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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
一种含双馈风电机组的电力系统故障电流计算方法
本发明公开了一种考虑双馈风电机组励磁调节特性的电力系统 故障电流值计算方法,包括 S1 建立双馈风电机组受励磁调节特性影响 的等效受控电流源模型;S2 建立电力系统的正序阻抗矩阵、负序阻抗 矩阵和零序阻抗矩阵; S3建立不同故障类型下的故障点边界条件方程; S4 进行迭代计算获得双馈风电机组的受控电流源值; S5 根据双馈风电 机组的受控电流源值、以阻抗矩阵表征的电网节点电压方程以及故障 点边界条件方程获得当前迭代计算时各节点的各序电压值,并计算实 际节点的电压值;S6 获得当前迭代计算的节点实际电
华中科技大学 2021-04-14
ISOH 4-20mA系列4-20mA电流环路两线无源型信号隔离器
ISO 4-20mA/ISOS 4-20mA/ISOH 4-20mA系列4-20mA电流环路两线无源型信号隔离器 无需外接任何元件即可实现4-20mA或0-20mA电流环路信号隔离器,产品有PCB板上安装的IC封装、DIN35标准导轨安装和PIM面板嵌入式安装方式。 DIN导轨式安装方式可实现信号一进一出、二进二出、三进三出等多路隔离传输功能。 PIM 面板嵌入式智能化变送表可实现4-20mA信号隔离显示、报警控制及远距离无失真传输等多种功能。 广泛应用在冶金采矿、石油化工、电力设备、医疗仪器、工业自动化、新能源设施及军工科研等领域,用户可根据现场需要选择合适产品。
深圳市顺源科技有限公司 2024-07-31
国常会五大举措稳就业:加大稳岗促就业政策力度
4月27日,国务院总理李克强主持召开国务院常务会议,决定加大稳岗促就业政策力度,保持就业稳定和经济平稳运行。会议指出,要拓展就业岗位。落实大众创业、万众创新相关政策。推进高校毕业生“百万就业见习”。取消毕业生到人才服务机构报到手续,可凭学历证书、劳动合同等直接落户。
新华社 2022-04-28
教育强国战略咨询会(粤港澳大湾区)在广州召开
本次在广州召开教育强国战略咨询会,紧扣教育强国建设主题,紧密结合建设粤港澳大湾区高水平人才高地重大部署,邀请广东、广西、福建、海南四省和香港、澳门两地有关部门、一流顶尖高校和地方院校、粤港澳新型科研机构、高新技术企业等代表,共商教育强国建设大计。
教育部 2023-07-24
一种单洞大断面特长隧道施工通风系统及通风方法
成果描述:本发明公开了一种单洞大断面特长隧道施工通风系统和通风方法,所述通风系统包括设置在所述隧道中心线一侧的施工通风临时隔墙(2),保证施工通风临时隔墙(2)与隧道两侧边墙分别围绕成封闭巷道的断面面积比接近2∶1,将其中断面面积较小的封闭巷道作为输送新鲜风的新鲜风进风巷道(4),掌子面回流的污染风则从断面面积较大的污染风排出巷道(5)内排出隧道外;在隧道洞口出口处,施工通风临时隔墙(2)延伸出洞外,将洞口附近区域的新鲜风源与污染风分离;本发明采用射流巷道式通风方式,解决了单洞大断面特长隧道施工时超长距离送风的难题,有效提高对掌子面送风效率,并节约了成本,取得了较好的经济效益。市场前景分析:轨道交通基础设施建设领域。与同类成果相比的优势分析:技术先进,性价比较高。
西南交通大学 2021-04-10
大跨度建筑结构温度效应研究及其在全运会场馆中的应用
近年来大跨度建筑结构不断涌现,结构温度效应导致的结构工程问题日益突出,尤其是室外结构或玻璃、膜屋面下建筑结构的太阳辐射非均匀温度效应更为复杂。由于对太阳辐射非均匀温度效应机理缺乏深入研究,导致质量问题甚至工程坍塌等安全事故,造成了严重的经济损失和社会不良影响。因此,项目组在国家和省部级项目的支持下,对太阳辐射作用下大跨度建筑结构非均匀温度效应机理与分析方法开展研究。
天津大学 2021-04-10
大倾角煤层长壁工作面综合机械化开采技术和装备
西安科技大学自1999年开始就对大倾角煤层长壁工作面综合机械化开采技术和装备着手开始研究,现该成果获国家科技进步二等奖1项,省部级科学技术一等奖4项、二等奖3项,发明专利6项,实用新型专利12项,发表论文71篇;从根本上解决了大倾角煤层综采难题,促进了我国乃至世界煤炭行业技术进步,具有重要的理论价值和实际意义,其成套技术除在四川、甘肃、新疆、黑龙江、北京、宁夏、重庆、山西、贵州等省(区,市)的20多个矿井推广使用外,还被俄罗斯、乌兹别克斯坦等国家引进,经济与社会效益显著。 
西安科技大学 2021-04-11
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