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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
汽车教具电动低压电器智能网联控制系统
北京智扬北方国际教育科技有限公司 2021-08-23
MMW-1A组态控制万能摩擦磨损试验机
产品详细介绍 MMW-1A组态控制万能摩擦磨损试验机 1、性能特点:         该机引入过程控制原理,将工业控制计算机与组态软件技术、网络技术紧密结合;并采用一体化的结构设计,将嵌入式工业控制计算机、组态软件、采集模块、执行器组合在一个框架内,完成对整个试验过程的控制,所有的试验操作都能在计算机主界面中进行,是国内首次应用该项技术的摩擦磨损试验机,具有组态控制方式灵活、摩擦副种类多、调速范围大、能够模拟高温环境,自动化程度高、使用调整方便的特点。 2、适用范围:         该机在一定的接触压力下,能够模拟滚动、滑动或滑滚复合运动,具有多种摩擦副,能够完成点、线、面摩擦模拟试验。可用来评定润滑剂、金属、塑料、涂层、橡胶、陶瓷等材料的摩擦磨损性能。既能满足传统石化行业用户研制、开发、检测各种中高档系列液压油、内燃机油、齿轮机油的需求,又能满足新兴材料开发、新工艺研究用户进行模拟评定测试的需求。 3、主要技术经济指标   序号 项目 技术指标 1 试验力工作范围 10~1000N(无级可调) 2 试验力示值相对误差 ±1% 3 摩擦力矩测量范围 2.5N.m 4 摩擦力矩示值相对误差 ±2% 5 主轴转速范围 1~2000r/min 6 使用减速装置时: 0.05~20r/min 7 试验介质 油、水、泥浆、磨料等 8 温度控制范围 室温~300℃ 9 试验机主轴与下副盘最大距离 >75mm 10 时间控制范围 10s~9999min 11 计算机及数据处理系统      使用工业控制计算机及组态软件,实现对整机和试验过程的全程控制,实时显示各种参数,自动记录摩擦力—时间曲线和温度—时间曲线
济南竟成测试技术有限公司 2021-08-23
伺服控制系统集成版-金属版人型套装
产品详细介绍 整体功能特点 结构化安装:安装更加高效、简便,连接处采用防松螺母。 布线美观:布线更加整齐、方便,整体美观度大大提升。 固件升级:主控器支持固件升级、伺服马达支持内部固件升级。   基本参数 自由度数量:16 尺寸:489x356x 66mm(横高x身高x 体宽) 材质(结构件):铝合金 直流供电:7.4V高倍率锂电池组(推荐7 V-9V DC) 控制方式:用户自主编程控制(可无线遥控、多机同步启动等) 调试与下载端口:Mini USB 保护设计: 短路保护、电量检测与报警 内部传感器: 声音传感器、2.4G高速通讯模块、3D加速度传感器   伺服马达 控制范围:0-359度控制(带数字反馈) 输入电压:4-9V DC 电流:0-2.2 A 力矩:12Kgf·cm 减速比:1:307 齿轮:高强度金属齿、传动效率高 外壳:高硬度环保材料 寿命:>10万Cycle(5kgf·cm下测得) 信号模式:串行命令模式和传统PWM模式 保护功能:过流、短路保护、过压保护、过热保护 特色功能:伺服马达支持内部固件升级 应用方式:舵机控制方式、减速电机控制方式、编码电机控制方式 接线方式:两边侧面各有一个输入/输出口,用于连接上一级与下一级伺服马达(串行连接方式)   3D人型伺服软件 基于微软.net平台+NXA3.1(微软3D开发平台)开发; 图形化编程与代码编程方式相结合,满足不同层次使用者的需求; 支持在线调试与仿真、支持三维与实体同步仿真、支持与传感器结合编程,扩展功能强大; 带偏差修正功能与常用动作库、程序一致性好、调试方便快捷。 通过调整机器人的动作,可以同时在虚拟和实体中仿真机器人动作,调整伺服马达角度的同时,软件会根据马达调整的角度来进行相应的矫正。
广州中鸣数码科技有限公司 2021-08-23
RFID阅读器部署系统
随着RFID技术的进一步发展,RFID系统的大规模应用将成为一种趋势,在未来的应用中将会面临一些重大难题。大规模应用的某些应用场景中,要求RFID读写器的射频信号能够覆盖一个庞大的区域,但由于读写器与标签之间有限的通信距离,这就需要大量的RFID读写器以一种密集的形式部署在整个区域中。目前关于这一问题的研究还非常稀少,这一问题如果没能有效解决,将成为制约RFID系统大规模应用的瓶颈。在RFID大规模部署应用中,有效地进行RFID网络规划,合理放置读写器位置、适当配置读写器参数,使网络资源得到优化分配,在保证高读取率和网络负载平衡的前提下,减少读写器冲突、标签冲突,决定RFID系统服务质量的关键问题。对RFID读写器进行合理有效的部署,不仅从成本上节约不必要的RFID设备投入,提高经济效益;而且通过RFID读写器网络中各个读写器协调工作,能够更加有效的采集RFID标签上的数据,提高RFID系统的整体性能。 RFID阅读器部署系统是以在指定的地图覆盖区域满足一定的覆盖率的情况下如何部署RFID阅读器为研究目标,开发出了一套能根据已指定的地图得到RFID阅读器部署最佳方案的部署软件。通过指定地图编辑相应的地图覆盖区域,然后根据RFID阅读器模型在指定覆盖率的情况下得到最佳的RFID阅读器部署方案。在此基础上也可以指定若干RFID阅读器的部署位置进行重新部署。该部署系统主要包括编辑地图覆盖区域、导入地图覆盖区域、导入读写器模型和部署结果展示四个子模块,主要功能如下: 1. 地图编辑覆盖区域打开地图,编辑地图覆盖区域并保存。其中编辑功能包括图形要素的添加、删除、修改以及图形信息的合成、分解、提取等功能;保存功能主要是通过jpg文件格式、存取、旋转、压缩等算法将地图文件保存为jpg文件格式。 2. 设置地图导入精度,导入地图需要覆盖的区域。地图精度就是地图的精确度,即地图的误差大小,是衡量地图质量的重要标志之一,它与地图投影、比例尺有关。用户可以根据屏幕分辨率、经纬度、地图放大级别以及维度值等,设置地图的导入精度,然后导入需要覆盖的区域。 3. 设置阅读器覆盖区域的导入精度,导入阅读器覆盖区域模型。覆盖区域模型可以是二维的,也可以是三维的。关于覆盖模型的分类有很多,常见的感知模型有以下两种:一种是二元感知模型,另一种是概率感知模型。 4. 根据已经导入的地图需要覆盖的区域和阅读器覆盖区域的模型,在指定覆盖率的前提下,运用粒子群优化算法得出RFID阅读器个数并给出具体的部署坐标,在地图覆盖区域上展示出来。覆盖率一般定义为所有节点所能覆盖到的区域面积与整个需要覆盖区域面积的比值,是衡量无线传感器网络、RFID网络及其它无线网络覆盖性能的重要指标之一。
电子科技大学 2021-04-10
MEMS压力传感器
自然频率 55kHz-79 kHz 量程 Normal:9kPa-120kPa Extended:5kPa-160kPa 灵敏度 50-80Hz/kPa 一个大气压下(101.3kPa)的谐振频率 63 kHz-75 kHz 受温度的影响 15V 1.5V 驱动电压 50-80Hz/kPa
电子科技大学 2021-04-10
多功能射流清管器
本发明涉及一种输油管道清管器,尤其是一种多功能射流清管器,其包括同轴线安装的推进装置、检测装置与射流除垢装置,所述推进装置的主体为推进腔,包括大口径的输入腔、口径逐渐变小的锥状腔以及小口径的输出腔,所述检测装置包括流体腔和由无损检测探头、位移传感器和数据存储器组成的检测模块构成,所述射流除垢装置包括呈喇叭状的射流腔体与射流喷嘴。本发明利用高压射流除垢原理,除垢效率高,同时可进行除垢效果检测和管壁缺陷检测,使得管道清洗作业与检测作业合二为一,作业效率高。
浙江大学 2021-04-11
TUR 手术标本收集称重器
相关专利提出是专为经尿道电切手术设计的一款手术中收集标本的装置。采用硬质医用塑料制成,适用于泌尿外科经尿道电切膀胱、前列腺、输尿管碎石手术中标本的收集。
天津医科大学 2021-02-01
散热器在线检测装置
散热器在线检测装置其目的在于克服现有技术中,气泡泄漏检测法需要配置一个完全淹没被测物体的大容器,以及水对被测物体造成腐蚀的缺点,和压力衰减法由于压差很小,对检测设备要求高,以及检测效率低的的缺点。本检测装置是利用二氧化碳作为跟踪气体对容器的各个部分均能敏感反应的原理,设计一种散热器在线检测装置,当腔体内C02的浓度高于空气中C02的浓度则系统报警,从而实现散热器合格性检查的目的。 散热器在线检测装置,包括支撑架、皮带输送机、密闭检测工作室,其特征在于:密闭检测工作室设在支撑架之上,皮带输送机穿入整个密闭工作室,密闭工作室的顶部设置有上部密封片,密闭工作室的四壁连接密闭橡胶帘,与上部密封片构成密闭腔室,上部密封片上搁置工控机,与工控机连接的探头和C02传感器设置在皮带输送机运动方向的末端,且深入到密闭工作室内。 所述皮带输送机的进口与出口处的橡胶帘设置为自由下垂,以方便被检测工件的进、出。 所述工控机上设置有报警装置。本检测装置与现有技术相比具有如下优点: 1.C02作为跟踪气体可有有效降低运行成本。 2.检测精确度高于任何一种现有检测方法。 3.不间断连续检测,效率很高。 4.装置结构简单,运行费用低。
上海理工大学 2021-04-11
撞击流气液反应器
气液反应或化学吸收是化学和石油化学工业中广泛涉及的单元过程。根据物系特性不同,主要是液相化学反应的特性,例如快速、中速、慢速,以及可逆、不可逆等性质不同,各种气液反应或化学吸收过程的性质有很大的差异。已有的用于化学吸收过程的设备有很多种,例如填料塔、鼓泡塔、筛板塔、喷射塔等等,它们各适用于不同的反应体系。已有的用于液相进行快速反应的化学吸收设备主要有喷雾塔、喷射吸收器等。它们分别存在效率不高、设备庞大或动力消耗大的缺点。主要问题在于相间传递系数不够高,使总过程受到传递的限制。本实用新型的目的是克服上述现有技术的不足,利用撞击流显著强化相间传递的特性,提供一种结构简单、紧凑,投资小,操作维修方便,又节省动力的气液反应技术装备。本实用新型撞击流气液反应器采用水平同轴两流撞击流。它由下述三组部件组成:吸收室,加速管和压力雾化喷嘴。吸收室是中部为直筒形,上、下各为锥形顶盖和底的中空筒体;上锥形顶盖上面连接排气管,下锥形底下面连接排液管;直筒内部靠近上锥形顶盖处安装除沫挡板。吸收室中部直筒体的横截面可以做成圆形,也可以制成方形或长方形。加速管有两根,直径和长度相同,它们同轴对称地分别安装在吸收室直筒体中部两侧。压力雾化喷嘴安装在加速管内,喷液方向朝向吸收室中心,并带有进液接管。喷嘴可以对称地安装在两根加速管内,也可以只在一根加速管内安装;使用喷嘴个数根据加速管直径和处理液体或悬浮体量确定。压力雾化喷嘴可以采用普通压力雾化喷嘴,也称离心压力喷嘴;最好采用本实用新型设计人的专利旋涡压力喷嘴(专利号ZL00 2 30305.1)。后者旋流效率更高,因而雾化能耗更低。撞击流气液反应器连续操作。工作时,工艺气体分成两股,以基本相同的流量分别高速流动通过两根加速管;工艺液体或液固悬浮体则由压力雾化喷嘴喷雾成微滴状进入加速管。气体加速雾化微滴并携带它们射出加速管进入撞击流吸收室空腔,在两加速管轴线中心处相向撞击,形成高度湍动和强化传质的撞击区,并在其中完成气液反应或化学吸收作业。反应或吸收后,绝大部分液体或液固悬浮微滴依靠重力下落至吸收室锥形底,经排液管放出,送至后工序处理。为使装置内气体与大气隔绝,排液管下游可设置液封机构;分离绝大部分液体或悬浮体微滴后的气体向上流动,在除沫挡板处折流以进一步脱除雾、沫,随后通过排气管排出。根据工艺安排,排出气体或送去进一步处理,或放空。与现有的气液相反应或化学吸收技术装备相比,本实用新型撞击流气液反应器具有下述显著优点:(1)利用了撞击流强化相间传递的特点,使得液相快速反应不受气膜扩散限制,宏观气液反应或化学吸收过程能高强度地进行,实现小设备大生产;(2)采用压力雾化喷嘴分散工艺液体或液固悬浮体,能量效率高、节能;(3)装置中内部构件少,机械结构简单,设备投资省;(4)由于内部构件少,便于清洗,更能适应反应过程中有固体产物生成的场合。
武汉工程大学 2021-04-11
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