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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
SC-0109润滑脂抗水淋性能测定仪
仪器概述  本仪器是根据石油和石油产品行业标准SH/T0109-2004《润滑脂抗水淋性能测定法》的要求设计制造的,用于规定的实验条件下,在38℃和79℃试验时来评价润滑脂抵抗被水冲出轴承能力的新型产品。崇尚国际流行的人性化设计理念,采用数字显示器,简单明了。浴温控制精度高,抗干扰能力强,稳定可靠。 技术参数 1、工作电源:AC 220V±10%;50Hz 2、消耗功 率:600W 3、控温方式:数字显示温控仪 4、水槽控温范围:室温~100℃,可调 5、水槽控温精度:±2℃ 6、温度传感器:Pt100(铂电阻) 7、轴承套转速:600±30r/min 8、喷射口水流速:5±0.5ml/s 9、水槽容量:≥750ml 10、环境温度:20~30℃ 11、环境湿度:≤85% 性能特点 1、本仪器采用电加热棒加热方式,加热速度快。 2、本机按标准来选购球轴承,计时器可精确到0.1S。 3、采用进口温控仪器,确保试验所需精度且稳定可靠。 4、水浴温度通过PT100传感器(电阻测温包)输入到温控器,本传感器反映灵敏,工作可靠。 5、本仪器压缩机体积小、质量轻、运行稳定、无振动,很适合化验室之用。 网址链接 http://www.csscyq.com/proshow.asp?id=748  
长沙思辰仪器科技有限公司 2021-12-21
聚乙烯脒(PVAD)类高分子絮凝剂
上海交通大学 2021-04-11
水溶性丙烯酸酯特种胶黏剂
本成果以水溶性丙烯酸酯树脂为基体制备特种胶黏剂,胶黏剂可与水任意比例混合,VOC含量低,无刺激性气味。胶黏剂在基材表面干燥后,室温状态下为无色透明薄膜,在一定温度下软化并具有一定粘结性,继续升温并保持一段时间后可以形成热固性树脂,具有较高的粘结强度。本成果已经通过中试试验,产品质量稳定,具有进行大规模生产的前景和能力。
哈尔滨理工大学 2021-05-04
一种脱硅剂及其制备方法和应用
本发明公开了一种脱硅剂及其制备方法和应用,该脱硅剂含有载体和负载在载体上的加氢活性金属组分,载体为拟薄水铝石和介孔Y型分子筛,载体中介孔Y型分子筛的含量为5~25wt%,活性组分为VIB族金属氧化物和VIII族金属氧化物,金属氧化物占脱硅剂总重量的2~8wt%,所得脱硅剂的孔体积为0.35~0.7mL/g,比表面积为300~450m
东北石油大学 2021-04-30
复合酶皮胶原处理剂系列产品
成果描述:本项目来源于国家863计划项目成果,核心技术已获得国家发明专利。复合酶皮胶原处理剂系列产品有A-G7个系列、12个品种,这些酶制剂可以分别用于以下不同的用途:(1)猪皮的臀部处理(复合酶皮胶原处理剂A和复合酶皮胶原处理剂B);(2)牛皮、山羊皮的颈纹处理(复合酶皮胶原处理剂C);(3)猪皮、山羊皮全皮脱毛处理(复合酶皮胶原处理剂D),这种脱毛完全不同于文件1的有温有浴酶脱毛,它是通过涂刷在皮的肉面进行脱毛的;(4)水解动物皮提取胶原(复合酶皮胶原处理剂E);(5)猪皮、牛皮以及羊皮的浸酸软化和蓝坯革处理(复合酶皮胶原处理剂F);(6)猪、牛、羊皮的软化处理(复合酶皮胶原处理剂G)。经批量生产并应用结果表明,本项目系列产品,综合性能优于或接近国内外同类产品,技术成熟。市场前景分析:1.应用领域:制革、制裘、生物医药、生物材料等。 2.市场需求分析:国内外同类产品屈指可数,故本产品极具市场优势。调查表明,本项目产品在国内市场具有较强的竞争优势,据统计国内市场的年需求量为30万吨,潜在市场年需求量12万吨。目前,国内80%以上的市场被国外同类产品所占领,而国外同类产品价格在50-200元/kg不等,国内同类产品虽少,价格亦不菲。本项目产品与国外相比,平均价格仅为国外的1/3至1/4,而性能不相上下。与同类成果相比的优势分析:1.外观:白色、微黄色或黄色粉末状颗粒; 2.pH值:2.0-11.0(1%水溶液); 3.活力单位:1000-3000u/mL。 国际先进。
四川大学 2021-04-10
一种蓓萨罗丁纳米混悬剂
由蓓萨罗丁和表面活性剂制成蓓萨罗丁纳米混悬剂。以聚乙烯吡咯烷酮作为表面活性剂,增加了药物含量,质量稳定好,毒副作用低,生物利用度得到提高
辽宁大学 2021-04-11
疏水+疏油+抗污+防粘表面处理剂
本产品能使表面具有防水、防油、抗污,易清洁等功能,同时兼有防粘性能。可广泛用于金属、陶瓷、塑料等材料表面,如铝材、镁合金、玻璃、PVC以及地砖、墙砖、雕塑、厨房及浴室用品等,可使物体长期保持清洁干净,还可有效防止小广告等的乱贴乱画。 主要技术指标: 该产品系有机化学合成产品,性状为无色透明液体,喷涂或刷涂后膜透明,不影响物体原有表观效果。用户应根据使用对象可选择喷涂、刷涂、淋涂等工艺。表面干燥时间在自然温度(室温)下需3-5分钟,在60℃左右条件下需要30-60秒。 应用范围: 表面处理行业是该产品的应用领域,市场非常大。
四川大学 2021-04-11
常见食品添加剂的新型检测技术和应用
本项目属于医药、卫生技术领域的卫生检测方法学研究与应用,主要针对食品中常见的防腐剂、甜味剂和酸味剂的检测技术问题,研究建立了新颖、快速、灵敏、准确的食品中常见防腐剂、甜味剂和酸味调节剂的新型检测技术体系。主要内容包括:建立了准确、灵敏的食品饮料中 20 种有机酸的离子色谱/质谱联用方法、阿思巴甜等 4 种甜味剂的淋洗液自发生阴离子交换-抑制电导检测方法和抗坏血酸的循环伏安法快速测定方法,并用于不同食品中防腐剂、甜味剂和酸味剂的监测,为食品的品质分析及掺伪掺假鉴定奠定了技术基础。建立了酒中安赛蜜等 9 种防腐剂和甜味剂的分散固相萃取,开展了各种添加剂的二级质谱特征研究,提出了二级质谱裂解途径,建立了一种专属、灵敏的同时测定酒中 9 种防腐剂和甜味剂的超快速液相色谱-串联质谱(dSPE/UFLC-MS/MS)分析方法。建立的方法灵敏度高、重现性好、分析速度快,为酒中非法添加的防腐剂和甜味剂的确证检测奠定了技术基础。项目共在国内外专业期刊发表论文 15 篇,其中 SCI 刊源 10 篇。
浙江大学 2021-04-11
WHL—1絮凝剂沉降铜精矿工业试验
本项目已通过省级鉴定。大冶铁矿矿石以含铁为主,铜为综合回收元素,矿石中主要铜矿物为黄铜矿,一般分布于裂隙中或呈浸染状,嵌布粒度细,因而要求磨矿细度达到-74μm占80%以上才能有效分选。浮选所提铜精矿更细,-74μm占90%,-10μm占有率高达35%以上。显然在浓缩脱水中,微细粒铜精矿沉降缓慢,常从溢流中流失,溢流中含固量一般在0.2—2.0%,严重时高达11%。 在铜精矿加入WHL—1絮凝剂,可使微细粒子发生絮凝现象,沉降速度加快。溢流质量明显改善;主要技术指标如下:投药量:0.7kg/m3矿浆;投药方式:按要求稀释后加入浓密机给矿管道;溢流含固量小于0.03%,年增经济效益250万元。溢流质量改善后,可作为选厂循环用水,有效地提高了水资源利用率。
武汉工程大学 2021-04-11
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