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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
2026年中国AB胶供应商推荐榜单:AB胶、双组份环氧胶、结构AB胶、高强度AB胶、耐高温AB胶等核心品类性能深度解析
2026年中国AB胶供应商推荐榜单:AB胶、双组份环氧胶、结构AB胶、高强度AB胶、耐高温AB胶等核心品类性能深度解析
聚力(东莞)新材料科技有限公司 2026-01-05
一种农林有机废弃物炭化处理装置
本发明公开了一种农林有机废弃物炭化处理装置,包括机架(1);螺旋输送机组,安装在机架上具有多个上下平行布置的螺旋输送机(31、32、33、34),每个螺旋输送机上都设置有进料口(31a、32a、33a、34a)、出料口(31b、32b、33b、34b)和出气口(31c、32c、33c、34c),每个螺旋输送机的出料口与其下方相邻的螺旋输送机的进料口相连;动力装置(2),与螺旋输送机相连驱动螺旋输送机输送物料;加热装置(4),设置在每个螺旋输送机(31、32、33、34)上,由控制装置(6)控制其对每个所述螺旋输送机的加热温度和加热时间。该设备炭化处理每一处理步骤温度和炭化时间可调,以便满足不同种类物料炭化处理的需要,同时节省资源,设备使用范围广。
北京林业大学 2021-02-01
基于蚯蚓技术资源化处理分散式污水污泥的应用
本项目主要针对我国分散式农村生活污水及污泥处理的现状,结合蚯蚓的生物生态学特点,基于蚯蚓与微生物相互作用的生态学原理,采用“蚯蚓生物滤池+蚯蚓堆肥”联合对分散式污水污泥进行资源化处理与处置研究。在蚯蚓生物滤池处理生活污水过程中进一步优化填料的级配,提高其污染物降解及原位减量污泥的工艺性能,使其净化后出水满足《国家农田灌溉水质标准》(GB5084-2005)中的水作作物和加工、烹调及去皮蔬菜类别的灌溉标准;对蚯蚓生物滤池污水净化过程中产生的少量蚓粪污泥进一步发挥蚯蚓对污染物稳定及无害化的特性,采用蚯蚓堆肥技术稳定化与无害化处理蚓粪污泥,堆肥后泥质满足《污泥农用规范《CJ/T 309-2009 城镇污水处理厂污泥处置农用泥质》的标准,为解决我国分散式农村生活污水污泥资源化处置的难题提供有效的途径。 项目负责人所在研究团队在中小城镇污水处理、剩余污泥减量化与资源化等生物处理技术方向上开展了 10 余年的研究工作,自 2010 年以来,相继获得“2010 年国家星火计划”、“ 2011 年国家青年自然基金”、“教育部博士点基金”等的资助。申请人自 2004 年在同济大学环境科学与工程学院攻读博士学位以来,一直致力蚯蚓生物滤池技术的工艺优化与机理研究。工艺方面主要集中于农村生活污水-污泥的同步处理,在研究过程中发现,蚯蚓生物滤池对污水的处理相比于其他工艺具有经济节约、管理方便的突出特点,尤其是污泥的产量少对于分散式剩余污泥的处置问题,更是提供了有利的解决途径。经过十多年的积累,申请人熟悉该工艺的运行控制参数与实验方法,具有一定的知识储备。建设的上海嘉定和四川青川县马鹿乡“蚯蚓生物滤池处理农村生活污水工程示范”运行良好。申请专利 1 项,授权专利1项。 本项目基于蚯蚓的生物生态学特点进行污水与污泥的生态型转化,工艺技术中无需传统生物处理中的曝气设备,也不会产生常规生物滤池堵塞的问题,因此,具有经济节约,技术高效,管理方便,基建及运行费用低等主要特点,在我国分散式农村生活污水污泥的资源化处理与处置方面,具有广阔的应用前景。 与本项目合作的上海泓济环保工程有限公司是一家废水、固体废弃物处理项目设计、施工、运营及设备销售于一体的高科技环保公司,上海市高新技术企业,拥有多项废水预处理、生化处理、含盐废水浓缩及零排放技术和固体废弃物处理技术,以及建设部颁发的环境工程专项工程承包资质、设计资质和环保部颁发的环境污染治理设施运营资质,综合实力位于行业领先水平。该公司长期以市场为导向,贯彻以技术服务为核心,工程和设备产品为两翼的发展战略,能够根据客户特定需求,结合专业水准开展针对性的研发工作,提出先进而创新的系统解决方案、解决问题。可以为本项目的工程化应用提供有力的技术与设备支持。
同济大学 2021-04-11
废水处理过程中的加药系统
废水处理是我国面临的一个相当艰巨的任务,pH控制是其中一个典型的控制难题。废水的pH随时会在2到11之间大幅度变化,要求处理后的排放水pH值接近中性。 本方案采用美国通控集团博软公司的MFA无模型自适应专利控制技术,不但有效克服了pH过程本身的严重非线性和大时滞造成的控制难点,而且其强大的鲁棒性和自适应功能对由于工况变化引起的过程动态特性的变化有很好的适应能力。 系统特点:精确控制药剂的投加量,改善了pH控制的质量,至少使波动减小了50%;避免过量投药,化学试剂(酸液和碱液)消耗大大减少;减少人为失误和返工,避免因排污超标而遭罚款;系统实施简单易行,所有投资几个月就可收回。
东华大学 2021-02-01
利用啤酒废酵母处理含镉工业废水的方法
利用啤酒废酵母处理含镉工业废水的方法,是将啤酒厂的废酵母泥经碱处理后制得啤酒酵母生物吸附剂;向含镉工业废水中加入啤酒酵母生物吸附剂多级循环吸附,再加入稻壳细粉搅拌均匀后压滤,焚烧滤饼得含有镉金属的灰烬从而回收镉金属.本发明制备啤酒酵母生物吸附剂所选用的主要原料是啤酒厂的废酵母,作助滤剂的是广大农村的稻壳,来源广泛,加工成本低,综合利用,变废为宝;本发明的生物吸附剂,对镉离子吸附时间短,吸附能力强;用稻壳作助滤剂使稻壳中91~93%的有机物在焚烧时除去,有利于镉金属回收;本发明方法工艺及设备简单,容易实施,无环境污染,便于推广应用,推广应用后必将产生较大社会效益和经济效益.
东北电力大学 2021-04-30
一种基于迭代平均处理的导频设计方法
针对子载波非连续可用的情况下,基于迭代平均处理的思想,设计了适用于载波扩展OFDM系统中的导频符号,使用这种导频符号,能有效地克服OFDM系统峰均功率比过高的问题,且能保证较优异的误比特性能。
电子科技大学 2021-04-10
一种化肥废水处理工艺优化方法
该专利为华南理工大学和湖北宜化集团有限责任公司在共同承担国家科技支撑项目中产出的科研成果。开发出清洁生产工艺与化肥废水优化处理方法,解决了化肥废水生物脱氮技术难点问题,提高污水脱氮除磷处理效果,并实现工程推广应用。该技术污染物减排效率比国内外同类主流工艺大幅提高,废水处理后出水达到国家一级排放标准。本项成果可广泛应用于城市污水、垃圾渗滤液及其他含氮废水处理,对建设“生态文明”、实施“可持续发展战略”有重要作用。专利技术在国内多家大型化肥生产企业实施以来,累计实现污染物减排:削减COD量超过16.34万吨/年、削减NH4+-N量为3.51万吨/年、削减T-P量为463.72吨/年;实现污染物减排与社会环境效益显著,已累计节省资金约2.51亿元;对减轻水体的氮磷污染、减轻水体富营养化都有重要贡献。
华南理工大学 2021-04-10
含铬电镀废水回收铬黄技术及废水的处理技术
1、项目简介 从含铬电镀废水回收铬黄的资源化处理即采用过量的Pb2+ 沉淀含Cr6+电镀废水中的Cr6+,生成铬黄。此工艺比还原—沉淀法处理不但降低了成本,充分利用了宝贵的资源,而且排出液易处理,水质达到排放标准。从资源化利用的角度看,电镀槽废液由于铬含量高,比冲洗废液的利用价值更高。合成的铬黄,铬酸铅含量、吸油量、105℃挥发物、水溶物等指标均合格,利用天然改性磷灰石去除废水中的重金属离子,使得Pb2+、 Cr6+、Cr3+达到排放标准,2. 技术特点:含铬的电镀废水,经过氧化、净化后,加入适量的硝酸铅溶液或冶炼的铅废水形成铬黄变废为宝,在利用高效铅离子去除剂进行处理回收铬黄后的废水,使铅离子、铬离子含量远低于国家排放标准,不仅降低了污染,而且提高了经济效益。
武汉工程大学 2021-04-11
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