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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
离体培养条件下纤维亚麻多倍体诱导方法
本发明公开了一种离体培养条件下纤维亚麻多倍体诱导方法,该方法按照下列步骤进行:选取健康饱满的纤维亚麻种子,消毒后培养成苗,秋水仙素处理茎尖诱导多倍体,转入茎尖伸长培养基进行培养,然后进行茎尖染色体倍性鉴定,将确定为四倍体植株的茎段放入愈伤组织及芽诱导培养基中进行培养获得大量的四倍体无菌苗,再转入伸长生长培养基进行生长,在生根培养基生根培养后,移入灭菌后的基质中管理即可,最后进行根尖的染色体倍性鉴定.本方法可获得比处理纤维亚麻的种子更高的诱导率,诱导率高达25.5%;纯合四倍体比率高,多倍体植株形态正常,移栽成活率高;可以在离体条件下进行快速繁殖,短时间内得到大量的四倍体组培苗.
黑龙江八一农垦大学 2021-05-04
一种纳米纤维修饰电极的制备方法及应用
本发明涉及一种纳米纤维修饰电极的制备方法包括以下步骤:利用4?羟乙基哌嗪乙磺酸、聚乙烯吡咯烷酮、氯金酸溶液制备纳米金微粒;将聚醚砜树脂、二甲基甲酰胺、邻苯二甲酸二甲酯、纳米金微粒混合均匀,制得均匀的纺丝液;将S2中制备的纺丝液经过高压电场拉伸,在掺硼金刚石电极表面形成纳米纤维膜;将S3中制备的电极采用甲醇洗脱,获得具有分子印迹识别功能的纳米纤维修饰电极。本发明结合静电纺丝技术,得到稳定性好、生物相容性良好、具有识别特异性、有效比表面积大的复合纳米纤维电极修饰材料。
东南大学 2021-04-11
碳纤维复合材料轴流风机叶轮成型固化装置
本发明公开了一种碳纤维复合材料轴流风机叶轮成形固化装置。其下盖底面开有复合材料叶片固化腔体,上、下盖的相配合的一侧装有回转机构,位于回转机构的上、下盖相配合的另一侧安装有锁紧装置;位于各自复合材料叶片固化腔体中间的上盖孔内插入加压或抽真空接管;沿叶片固化腔体外的上、下盖结合面四周设有密封圈;将由上、下盖锁紧后的叶片固化腔体置入四周具有加热装置的腔体内,加热装置外设有保温层,加热装置的腔体一侧开有供叶片固化腔体进出的固化装置门。本发明釆用快速开启和快速连接密封的结构,实现对叶轮固化的快速进出的目的;可开设多个叶片固化装置腔体,实现批量生产;设有加压或抽真空接管,提高叶片的复合强度和刚度。
浙江大学 2021-04-11
功能可控纳米纤维复合材料修饰电极制备技术及其应用
成果介绍本项目将静电纺丝、电化学修饰电极两种方法有机结合,从外表面、内容物及整掺杂等方面对基础纳米纤维修饰电极进行功能化,实现功能可控纳米纤维复合材料修饰电极的制备。技术创新点及参数功能可控纳米纤维复合材料修饰电极,从调控“结构”-“效应”角度,构建新型功能可控活性分子固载界面,结合光电传感技术,建立模型。市场前景建立多种癌症、神经性退行性疾病的系列标志物,环境污染物,食品污染物的分析跟踪与评估新模型,一些典型应用案例突破现有技术的瓶颈。
东南大学 2021-04-11
磁光双控超分子纳米纤维可抑制肿瘤侵袭转移
利用修饰有线粒体靶向肽的氧化铁磁纳米粒子与修饰有β-环糊精的透明质酸构筑了一种超分子纳米纤维。该超分子纳米纤维可以经由光照或磁场(甚至包括很弱的地磁场)调控其形貌转换。无论是体内还是体外条件下,由于透明质酸受体在肿瘤细胞表面过表达,该超分子纳米纤维可以高效靶向肿瘤细胞,并且经过地磁场的导向聚集,诱导肿瘤细胞线粒体功能障碍和细胞间聚集,从而特异性抑制体内肿瘤细胞的侵袭和迁移。该超分子纳米纤维可以作为一种方便的工具,不仅可以加深对动态或刺激响应性生物事件的理解,而且可以促进用于肿瘤治疗的生物材料的设计和发展。
南开大学 2021-04-10
一种纤维增强复合材料动态拉伸失效评估方法
本发明提出了一种纤维增强复合材料动态拉伸失效评估方法,针对目前纤维增强复合材料失效评估方法中未考虑应变率效应、依赖于试验数据修正而缺乏理论依据的问题,基于能量密度理论,考虑了纤维增强复合材料在动荷载作用下的应变率效应,推导得到了材料在动态拉伸荷载作用下的应变率相关能畸变能密度方程,该方法能够准确地分析纤维增强复合材料在动荷载作用下的拉伸失效行为,避免了大量的动态试验测试,为各类纤维增强复合材料结构的设计提供一种可靠的评估方法。
东南大学 2021-04-11
一种玻璃纤维基光催化滤网的制备方法
本发明公开了一种玻璃纤维基光催化滤网的制备方法。包括以下步骤:1)对玻璃纤维束施加外力,加工成玻璃纤维网,在玻璃纤维网表面涂覆胶黏剂,胶黏剂与玻璃纤维网的重量比为1∶2~50;2)将重量比为1∶10~40的光催化剂与有机溶剂混合,超声分散10~45min;3)将步骤2)的混合液以喷溅的方式负载到步骤1)的涂覆有胶黏剂的玻璃纤维网表面,光催化剂与玻璃纤维网的重量比为0.01~1.5∶1,干燥,得到玻璃纤维基光催化滤网。本发明具有方法简便、无需煅烧,风阻小、透光性好,负载的催化剂不易脱落、光催化活性高等优点。所得组件适用于空气净化器等,可用于光催化净化室内气态有机污染物。
浙江大学 2021-04-11
高强度纤维材料楔形锚固装置及其施工方法
高强度纤维材料楔形锚固装置及其施工方法,锚固装置包括高强纤维布、两锚头,两耳板、连接杆;高强纤维布的端部结构为:包括固定芯;高强纤维布的端部与固定芯缠绕连接,形成缠绕头;包括夹紧在缠绕头两侧的夹紧钢板;包括包覆在两侧夹紧钢板外的环氧树脂外包裹体;环氧树脂外包裹体与锚头形成楔形插装配合。施工方法为:裁剪高强纤维布,制造锚头及耳板;制造固定芯;将高强纤维布的端部缠绕在固定芯上;固定夹紧钢板;置于锚头内,浇注环氧树脂;围套在待加固结构上,连接杆连接两耳板,实现纤维布的张拉。上述锚固装置及施工方法,提高了纤维布端部的锚固能力、避免在加荷与持荷过程中纤维布的端部出现滑移、增大纤维布的张拉力,从而保证对加固结构的加固效果。
天津城建大学 2021-04-11
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