制与性能优化技术
1.项目背景 化学反应器与精馏装置是石化生产过程中使用最为广泛的设备,也是最主要的耗能单元,反应器与精馏塔运行的好坏直接关系到石油化工企业的经济效益。反应与分离强化过程通常由多个单元耦合联接而成,其不仅涉及反应与分离能力的协同机制、多单元组合与系统整体运行效能的关系,而且强化过程具有强非线性、大滞后和多变量耦合特性,以及经济、环境与安全等不确定性因素的干扰,都对强化过程的平稳操作、协同调控与分级优化带来诸多的挑战。 采用反应与精馏强化技术,通过传质与传热的强化、物质流与能量流相互耦合,使强化过程具有大幅度提高反应转化率或选择性,降低生产能耗和污染物排放等优越性。然而这种集成优势只有在反应能力与分离能力动态协同作用条件下才能被充分发挥,而且强化过程具有多稳态、强非线性和多变量强耦合特性,这些都对强化过程的自动控制与优化理论提出了新的挑战。 采用传统控制模式,当系统受到干扰时,很容易引起反应与分离能力动态失调和工况发生大范围波动与偏移,造成产品质量不合格和能耗增加等控制难题。因此,在传统控制模式的基础上,探索反应与精馏强化过程的动态协同调控方法与动态优化理论,对解决集成装置的平稳操作与自动控制难题,切实提高系统运行品质,有效降低装置生产能耗和污染物排放方面具有重要意义 2.项目技术原理 南京工业大学绿色化工研究所,经过多年研究发明了不同工况反应与蒸馏集成技术,可根据不同体系的特殊要求,实现不同工况反应与精馏的最佳匹配,解决了反应与蒸馏操作条件必须一致等问题。本项目在对强化过程机理模型、经济稳态优化和动态特性分析的前期研究基础上,研究反应能力与精馏能力的动态协同调控新方法和强化过程的分级优化理论,提出反应与精馏强化过程一体化设计思想,对传统多单元生产过程具有很好的借鉴作用。项目针对反应与精馏过程自动控制系统设计与性能优化调节方面主要开展以下技术: (1)反应与精馏强化过程多变量自动控制方案的设计与性能分析 在对反应与精馏过程机理建模、经济稳态优化设计和动态特性分析基础上,采用稳态增益矩阵和奇异值分析方法,合理选择过程被控变量和操作变量配对模式,运用传统控制策略设计反应精馏强化过程多变量自动控制方案,采用ASPEN PLUS流程模拟软件和ASPEN DYNAMIC模块进行控制方案的动态模拟测试,并根据实际工艺扰动情况,通过在动态流程模拟系统上分别加入不同幅度和方向的多种扰动和改变系统设定值,评价传统控制模式闭环系统性能,在此基础上,改进自动控制方案设计,确保设计的自动控制方案在实际应用中能够维持平稳有效运行。 (2)生产负荷自动调节和优化技术原理 反应与精馏过程的生产负荷经常随着市场需求的变化进行调整,负荷的变化将可能引起系统工况的波动,产品质量下降,能耗增加等问题,甚至造成系统不稳定而被迫停机。本项目采用设定值多步长滚动优化、偏差区域容忍动态矩阵控制与传统控制相融合方法,实现反应与分离能力动态协同调控;本项目在多变量基础控制系统上,在关键控制回路增加设定值智能调节模块和多变量协调预测控制模块,分别采用设定值多步长滚动优化、偏差区域容忍动态矩阵控制(Error tolerant DMC)与传统控制相融合方法,实现反应能力与分离能力动态协同调控,使系统获得了良好的跟踪性能和鲁棒性。解决传统控制模式下扰动引起反应与分离动态失调,导致产品质量不合格、能耗和污染物排放增加等控制问题。在多变量协调预测控制模块设计中,对于反应器出口成分和产品质量等不可在线测量的关键变量,采用机理模型和经验模型建立产品成分软测量模型,实现对产品成分、反应转化率等不可测被控变量的在线估计。 (3)反应与精馏强化过程的系统性能优化技术 在经济稳态优化设计前期研究基础上,开展多目标多约束动态优化与多变量跟踪控制相结合的分级优化理论研究。在上层多目标多约束的动态优化设计中,是以能耗和操作成本最小为优化目标,以质量、尾气/废液排放和过程动态模型等为约束条件,采用多目标优化算法对强化过程的关键操作参数进行动态优化计算,给出工况最优调节方案。根据多目标动态优化给出的关键参数设定值最优调节方案,采用设定值多步长滚动优化给出多变量预测控制的参考轨迹,通过多变量协调预测控制和基础控制回路的跟踪调节,使系统输出快速跟踪设定值的最佳操作值,实现工况优化与平滑调节,确保系统维持高品质运行特性,从源头降低工况大范围波动和事故发生的概率。 3.关键技术路线 项目针对反应与精馏过程,融合了化学工程理论、自动控制理论、智能学习算法与计算机模拟技术,采取理论研究、模拟实验和工业应用相结合的技术路线,如下图所示。项目分别开展反应精馏过程的多变量基础控制系统设计、反应与分离能力动态协同调控新方法、强化过程分级优化理论研究,并将项目成果融合,开展不同工况反应与精馏强化过程的一体化工程设计,研制一套流程模拟综合实验平台,进行模拟验证和工程应用研究。 4.项目技术特色和创新性 (1)针对反应与精馏强化过程,在传统控制模式下扰动引起反应与分离动态失调和工况偏移,导致集成优势难以充分发挥工程问题,项目提出将设定值多步长滚动优化、偏差区域容忍动态矩阵控制、多目标多约束动态优化与传统基础控制相融合的动态协同调控新方法与分级优化理论,在反应与分离动态协同作用下实现工况的优化与平滑调节,确保系统维持高品质运行特性。 (2)项目沿着学科交叉与融合方向,将化学工程理论、自动控制理论、智能学习算法与计算机模拟技术相结合,提出不同工况反应与精馏强化过程流程模拟、控制系统设计与集成优化理论相结合的一体化工程设计思想,并在常压反应与减压精馏集成的甲苯氯化反应精馏工业装置上进行工程应用研究,解决装置自动控制与平稳操作等实际控制问题,发挥强化过程高转化率/高选择性、低能耗的集成优势。
南京工业大学 2021-01-12
采油井场原油加热低温空气源热泵装置
油井采出液在冬季需要加热才能保证外输。有些井场会伴生套管气,因此可使用简单的水套炉燃烧套管气对采出液进行加热,简单经济效果可靠。但也有相当一部分井场没有套管气副产物,这些井场冬季解决原油加热的手段主要有三种:一是使用燃煤锅炉对原油进行加热,二是直接使用电加热,三是使用太阳能装置进行加热。燃煤方案需要外购燃煤,使用中存在一系列的弊端,如冬季运煤困难,煤炭保管成本较高、煤炭丢失,燃煤炉日常看管工作量大等,因环保因素使用受限等问题。电加热方案通过电磁加热或感应加热装置实现,从一次能源利用率角度衡量,显然经济性非常差,但设备最为简单,也基本无需人员维护。太阳能加热装置则需要很大的集热面积及相应安装场地,另外,冬季太阳辐射强度较弱因此集热量有限,并且冬季阴天较多,晚上也没有太阳能,所以太阳能装置仍需要采用电辅助加热以保证阴天和夜晚的热量供应,相比于电加热而言其总体经济性仍不够理想。
西安交通大学 2021-04-11
“低温粉碎法”工业化生产精细胶粉
我国天然橡胶资源紧缺,年产仅16万吨,而需求量为60余万吨,且逐年增长,国家每年耗用大量外汇进口橡胶。国内每年废橡胶50余万吨,由于技术陈旧,生产工艺落后,废胶利用率低,耗能大,污染严重。国外七十年代已开始研究废橡胶的再生利用,美、日等国先后研究出低温粉碎法生产精细胶粉,获很大经济效益。胶粉不仅用来生产制品,而且大量用于建筑、道路工程,与天然胶掺合生产子午
西安交通大学 2021-01-12
高性能低温烧结BZN基MLC介质瓷料
本项目从材料科学的角度出发,在国内外率先对Bi2O3-ZnO-Nb2O5(BZN)体系陶瓷的相结构、相关系与介电性能进行了系统研究。首次深入系统地研究了三元系统中焦绿石相区的相关系,以结构―性能关系为出发点对BZN基介电陶瓷材料进行了系统的离子取代改性研究,在此基础上获得了低烧结温度、达到CG指标的温度稳定型BZN基和MLCC瓷料,可以作为高频多层陶瓷电容
西安交通大学 2021-01-12
机械切换保温复温模式的低温保存装置
本发明公开了一种机械切换保温复温模式的低温保存装置,包括用于盛放工作溶液和样品的工作容器,还设有保温容器和驱动机构;其中保温容器设有密闭空腔,用于装保温溶液,且工作容器和保温容器的至少一部分外形互补;所述驱动机构与工作容器和保温容器的至少一者联动用以改变工作容器和保温容器的间距。本发明可以精确的控制保温容器内保温溶液的量和温度;可以自由切换工作溶液的保温和复温过程,全程温度可以控制。
浙江大学 2021-04-13
太阳能低温小型LiBr吸收式空调系统
本装置是一种利用太阳能作为驱动力、采用环境友好的LiBr-H2O作为工质的小型空调系统。通过特殊设计的溶液提升管,实现内部溶液的自循环,无需电泵作为动力。运行温度在70至90℃范围,制冷量在5至10kW范围。特别适合中小型别墅或办公楼使用。本装置主要采用了狭逢通道小温差强化传热专利技术、激淋式横管和竖管降膜蒸发与冷凝技术以及多效回热、强化冷凝、强化对流等多项先进的强化传热传质措施,使装置具有节能、稳定和运行温度低的特点。只要有太阳能或发动机余热的地方即可使用,能在20~40℃的环境温度下、在60~90℃的供热水温度范围内正常工作,满足太阳能集热器提供热水的各项技术要求。在80℃的供热水温度下运行时的COP达到0.6以上。
北京理工大学 2021-04-13
太阳能低温小型LiBr吸收式空调(产品)
成果简介:本装置是一种利用太阳能作为驱动力、采用环境友好的LiBr-H2O作为工质的小型空调系统。通过特殊设计的溶液提升管,实现内部溶液的自循环,无需电泵作为动力。运行温度在70至90℃范围,制冷量在5至10kW范围。特别适合中小型别墅或办公楼使用。本装置主要采用了狭逢通道小温差强化传热专利技术、激淋式横管和竖管降膜蒸发与冷凝技术以及多效回热、强化冷凝、强化对流等多项先进的强化传热传质措施,使装置具有节能、稳定和运行温度低的特点。只要有太阳能或发动机余热的地方即可使用,能在20~40℃的环境温度下
北京理工大学 2021-04-14
一种低温等离子体射流装置
本实用新型公开了一种低温等离子体射流装置,包括高压脉冲电源、金属软管和等离子体喷枪;内部包含高压导线和气管的金属软管由高压脉冲电源的面板引出,并与等离子体喷枪相连;高压脉冲电源外壳、金属软管以及金属材质的等离子体喷枪表面都与地线连接;等离子体喷枪内部包含绝缘芯、一端封闭的内绝缘管及外绝缘管,高压电极插入内绝缘管中;气体经过等离子体喷枪时,在高电压脉冲作用下,电离成等离子体并形成射流。本实用新型等离子体喷枪可直接手持,并通过金属软管较大的活动范围,用于不同的场合,比如皮肤的消毒灭菌、龋齿的处理、血液的凝固、伤口的愈合、皮肤病的治疗以及癌症治疗等临床医疗上,也可用于生物医用材料的表面处理。
浙江大学 2021-04-13
低温冷却液循环泵厂家直销
产品详细介绍低温冷却液循环泵 DLSB-50/10、20、30、40、60、80、120 DLSB-80/20、30、40、80、120 用途特点: DLSB-系列低温循环泵,是采取机械形式制冷的低温液体循环设备。具有提供低温液体、低温水浴的作用。结合旋转蒸发器,真空冷冻干燥箱、循环水式真空泵,磁力搅拌器等仪器,进行多功能低温下的化学反应作业及药物储存。 大型低温冷却循环泵恒流、恒压、循环液可满足电子显微镜、电子探针、超高真空溅射仪、X光机、激光器、加速齐电灯贵重仪器设备的降温需要。对于高纯金属、稀有物质提纯、环境实验及磁控溅射、真空镀膜等大型设备,可提供满足对温度、水质纯净要求的冷却水。该设备特别适用于需要维持低温、常温条件下工作的化学、生物、物理实验室,是医药卫生、化学工业、食品工业、冶金工业、大专院校、科研、遗传工程、高分子工程等实验室的必备设备(可根据用户需求定做大容量的低温冷却液循环泵)。 (1)国际著名厂家原装全封闭压缩机组、循环水泵,性能先进、质量可靠; (2)制冷机组专用继电器、保护器、电容器、制冷部件,为进口原装高品质器件; (3)数显温度显示、微电脑 控温,操作简单、醒目; (4)循环系统采用防腐材料,具备防锈、防腐蚀、降低温液体污染的功能; (5)用电动搅拌器在本机内可直接完成 ; (6)(-40)-(-60)℃条件下的实验,可把冷却液输送给所使用的场所,内设有循环泵。(予华和长城都是我们的合作伙伴)
郑州杜甫仪器厂 2021-08-23
GDJW高低温交变试验箱低价
产品详细介绍 高低温交变试验箱可以用来考核和确定电工、电子产品或材料在温度循环变化,产品表面产生高温或低温环境条件下贮存和使用的适应性。 高低温交变试验箱参照标准:GB/T 2423.1-2008试验A《低温试验方法》; GB/T 2423.2-2008试验B《高温试验方法》以及其它相关标准的要求,可进行各种高低温环境试验。 高低温交变试验箱规格型号:型号           工作室尺寸D×W×H   外型尺寸D×W×HYSL-GDJW-100   450×450×500mm     1150×900×1650mmYSL-GDJW-225   500×600×750mm     1200×1100×1900mmYSL-GDJW-500   800×700×900mm     1350×1280×2200mmYSL-GDJW-800   800×1000×1000mm   1450×1480×2300mmYSL-GDJW-010   1000×1000×1000mm  1650×1480×2300mm 一、高低温交变箱技术参数:温度范围: -20℃/-40℃/-60℃/-80℃~150℃ 温度均匀度:±2℃  (空载)温度波动度:±0.5℃(空载)升温速率: 1.0℃~3.0℃/min  降温速率: 0.7℃~1.0℃/min  时间设定范围: 1~9999 小时 二、交变高低温箱箱体结构:设备外壳采用优质A3钢板数控机床加工成型,外壳表面进行喷塑处理,更显光洁、美观;内胆材质为SUS304优质不锈钢板;保温材质为高密度玻璃纤维棉(厚度100mm),使室内温度不会传导到设备外部,确保箱内温度平衡稳定;箱门合理的位置设置一个透明窗口,用以观测室内试样的变化。观察窗采用多层中空钢化玻璃,内侧胶合片式导电膜,具有透明、隔热、不易产生蒸汽结霜等优点;搅拌系统采用长轴风扇电机,耐高低温之不锈钢多翼式叶轮,以达强制对流垂直扩散循环,使实验室内的温湿度均匀并保持稳定;设备的门与箱体之间采用双层耐高低温之高张性密封条以确保测试区的密闭。并采用无反作用门把手,操作更容易;引线测试孔(机器左侧)可外接测试电源线或信号线使用(直径50mm,标配一个,孔径和孔数如需增加在订货时请另说明); 三、交变高低温箱控制系统:采用日本原装进口“优易控”品牌温湿度仪表,7英寸高清真彩液晶触摸显示屏;具有1000段程式、每段可循环999步骤的容量,每段设定最大值为99小时59分;10组程序链接功能;控制器可存储600天内历史数据(24小时运行状态下,记录间隔1min以上,温湿度数据同时记录时),且可回放上传的控制内历史数据曲线;可随时插入U盘导出或上传数据,并可通过随机赠送软件在电脑查看或转成EXCEL格式;仪表配备USB端口,可直接通过端口驱动微型打印机预览及打印(选配);控制器面板标配有10M/100M以太网络接口,自动获取IP地址远程控制。可支持实时监控、历史曲线回放、程序编辑、FTP上传下载、历史故障查看、远程定值/程序控制等功能; 四、高低温试验箱制冷系统:压 缩 机:全封闭法国泰康;制冷方式:双机复迭制冷;冷凝方式:强制风冷;制 冷 剂:R404A、R23(环保型);全系统管路均作通气加压48H捡漏测试;加温、降温系统完全独立;内螺旋式冷媒铜管;干燥过滤器、冷媒流量视窗、修理阀、油分离器、电磁阀、贮液筒均采用进口原装件。 五、交变高低温箱使用条件:1、安装场地地面平整,通风良好设备周围无强烈振动设备周围无强电磁场影响设备周围无易燃、易爆、腐蚀性物质和粉尘设备周围留有适当的使用及维护空间,2、供电条件电源要求:AC380V±10%  50±0.5Hz  三相五线制预装功率:总功率+2.0KW要求用户在安装现场为设备配置相应容量的空气或动力开关,并且此开关必须是独立供本设备使用(建议电源开关容量:32A)3、环境条件环境温度:5℃~+30℃(24小时内平均温度≤30℃)环境湿度:≤85%RH4、其它注意事项试验过程中打开试验箱的门,会造成箱内的温、湿度波动;在试验过程中如果多次打开门或长时间敞开门或试验样品散发湿汽,可能会造成制冷系统换热器结冰而无法正常工作 交变高低温箱售后服务1、安装调试:我司负责免费送货至客户指在地点, 并派专业技术人员免费安装调试,培训2~5名操作员到会操作为止。2、阳光售后服务承诺:公司产品均保修一年,终身维护。若产品出现问题,在接到报修电话15分钟响应,48小时内由我司专业维修人员上门处理。
北京雅士林试验设备有限公司 2021-08-23
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