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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
XM/CPR200自动体外模拟除颤与CPR模拟人
XM/CPR200自动体外模拟除颤与CPR模拟人训练组合   XM/CPR200自动体外模拟除颤与CPR模拟人训练组合在XM-AED98D的基础上增加了半身CPR训练模拟人的功能,适用于高等医学院校、护理学院、职业卫生院校、医院医师进行BLS训练、教学使用,熟悉BLS的急救过程和步骤,掌握AED的使用方法。   一、AED模拟除颤仪功能: ■ 自动体外模拟除颤仪设计符合人机工程学,打开盒盖则设备开机,关闭盒盖则设备自动关机,具有单键除颤功能操作,面盖背部可存放AED电极贴片。 ■ 模拟急救现场AED的工作流程,但无高压电击除颤工作,全程中文语音提示,指导学员熟悉BLS的工作流程及AED使用要点。 ■ 自动侦测除颤电极片的贴敷位置是否正确,学员通过反复使用模拟AED可以熟悉电极片贴敷位置。 ■ 系统内置12个脚本(一次除颤的室颤、多次除颤的室颤、反复颤动的室颤、发现并解决故障-电极片松动、发现并解决故障-触碰病人、发现并解决故障-电池电量低、非除颤心律、二次除颤的室颤、三次除颤的室颤、室颤、发现并解决故障-电极片松动-电池电量低、发现并解决故障-触碰病人-电池电量低),可模拟不同情景的急救现场情况,并且全程语音提示指导训练者完成BLS训练,可以根据需要暂停或继续BLS过程。 ■ 故障模拟功能:通过遥控器选择可以进行情景模拟的语音提示,包括:除颤过程有其他人接触病人身体、贴片位置错误、贴片位置正确、无需除颤、需要除颤、机器故障、电池电量低等。 ■ 电量管理功能:AED训练器自动侦测电池电量,当电池电量不足时,系统将有“电池电量低,请更换”语音提示。在两次AED期间,系统处于待机状态,进入省电模式,开机后如果3分钟内无任何操作,系统将自动进入关机状态。   二、半身CPR模拟人功能: ■ 本模型为成年男性上半身,采用高分子材质,肤质仿真度高。 ■ 解剖标志明显,具有仿真的头颈部,头部可水平转动,有利于清除异物。 ■ 胸部体表标志明显(胸骨角、乳头、剑突等),便于胸外按压的操作定位。 ■ 心肺复苏术:仰卧位,头可后仰,便于清除呼吸道异物,可进行胸外按压。 ■ 可进行口对口人工呼吸或者使用简易呼吸器辅助呼吸,有效人工呼吸可见胸廓起伏。 ■ 瞳孔示教:观察双侧瞳孔散大与缩小。 ■ 模拟标准气道开放。 ■ 可进行人工手位胸外按压,正确的按压深度5-6cm。 · 按压深度正确,有正确蜂鸣音。 · 按压深度过大,有报警蜂鸣音。 ■ 可进行人工口对口呼吸(吹气),吹入的潮气量大小通过观察胸部的起伏来判断(潮气量标准≤500ml/600m-1000ml≤)。 ■ 操作周期:按压与人工吹气30:2(单人或者双人),完成五个循环周期CPR操作。 ■ 操作频率:100-120次/分。 ■ 操作方式:训练操作。 ■ 供电方式:采用电池供电。   三、标准配置: ■ 半身心肺复苏模拟人:1台 ■ AED自动体外模拟除颤仪(训练专用):1台 ■ AED自动体外模拟除颤仪(训练专用)电源适配器:1个 ■ AED自动体外模拟除颤仪(训练专用)电板片:2副 ■ AED自动体外模拟除颤仪(训练专用)遥控器:1个 ■ 手提式帆布包:1个 ■ 呼吸面膜:1盒 ■ 可更换脸皮:1个 ■ 可换肺囊装置:4个 ■ 操作指南光盘:1张 ■ 复苏操作垫:1个 ■ 说明书:1册 ■ 保修卡合格证:1张
上海欣曼科教设备有限公司 2021-08-23
互联网+综合执法平台
互联网+综合执法平台隶属于青岛一凌网集成有限公司,是面向政府用户提供基于互联网应用的新型在线综合行政执法服务平台。平台不断实践互联网+理念,将传统行政执法与互联网应用深入结合,真正完成互联网+传统执法转型,并专注于不同领域的智慧管理软件产品的研发与完善,通过互联网+综合执法平台,实现网络审批、便捷操作,规范执法办案程序、提高执法工作效率。 依托城市物联网、云计算、多网融合等现代化技术,运用数字基础资源、多维信息感知、协同工作处置、智能督察考评、预警决策分析等手段,量化城市管理部件、事件标准,建设城市管理、执法服务平台,形成具备高度感知、互联、智能的城市管理新模式。依托自主研发的“六位一体”综合执法平台,实现了执法办案全程无纸化、自动化、即时化。
青岛一凌网集成有限公司 2021-09-09
一种多种污染物一体化深度脱除系统
本实用新型涉及一种多种污染物一体化深度脱除系统,包括高频高压脉冲供电系统、污染物高压静电脱除反应系统和喷淋系统,高频高压脉冲供电系统利用高能量密度脉冲发生器与磁开关技术,产生多种污染物强化转化吸收脱除所需的高密度能量;污染物高压静电脱除反应系统为污染物脱除提供反应空间,并通过极线‑极板的优化配置强化高频高压脉冲供电系统的能量释放;喷淋系统为反应系统提供污染物深度脱除条件,增强多种污染物脱除效果。本实用新型对多种污染物一体化深度脱除进行了创新,突破了污染物,特别是氮氧化物、硫氧化物、汞等脱除效率有限的问题,从而实现工业烟气中氮氧化物、硫氧化物、汞、挥发性有机物等多种污染物的一体化深度脱除。
浙江大学 2021-04-13
流域(区域)控制断面污染物来源解析与决策支持服务
流域模型 GWLF 平台介绍:通用流域污染负荷模型(简称 GWLF 模型)是 1987 年由美国康奈尔大学提出的一种半分布式、半经验式 流域模型算法,主要用于在中尺度流域(几百~万 km2 左右)模拟水文 及污染物负荷通量,可以提供逐月的模拟结果并对关键断面(如国家、 省级考核断面,跨区域(跨行政区)分界断面,生态补偿断面)污染 源构成进行来源解析。其所需数据类型及数据量与我国的水环境、水 资源管理部门所能提供的数据类型相匹配,保证了该模型在我国流域 管理中的适用性和可达性,为流域尺度或区域尺度(一般市级行政区 域大小为几百~万 km2)水环境及水资源规划、决策与管理提供可靠 支持。该模型为美国 TMDL 计划实施推荐流域模型之一。利用该模 型所得结论可以进一步加工分析并结合 GIS 等空间分析软件,得出时 图 1:南开大学国家环境保护 城市空气颗粒物污染防治重点实验 室“颗粒物来源解析及污染防治技 术研究与应用”城市分布图空差异分析结果,为区域或城市水环境管理急需的决策提供支持与建 议。
南开大学 2021-04-11
流域(区域)控制断面污染物来源解析与决策支持服务
流域模型 GWLF 平台介绍:通用流域污染负荷模型(简称 GWLF模型)是 1987 年由美国康奈尔大学提出的一种半分布式、半经验式流域模型算法,主要用于在中尺度流域(几百~万 km2 左右)模拟水文及污染物负荷通量,可以提供逐月的模拟结果并对关键断面(如国家、省级考核断面,跨区域(跨行政区)分界断面,生态补偿断面)污染源构成进行来源解析。其所需数据类型及数据量与我国的水环境、水资源管理部门所能提供的数据类型相匹配,保证了该模型在我国流域管理中的适用性和可达性,为流域尺度或区域尺度(一般市级行政区域大小为几百~万 km2)水环境及水资源规划、决策与管理提供可靠支持。该模型为美国 TMDL 计划实施推荐流域模型之一。利用该模型所得结论可以进一步加工分析并结合 GIS 等空间分析软件,得出时空差异分析结果,为区域或城市水环境管理急需的决策提供支持与建议。
南开大学 2021-02-01
膜法挥发性有机物富集与回用技术
北京工业大学 2021-04-14
一种色变助剂组合物及其制备方法与应用
本发明公开了一种色变助剂组合物,它包括以下重量份的组分:混合物5.0份~40份、增容剂0.2份~10.0份、载体聚合物50.0份~94.8份;所述混合物中,包括以下重量份的组分:金属粉末0.3份~10.0份、金属氧化物60.0份~75.0份、热塑性聚合物10.0份~39.6份。本发明提供了一种新的色变助剂组合物,能够大幅度提高标记与基体材料的色差对比度;特别是,加入二季戊四醇磷酸酯、甲基乙基次膦酸锌等作为促进剂后,色差的对比度更高;同时,本发明还提供了一种简便、易操作、产品质量好的制备色变助剂组合物的方法。
四川大学 2016-09-13
与葡萄酒安全相关的潜在危害物的检测技术
一、成果简介 葡萄酒安全的问题是事关全球葡萄酒行业能否持续发展的一个重大战略性问题,已经成为影响各生产国葡萄酒产品的国际市场占有率及竞争力的重要因素。本项目建立了与葡萄酒饮用安全性密切相关的氨基甲酸乙酯、 生物胺、农药残留、重金属等的检测方法,可以分别同时检测葡萄酒中氨基甲酸乙酯、8种生物胺(检测限10-80 μg/L,相对标准偏差在5%以内)、80种农药多残留快速筛查(GC-MS法
中国农业大学 2021-04-14
一种 Kinsenoside 及 GoodyerosideA 类似物的制备与用途
金线莲,又名金线兰、金蚕等,是我国传统的珍稀药材,具有清 热凉血、祛风利湿、强心等多种功效,民间多用于治疗糖尿病、支气 管炎、肾炎等多种疾病。目前已有金线莲复方制剂上市使用。 Kinsenoside 是 兰 科 (Orchidaceae) 开 唇 兰 属 植 物 金 线 莲 Anoectochilus roxburghii (Wall.) Lindl.中的高含量活性成分(J Nat Med,2008,62,132),其结构式如式一
兰州大学 2021-04-14
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