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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
DF-101S集热式磁力搅拌器
集热式磁力搅拌器型号:101S    产地:郑州技术参数DF-101S 特征:平板 ; 搅拌容量:最大2000ml ; 搅拌速度:无级调速 0-2600; 加热温度:室温-400℃ ; 控温方式:智能自动; 工作电压:220V/50Hz ; 整机尺寸:239×245×220 ; 主要特点随意设定,自动恒温,使用更加方便、直观,控温精度高、准确可靠。 仪器介绍DF-101S在DF-101B基础上,增加了高精度时间比例式数显温控仪和智能型数字显示温度两种型号,随意设定,自动恒温,使用更加方便、直观,控温精度高、准确可靠。
巩义市城区众合仪器供应站 2025-05-12
浙江大学小动物活体实时成像仪竞争性磋商
浙江大学小动物活体实时成像仪竞争性磋商
浙江大学 2022-05-27
动物源食品致病菌鉴定及其耐药和毒力基因检测复合芯片
本发明提供了动物源食品致病菌鉴定及其耐药和毒力基因检测复合芯片。本发明提供了用于鉴定动物源食品致病菌、致病菌耐药基因和/或致病菌毒力基因的探针,由序列1‑序列171所示的单链DNA分子组成。本发明实验结果表明:本发明的动物源食品中致病菌鉴定及其耐药和毒力基因检测复合芯片,能够有效的达到同时鉴定细菌及其毒力和耐药基因的综合目的。
中国农业大学 2021-04-11
浙江大学小动物活体实时成像仪竞争性磋商
浙江大学小动物活体实时成像仪竞争性磋商
浙江大学 2022-06-09
寒武纪大爆发时期动物门类多样性及其演化关系研究
以埃迪卡拉纪晚期至寒武纪早期的生物群和地层为研究对象,开展动物门类多样性及其演化关系研究。揭示海洋生态系统内动物门类多样性在空间上的变化和时间上的演化过程。同时,发现更多门类的最早化石记录,提高三大亚界内部门类之间谱系演化关系的解析度。
西北大学 2021-02-01
一种便携式动物病原微生物快速检测箱
本实用新型公开了一种便携式动物病原微生物快速检测箱,包括上盖、箱体和工具盒,所述箱体上端设有上盖,所述上盖顶端设有提手,所述上盖顶端表面设有光伏组件,所述箱体后端设有拉杆,所述拉杆顶端设有拉手,所述箱体左端外侧设有工具盒,所述箱体内设有冷藏区和保温区,所述冷藏区内侧四周均设有多个制冷块和紫外线灯珠,所述保温层底端设有储水腔,所述储水腔内设有电加热装置,所述冷藏区和保温区内均设有试管架,所述上盖底端设有密封层,所述箱体底端四角均设有滚轮,所述光伏组件与蓄电池电连接。本实用新型结构简单,节能环保,操作简单、便携性好,大大提高了样品的存储效果,可在现场快速检测,确保检测结果的准确性。
青岛农业大学 2021-04-11
一种基于微型动物密度分析的活性污泥状态预测方法
、(专利号:ZL 201310363705.5) 简介:本发明公开了一种基于微型动物种群密度分析的活性污泥状态分析预测方法,属于污水处理技术领域。针对目前活性污泥法中污泥状态分析指标的间接性、滞后性,建立了一个集活性污泥微型动物的密度统计分析、微型动物密度函数计算与污泥状态检索表使用为一体的整套方法,对活性污泥状态进行简单、快速、准确的分析与预测。该方法对于提高活性污泥法污水处理过程的运行管理效率,具有非常重要的现实意义,并在污水生物处理
安徽工业大学 2021-01-12
动物性食品中磺胺类药物残留快速检测试纸条
可以量产/n针对目前动物性食品中磺胺类药物残留的现状,针对目前检测方法(HPLC、ELISA等)未能实现该类兽药残留的简便、廉价、快速检测,不能满足基层单位检测需要的缺陷,本成果分别建立了动物性食品中磺胺嘧啶残留单联检、磺胺类药物残留四联检及六联检试纸条。本成果研制的试纸条具有特异性强,灵敏度高,应用广泛;操作简便,快速(10min完成检测),不需要专业人员操作;检测成本低,产品储存方便;不需要特殊仪器、设备,可以满足不同层次检测单位的需要等优点,为磺胺类药物残留监控提供了有效工具,具有广阔的应用前
华中农业大学 2021-01-12
一种非人灵长类动物自动化抓握训练与记录装置
本发明针对如何使训练动物快速掌握各类规定的抓握动作的技术问题,提供一种非人灵长类动物自动化抓握训练与记录装置。该装置包括转盘主体、微控制器、给水控制系统、脑电信号记录仪和PC机。该装置操作简单,训练效率高;训练模式根据需要可调,可以实现不同抓握任务的训练范式;并精确检测手势,方便设计特定的实验范式,提高了后续分析的数据精度,便于后期的分析与整理。本发明可以实现非人灵长类动物的特定手势抓握训练,通过无痛苦的自动化训练过程,可以快速高效的实现非人灵长类动物的抓握训练,并可以大大减少人力资源消耗。本发明适用于脑机接口领域康复医疗仪器的研究与开发。
浙江大学 2021-04-13
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