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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
基于Ag NWs定向排布的高灵敏高透过率的柔性传感器制备及研究
该研究利用水浴提拉法制备了双层定向排列Ag NWs网络。基于该网络的柔性传感器可以实现不同变形行为的在线监测。基于该传感器制备了实时手势探测器,在计算机中对手势进行重建,为虚拟与现实交互提供了可能性。该研究成果已经在SCIENTIC REPORTS 上成功发表,并入选该期刊年度下载次数Top 100。
哈尔滨工业大学 2021-04-14
大型海上风电场经柔性多端直流并网的关键技术研究及应用
本项目针对大型海上风电场功率外送问题,研究采用基于模块化多电平换流器的柔性多端直流输电系统并网的关键技术问题,从稳态、暂态和稳定性等三个方面深入探究系统的运行与控制特性,揭示系统不稳定性产生机理,提出增强互联系统稳定性的设计原则及镇定措施,攻克柔性多端直流输电系统交、直流故障保护难题,并搭建基于MMC的四端柔性直流输电系统实验平台及风电机组模拟平台,对所提理论进行实验验证。 通过本项目的实施,能够使我国相关技术人员掌握该领域的核心关键技术,为大型海上风电场经MMC-MTDC并网实际工程建设提供人才支撑和理论指导,为使我国柔性多端直流输电技术研究进入国际先进行列打下扎实的基础。 在本项目实施过程中,与国家电网和南方电网紧密合作,充分调研大型风电场经柔性多端直流并网实际工程的运行特性及出现的问题,密切结合理论研究,揭示问题产生原因,提出问题解决方案。本项目所取得的研究成果均已在国内外高水平期刊上发表,共发表论文二十余篇,其中SCI检索4篇,EI检索16篇,申请国家发明专利5项,已授权2项。
上海交通大学 2021-04-13
大型海上风电场经柔性多端直流并网的关键技术研究及应用
 本项目针对大型海上风电场功率外送问题,研究采用基于模块化多电平换流器的柔性多端直流输电系统并网的关键技术问题,从稳态、暂态和稳定性等三个方面深入探究系统的运行与控制特性,揭示系统不稳定性产生机理,提出增强互联系统稳定性的设计原则及镇定措施,攻克柔性多端直流输电系统交、直流故障保护难题,并搭建基于MMC的四端柔性直流输电系统实验平台及风电机组模拟平台,对所提理论进行实验验证。 通过本项目的实施,能够使我国相关技术人员掌握该领域的核心关键技术,为大型海上风电场经MMC-MTDC并网实际工程建设提供人才支撑和理论指导,为使我国柔性多端直流输电技术研究进入国际先进行列打下扎实的基础。 在本项目实施过程中,与国家电网和南方电网紧密合作,充分调研大型风电场经柔性多端直流并网实际工程的运行特性及出现的问题,密切结合理论研究,揭示问题产生原因,提出问题解决方案。本项目所取得的研究成果均已在国内外高水平期刊上发表,共发表论文二十余篇,其中SCI检索4篇,EI检索16篇,申请国家发明专利5项,已授权2项。
上海交通大学 2021-04-13
提升结晶小分子半导体在n型有机薄膜晶体管柔性方面的研究
该研究提出了聚合物粘合剂的新型策略,通过合成一个柔性的共轭n型聚合物,使其能够作为一种粘合剂粘合小分半导体的晶界,提升其机械性能,实现了柔性有机晶体管器件。这种聚合物能有效地抑制小分子和聚合物之间的相分离,进一步实现了晶粒间的粘合作用。
南方科技大学 2021-04-14
适用于对移动中的柔性膜执行标识的多自由度打标装置
本发明属于柔性膜质量检测设备相关领域,并公开了一种适用 于对移动中的柔性膜执行标识的多自由度打标装置,包括支撑组件、 传动组件、动力组件、打标针组件和记号笔组件,其中支撑组件可实 现打标装置的机械连接,同时还具有导向和位置调节的功能;动力组 件为打标装置提供可控的动力,传动组件可适于在运动中多自由度地 驱动打标针组件和记号笔组件,并提供高精度的打标操作;打标针组 件和记号笔组件分别可在柔性膜上打出针孔和颜色标记,并检测标记 是否成功完成。通过本发明,在高速运动过程中也能够高精度、稳定 可靠地执行打标操作,而且反应灵敏度高,因而尤其适用于 RFID 标 签之类对表面标识质量高的运用场合。 
华中科技大学 2021-04-11
一种基于相变磁性材料的非易失性逻辑器件及逻辑操作方法
本发明公开了一种基于相变磁性材料的非易失性逻辑器件及逻 辑操作方法,非易失性逻辑器件包括磁头以及依次附着于衬底上的底 电极、绝缘层,相变磁性薄膜和顶电极;其中相变磁性材料由一种相 变材料基质中掺杂铁磁性元素构成,材料的磁性能够通过非晶态-晶态 相变来可逆调控。本发明基于材料的相变控磁特性实现“实质蕴涵” 逻辑运算以及“与”、“或”、“与非”和“或非”四种布尔逻辑运 算,其运算结果以材料的剩余磁化存储在器件中,从而实现
华中科技大学 2021-04-14
MXY5008光纤耦合及光无源器件参数测试与 光纤端面处理熔接实训系统
一、产品简介        光纤通信作为一门新兴技术,它具有容量大、中继距离长、保密性好、不受电磁干扰和节省铜材等优点。近年来发展速度快,已被广泛应用到军事通信、民用通信等各种领域,是世界新技术革命的重要标志和未来信息社会中各种信息的主要传送工具。在光纤的使用过程中,光纤线路的耦合对于其中光功率的传输至关重要。其中存在着两种主要的系统问题:1、如何从多种类型的发光光源将光功率耦合进一根特定的光纤;2、如何将光功率从一个光纤发射出来后经过特定的装置耦合进另外一根光纤。光无源器件是光纤通信设备的重要组成部分。它是一种光学元器件,也是其它光纤应用领域不可缺少的元器件。该实验仪重点介绍了常用的光无源器件的相关参数及测试方法。为此公司研制出本实验系统,让学生了解和认识光纤耦合的相关参数和特性、光无源器件的相关参数及测试方法等,通过实验平台的搭建,可以让学生更深刻的了解,也能锻炼学生校准光路等方面的动手能力,是学校金工实习(工程实习)与工程检测的不二之选。 二、实验内容 650nm激光器与光纤耦合实验 1550nm光纤激光器与光纤耦合实验 相同模式光纤之间耦合实验 不同模式光纤之间耦合实验 光源与显微物镜及准直器耦合特性对比实验 光纤转换器测试实验 光纤变换器测试实验 光纤耦合器测试实验 光纤隔离器特性测试实验 波分复用器和解复用器测试实验 可调光纤衰减器测试实验 光纤机械光开关特性测试实验 光纤偏振控制器特性测试实验 光纤偏振分束器(PBS)性能能参数测试实验 不同种类光纤、光缆及光器件认知和操作实验 熔接机原理及使用实训操作实验 剥纤、清洁、切纤及光纤接续实训操作实验 手动模式下,光纤熔接实训实验 自定义模式下,光纤熔接实训实验 光纤端面处理基本操作实验 光纤耦合技术基本操作实验 光纤耦合技术基本操作实验 光功率耗损法对光纤熔接质量测试 三、实验配置参数 1、光源:波长1310±20nm,1550±20nm;输出功率:1-2.5mw,连续可调;输出端口:FC/PC;稳定性<0.5db(5h);光源类型:LD光源; 2、光功率计:波长范围800-1700nm;输入接口:FC 校准波长:1550nm,1310nm; 3、偏振控制器:插入损耗<0.05dB;消光比>40dB;回波损耗>65dB; 4、光纤机械光开关:插入损耗:1310/1550  P1→P2 0.56/0.54 dB ,P1→P3 0.53/0.47 dB ;回波损耗>50dB ;开关速度:≦8ms ; 5、高隔离度光纤隔离器:最大插入损耗:0.35dB ;回波损耗:≧50dB ;隔离度:≧30dB ; 6、光纤耦合器:分光比:50% : 50% ;最大插入损耗1310/1550: 3.3dB ; 7、光纤波分复用器:隔离度:1310nm :31.8% ;1550nm :34%;插入损耗:1310nm :0.30%;1550nm :0.34% ; 8、光纤可调衰减器:0-30db可调; 9、软件:配套仪器使用,数据采集处理; 10、光纤熔接机:适用光纤:SM (单模), MM (多模), DS (色散位移)光纤, NZDS (非零色散位移,即G.655光纤),BIF/UBIF(G.657); 光纤切割长度:8-16mm, 被覆光纤直径250µm,16mm,被覆光纤直径250µm-1000µm;平均接续损耗:0.02dB(SM)、0.01dB(MM)、0.04dB(DS)、0.04dB(NZDS);显示:高性能5.6英寸彩色LCD显示屏,提供清晰的数字图像显示;电极寿命:2500次;锂电池容量:典型熔接250次,充电时间3小时,可在充电时使用;电源:交流适配器输入电压100-240V  50/60Hz,输出电压:DC13.5V /5A,直流输入电压11.1v ( 内置锂电池8800mAh ); 四、实验目的  1、了解光纤连接器及其原理、种类,实验操作进行连接器参数测量; 2、掌握光纤头平端面的处理技术。 3、掌握光纤之间的耦合、调试技术,了解光纤横向和纵向偏差对光纤耦合损耗的影响。 4、掌握光纤熔接的基本技术。 5、熟悉光纤型号及结构,掌握其装配方法、使用环境及保护措施等;
天津梦祥原科技有限公司 2021-12-17
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聚力(东莞)新材料科技有限公司 2026-01-05
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