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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
一种叶片进排气边磨削机器人自动化装备
本发明公开了一种叶片进排气边磨削机器人自动化装备,包括 基台、六自由度机器人、磨削装置、变位机、三维激光测量装置和系 统控制主机,六自由度机器人安装在基台上;磨削装置用于磨削叶片 进排气边;变位机安装在基台上;三维激光测量装置安装在变位机上, 其包括三轴运动平台和三维激光测量装置;三维激光测量装置其包括 两个三维激光轮廓扫描仪;系统控制主机与六自由度机器人和三维激 光测量装置连接,用于规划磨削装置加工路径以及三维激光测量装置 的移动路径,并将路径和指令发送给六自由度机器人执行。本发明集 成了自适应磨
华中科技大学 2021-01-12
热轧、冷轧、中厚板板形控制技术
现代工业的发展使得用户对板带钢的板形质量提出越来越苛刻的要求,板形控制技术已经成为标志现代化板带热轧机、冷轧机和中厚板轧机的技术装备和自动化水平的代表性技术。北京科技大学陈先霖教授领导的项目组从“六五”至今一直在板带轧制工艺研究、板形控制技术的消化和自主创新领域进行了不懈的努力,取得了多项重要成果并投入实际应用。包括:  能够提供变接触VCL/VCR支持辊技术,自动消除辊间有害接触区,显著改善了轧机的板形控制性能,增加了弯辊调控效果,降低了轧辊消耗,延长了换辊周期。 能够提供高效变凸度HVC/LVC工作辊技术,克服CVC工作辊技术在轧制窄带钢时表现板形调节能力不足的缺陷,实现板形调节与带钢宽度和窜辊量均成线性关系,显著增加轧机的板形调节能力,解放弯辊力,为L1的板形实时控制预留空间。 能够提供非对称ASR/ATR工作辊技术,解决热连轧机组中下游机架不能兼顾板形控制和工作辊磨损控制的难题,在获取好的板形质量的同时实现自由规程轧制。同时,该技术可实现对边部板形要求较高的专用钢的稳定生产。 能够提供均压型PPT中间辊技术,消除了HC轧机辊间接触压力尖峰,解决了轧辊严重剥落损伤问题,提高了板形质量和成材率。 能够提供成套板形控制模型,包括过程控制级(L2)的板形设定控制模型和基础自动化级(L1)的弯辊力前馈控制模型、凸度反馈控制模型、平坦度反馈控制模型、板形板厚解耦控制模型和轧后冷却补偿模型等,实现连续生产过程中高精度的板形自动控制。      以上研究成果在武钢1700冷连轧、宝钢2030冷连轧、武钢1700热连轧、鞍钢1700热连轧、鞍钢2150热连轧、济钢1700热连轧、莱钢1500热连轧、日钢1580热连轧、武钢2800中板等生产线取得了长期稳定应用。 本项目适用于所有的新建和欲改造的板带轧机包括热轧机、冷轧机和中厚板轧机。同时,通过技术集成和转移,可为轧钢技术装备国产化作出较大贡献。 ◆经济效益及市场分析 经济效益主要体现在改善产品的板形质量、提高轧机的生产率和成材率、降低生产成本等方面,同时,由于价格优势,可为企业降低投资成本,节省外汇。市场竞争的压力对新建的和已有的板带轧机的板形控制能力均提出了很高的要求,板形控制技术将成为这些轧机的必备技术。
北京科技大学 2021-04-11
H2S尾气用于制备工业级硫脲新方法
采用工业H2S尾气,用新方法生产硫脲,可减少环境污染,缩短工艺路线,降低消耗指标。该项目投资不大,产品质量好、价格高,具有很好的经济和社会效益。1. 硫脲的作用硫脲是制造硫胺药物,驱蛔灵,避孕药的原料,用于合成抗甲状腺机能亢进药物,抗结核病药物,静脉注射麻醉药物等;它可用作染料、合成树脂、压塑粉的原料;还可制造橡胶硫化促进剂、合成纤维着色、增白和防止褪色的助剂、丝绸印染处理剂、金属矿物的浮选剂;代替氰化钾进行电镀等。
武汉工程大学 2021-04-11
卧式波纹小胆换热水箱80L/100L/120L
山东龙普太阳能股份有限公司 2022-02-25
五级无人自动驾驶系统国内首套实际应用
 无人驾驶技术对智能交通系统发展、以及军事和工业应用均具有重要意义,已成为世界范围内移动机器人和人工智能领域的研究热点。上海交通大学智能车辆实验室自2005年开始从事无人驾驶系统的设计、研发和应用研究,重点突破无人驾驶车辆的关键传感器、通用控制器、人机交互和系统集成技术,形成具有自主知识产权的无人驾驶车辆相关产品。 无人驾驶分为5个等级,第三级是有条件的自动驾驶,如高速公路或停车场。四级是可人为干预的自动驾驶,而五级则是全工况的无人驾驶。2015年,在东莞万科产业化基地实现了基于磁钉导航的无人驾驶系统应用,也是五级无人自动驾驶系统在国内的首套实际应用。车辆内部不设方向盘、油门、刹车等传统控制部件,乘客可在站点通过通讯装置或者微信呼叫车辆。   该系统适用于规定路线的短途、低速的载人/载物运输,采用电动车辆,符合绿色环保要求,是解决最后一公里问题的优选方案。可应用在机场、商业中心、旅游区、公园、医院、大学校园、CBD地区、工业园等场合。
上海交通大学 2021-04-13
高端装备制造自动化生产线系统关键技术及工程应用
高端装备制造是带动整个制造产业升级的重要引擎。我国高端装备制造存在的主要问题是装备可靠安全性差、智能化水平低、控制基础技术落后。多年来,本学科依靠重大技术创新,探索和开创高端工业制造装备自动化控制技术体系,突破复杂工业制造环境下的机器实时精密鲁棒视觉感知、高速高精度运动控制和高可靠分布式自主协同控制三大关键技术。研制出自主知识产权产业的大型工业制造机器人自动化生产线成套智能控制系统品牌,并产业化3120台套设备,技术成果获国家科技进步二等奖3项,省部级发明科技进步一等奖5项。研发了国内第一台安瓿、大输液医药异物视觉检测机器人,国内第一条大型塑料瓶输液自动化生产线成套装备,国内第一条非PVC模软袋输液自动化生产线成套装备,以及国内第一条塑料安瓿吹灌封三合一自动化成套装备。
湖南大学 2021-04-11
CO2资源化利用合成DMF技术
上海交通大学 2021-04-11
72L自动进酶医用三频超声波清洗机
产品详细介绍医用超声波清洗机是根据医院清洗特点而设计的,较常规超声波清洗设备无可比拟的技术优点,产品结构新颖、电路先进、工作可靠、高效率、低噪音及清洁度高的特点,这样可以最大限度的保护被清洗的医疗器械不受损伤,可以彻底清洗手术机械及手术附件的各种污渍,排出人工清洗不彻底的问题,同时保护工作人员不受污染和感染,是医院的必备设备之一。广泛应用于医院等医疗机构的手术室、化验室、检验室、供应室、牙科、消毒中心等科室。对医疗器械的深孔、盲孔、凹凸槽的清洗是最理想的设备。分类:医用超声波清洗机根据其清洗具体物件的不同要求而具有不同的配置,可以分为单槽医用超声波清洗机、双槽医用超声波清洗机(超声波清洗、超声波漂洗)、三槽医用超声波清洗机(超声波清洗、超声波漂洗、煮沸上油)和四槽医用超声波清洗机(超声波清洗、超声波漂洗、煮沸上油、烘干)等。医用超声波清洗机技术参数及要求1、数显产品的出厂日期,实现合理“三包”2、数显累计工作时间,实现合理“三包”3、数显记忆和设定超声频率4、数显记忆和设定的三种超声频率自动转换5、数显记忆和设定的单频超声工作时间6、数显记忆和设定的三种频率超声工作时间7、数显记忆和设定的超声功率8、数显记忆和设定容器内的加热温度9、数显容器内的实际温度10、数显超温度、超电压、超电流保护指示11、低水位、无溶液保护指示12、同时数显超声液位,溶液温度,超声频率,超声时间,超声功率13、数显本仪器使用累计工作时间达999999小时14、仪器的操作程序采用单片机软件15、具有电控适量进酶16、具有电控进水、排液功能17、具有手控降音盖,能达到降音功效18、本仪器双层器械清洗网采用优质304不锈钢氩焊成形19、降音盖、内外壳体采用优质304不锈钢氩焊成形20、仪器尺寸   ( 长×宽×高):800×540×900(mm)21、清洗槽内尺寸(长×宽×高):600×300×400(mm)22、单  槽  容  量:: 72(L)23、超  声  频  率: 45、80、100(KHz)24、频率转换时间可调:  1-999(S)25、超  声  功  率:    1000(W)26、功  率  可  调:    40-100(%)27、加  热  功  率:    5000(W)28、温  度  可  调:    10-80(℃)29、时  间  可  调:    1-480(min)30、电  控  进  酶:    有31、进    排    水:    电控
合肥金尼克机械制造公司 2021-08-23
乾立大容量免接触自动感应洗手液机(5L)
深圳鹏翔智明光电科技有限公司 2021-08-23
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