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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
鹤壁天润 微机全自动量热仪
适用范围: 微机全自动量热仪主要由恒温式量热仪及微机量热控制仪等部分组成,是一种由计算机系统自动控制,并能进行其它数据、文字处理的多功能、高自动化热量测量仪器;具有测量精度高、操作简便、使用可靠等特点,该仪器主要用于建材、生物燃料、污泥沼渣、油品、煤炭、化工、土壤、饲料、食品、木材、炸药等可燃物质发热量的测定。 符合标准: GB/T213-2008《煤的发热量测定方法》 GB/T384-1981《石油产品热值测定方法》 JC/T1005-2006《水泥黑生料发热量测定方法》 ASTM-D5865-2010《煤和焦煤总热值实验方法》 GB/T30727-2014《固体垃圾生物质燃料发热量测定方法》 GB/T 14402-2007 《建筑材料及制品的燃烧性能燃烧热值的测定》 ISO 1928-2009《 固体矿物燃料-用弹式量热计测定总值并计算净热值》的要求。 性能特点:     采用微机控制,保持了计算机全部功能,并可使用各种通用软件。可自动标定量热系统的热容量(热容量),测量发热量。输入硫、水分、氢等数据,即可换算并打印出弹筒发热量、高位发热量,低位发热量等结果。 1、内桶无需提出、操作简单、维护方便。单头氧弹,采用套压方法拴装点火丝,方便安全可靠。 2、大容量外筒水箱,具有制冷功能,确保热容量稳定,适应长时间连续做样;采用模块化微循环水散热系统,减少环境对测试精度的影响,能够连续实验,解决了过去压缩机制冷全自动量热仪维护繁杂,易出故障,需专业人士维修的通病,为客户节约大量时间,使测试过程更加简单舒适。 3、设计独特的内筒水精确定量系统,注水、排水自动控制,注水量高度精确,排水干净,确保每次内筒水量一致,有效保证系统的测量精度。 4、采用专利技术,实现水质净化,提高仪器的可靠性; 5、具有高低位、基准换算、平行样、热容量自动计算、人工复算等功能; 6、具有智能终端功能,提供多种网络接入方式,结合数据交互中心实现数据共享,实现实时数据向管理系统上传。 7、部分元器件采用进口元件,进口精密感温探头,温度分辨率达到0.0001K;使整体集成电路更加稳定可靠。 8、氧弹采用耐热、耐腐蚀的镍铬合金钢制作,传热更快。 9、测试速度快,所有数据实测,真实可靠,不采用软件校正改变测试结果。 10、采用先进的串口技术,适应计算机技术的新发展,实现一机多控,相互间测试互不影响,实验的同时可进行数据处理,方便用户查询数据。 11、测试软件全面支持Windows平台,稳定性更好,可联网实现远程数据共享。 12、采用日本原装进口搅拌电机,搅拌匀速稳定,性能可靠,抗干扰能力强。实现自动充水,自动调水温,自动定量,自动搅拌,自动点火,降低人为误差。 13.该款量热仪改进了普通量热仪使用一段时间后,氧弹腐蚀不容易点着火等问题,和危废腐蚀性大,容易毁氧弹等问题。我们采用耐腐蚀合金小氧弹是普通量热仪氧弹的两倍寿命。 技术参数: 使用环境温度范围:0~45℃ 温度分辨率:0.0001K(原装进口产品测温计) 环境湿度:≤85% 精 密 度:≤0.1% 热容量稳定性:三个月内热容量变化≤0.20% 准确度:5次苯甲酸重复测定相对标准差≤0.20% 测试时间:快速法:12min,国标法:15min 电   源:220V±22V、50HZ±1HZ 功   率:≤0.6KW 重    量: 52kg  
鹤壁市天润电子科技有限公司 2026-03-17
连续流固定化酶催化工艺及酶寿命研究
悬赏金额:10万元 发榜企业:深圳市一正科技有限公司 支柱产业集群:生物医药与健康产业集群 需求领域:生物工程与检测技术;轻工和化工生物技术;生物催化与发酵;智能制造装备 技术关键词:连续流酶催化;酶固定床;酶循环寿命;酯化反应或酰化反应
深圳市一正科技有限公司 2021-11-01
苜蓿木葡聚糖转葡糖苷酶(MtXET)及其编码基因与应用
本发明公开了一种苜蓿木葡聚糖转葡糖苷酶(xyloglucanendotransglycosylase,xet)及其编码基因与应用,所述苜蓿木葡聚糖转葡糖苷酶(mtxet)及其编码基因可以用于调节植物的根系发生发展,由此调节提高植物的抗旱和抗寒能力。本发明的苜蓿木葡聚糖转葡糖苷酶在培育根系更加发达的植物品种中具有重要意义。
北京林业大学 2021-02-01
潜在原创新药鞘磷脂合酶抑制剂的研究与开发
" 鞘磷脂合酶(Sphingomyelin synthase,SMS)是体内从头合成SM 的最后步骤的关键酶,是动脉粥样硬化病变发生的关键指标之一。SMS2是一潜在的全新药物靶点,通过抑制SMS2活性降低SM水平有可能成为治疗动脉粥样硬化的新方法。SMS2的抑制还与抗糖尿病和抗代谢综合征、抗炎、抗肿瘤等有密切关系。 "
复旦大学 2021-04-10
具酪氨酸酶抑制活性的化合物及制备方法与用途
本发明提供一类具有酪氨酸酶抑制活性的化合物,包括六种从桑叶中提取的具有酪氨酸酶抑制活性的多酚类化合物。将药材经乙醇水溶液加热提取,浓缩,硅胶柱分离,洗脱,洗脱液浓缩干燥,再用制备液相色谱继续分离,收集溶液,溶液浓缩干燥后得到样品并进行结构鉴定。本发明还提供了从桑叶中分离上述多酚类化合物的方法。本发明提供的六种多酚类化合物具有较强的酪氨酸酶抑制活性,能够有效预防和治疗黑色素合成异常导致的人体色素沉着性疾病、黑色素瘤以及其它需要抑制酪氨酸酶活性的病症,可用于制备治疗此类疾病的药物。
浙江大学 2021-04-11
麦胚、燕麦、小米、薏仁米等杂粮灭酶、灭虫、灭菌技术与装备
一、成果简介 小麦胚芽、玉米胚芽和米糠等粮食加工副产物具有丰富的营养,是油脂类或焙烤企业的重要食材。燕麦、小米、薏仁米等杂粮营养丰富、保健作用明显。这些都是消费者日常生活中不可或缺的健康食材。但是,这些 产品有一个共同的特点就是不饱和脂肪酸含量高,脂肪氧化酶活性高,产品极易品质劣变甚至氧化酸败。例如,胚芽或米糠如果不进行灭酶处理,在30℃条件下,24小时即会氧化酸败。燕麦粉的保质期不会超过15
中国农业大学 2021-04-14
苜蓿木葡聚糖转葡糖苷酶(MtXET)及其编码基因与应用
项目成果/简介:本发明公开了一种苜蓿木葡聚糖转葡糖苷酶(xyloglucanendotransglycosylase,xet)及其编码基因与应用,所述苜蓿木葡聚糖转葡糖苷酶(mtxet)及其编码基因可以用于调节植物的根系发生发展,由此调节提高植物的抗旱和抗寒能力。本发明的苜蓿木葡聚糖转葡糖苷酶在培育根系更加发达的植物品种中具有重要意义。
北京林业大学 2021-01-12
生物活性骨的制造与应用技术
现代化建设中的意外伤害、疾病以及可能的局部战争都可以导致大量骨损伤患者的出现。骨骼是人体唯一的支撑结构,其病变和损伤严重影响患者的健康和生活质量。许多骨创伤需要进行骨移植手术才能有效修复。本项目采用现代制造技术和生命科学实验手段,通过对生物骨微观三维结构和仿生骨活化机理的研究,建立了以快速成型为技术核心的仿生骨制造方法,所制造的人工骨具有与生物骨相近的微观仿生结构和适应临床个体需要的精确外部形状。同时由于使用了磷酸钙骨水泥和骨形态发生蛋白等可降解生物活性材料,因此该产品不仅能够
西安交通大学 2021-01-12
生物质炭健康农业集成技术与应用
一、项目分类 显著效益成果转化 二、技术分析 在“秸秆生物质炭土壤改良-炭基肥生态农业技术”(中国石化行业协会,2017)基础上,发展秸秆专业化收集模式和移动式就地炭化还田等配套模式,将乡村秸秆、粪污和绿化废弃物协同炭化处理并高值物质提取利用,新开发出炭基土壤健康调理剂和炭基营养液体肥,构成炭基复合肥、炭基融合肥、炭基掺混肥等类型的固体炭基肥,生物富硒叶面调理剂、炭基铁锌营养肥、炭基液体复合肥等液体喷施肥,以及固碳、营养和抗逆功能的炭基土壤调理剂抛撒肥等的生物质炭产品系列,集成为农产品绿色循环生产的”一炭三肥”(生物质炭与炭基有机肥、炭基复合肥、炭基液体肥),形成“固碳改土、促生强根、营养优质” 的健康生态农业体系,通过产业技术研究院、专家工作站和揭榜挂帅等形式,示范落地到合作社、肥料企业、村镇政府,2020-2021年在南京溧水区、六合区的炭基健康水稻收到增产优质的显著成效,既可服务于碳中和农业,又直接推进乡村振兴。 主要技术特点: (1)生物质无废循环,热解炭化养分循环率平均65%以上,有机碳循环率70%以上; (2)固碳减排:每吨生物质平均固碳减排0.6吨CO2当量; (3)每年增加土壤有机质0.1 g/kg以上, 减少化肥10-15%; (4)增产5-25%,营养品质提升10-20%; (5)炭基肥适合抛撒,炭基液体肥适合水肥一体化。
南京农业大学 2022-07-25
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