加氢机理模型在生产计划中应用的研究

以某工业柴油加氢处理装置为例，通过加氢过程模拟软件的模拟计算分别得到了进料密度和硫含量的变化引起的产品收率和氢耗量的变化量，进而得到了相应的DELTA-BASE数据。由于考虑了进料性质对收率的影响，应用DELTA—BASE数据与没有应用DELTA—BASE数据的生产计划模型的运算结果有较大的不同。结果表明，应用DELTA—BASE数据后避免了生产计划模型的超前优解，提高了炼厂生产计划的精度。     

SLPC可编程序调节器在循环及补充氢压缩机上的应用

１工艺状况煤油加氢装置中循环及补充氢压缩机的任务是向反应系统输送循环氢，并且补充由于加氢反应所消耗的氢。循环及补充氢压缩机有同规格的两台，其中一台作为备用。循环及补充氢压缩机共有五个缸，其中一个是循环缸，作用是将高压分离器来的氢由５６ｋｇ／ｃｍ２ｇ提...     

重油加氢装置高压球阀的设计

重油加氢装置具有高温、高压、临氢、含硫化氢的特点,苛刻的工况对重油加氢装置阀门的设计提出了更高的要求。本文以控制热高分油的高压球阀为例,从设计标准,材料选择,结构设计和计算校核四个方面阐述重油加氢装置高压球阀的设计方法。     

炼油厂氢气系统全局优化技术及应用

针对炼化企业普遍存在氢气资源利用率低、消耗成本高的问题,提出了操作优化、氢网络优化、调度优化技术相结合的氢气系统全局优化方法。首先,构建氢耗过程定量评价指标,通过关联分析获得耗氢装置的最佳操作条件;然后,基于氢夹点分析获得氢气系统最佳匹配网络,通过氢气管网优化改造,实现氢气资源的优化分级利用;最后,以临氢装置耗氢需求及氢管网运行状态为约束、以系统运行总成本最低为目标构建调度优化模型,并开发氢气系统调度优化平台,以指导氢气系统进行优化调度。应用表明:通过操作优化可有效降低加氢装置的氢损耗、氢气提纯成本和氢气损失,显著提升氢气系统管理的精细化、智能化程度。     

加氢裂化装置氢源氢阱关联模型

目前氢网络的优化研究都视氢源的流率和浓度、氢阱的需求流率和浓度约束为固定的参数。实际上当加氢装置补充氢流股的组分发生变化,会引起其循环氢流股和高分气、低分气以及干气等氢源流股的流率、组成变化,从而影响氢网络的流率分配。本文利用Aspen Hysys中的加氢裂化模块对某加氢裂化装置进行建模,以工业实际数据为基础,验证并调整模型。进而,改变装置入口氢阱流股(补充氢)的浓度,获得装置出口氢源流股(循环氢,低分气)流量和浓度的数据,通过数据拟合得到氢源氢阱的数学关联模型。结果表明,低分气流量随补充氢浓度增加线性减小,低分气浓度、循环气流量和浓度随补充氢浓度线性增加。     

乙烯装置碳二加氢反应器动态建模与控制

乙烯装置碳二加氢反应过程是乙烯工艺流程中非常重要的一个环节,本身具有复杂性,现场装置的反应过程和实验室的机理研究有很大出入,同时碳二加氢反应非常灵敏,且处于生产流程的中部,可变的操作条件较少,精确操作比较困难.因而对碳二加氢反应过程的研究是目前国内乙烯装置技术改造的一个重要内容.本文基于乙烯装置中碳二加氢反应过程机理,采用HYSYS流程模拟软件建立了加氢反应器的稳态和动态模型.通过对模拟结果与实际工业过程数据的对比表明,模型的误差在5％以内,能够满足工业过程建模的要求.同时,本文对碳二加氢反应器的常规PID控制方案进行了测试,针对反应器进料温度的变化和氢炔比的变化,分析了反应器的动态响应,讨论了不同进料工况下的操作条件对反应过程的影响.结果表明,碳二加氢反应器控制方案在反应条件变化时是稳定的,可以用于指导实际生产.     

钯金属催化剂上的乙炔工业选择性加氢反应动力学比较

近30年来许多学者提出了大量的乙炔选择性加氢动力学方程,由于在富乙烯含量条件下乙炔选择性加氢的复杂性,该反应机理仍存在许多争议,能够与实际工业应用相吻合的不多。本文旨在找到适用于工业后加氢工艺的动力学方程,对不同文献中得到的17种速率表达式进行了评估,并以模型预测值与工业数据差值最小作为目标,采用遗传算法进行了动力学模型的参数估计,获得了能够较好描述工业反应器运行状况的动力学模型。     

基于Petri网炼油厂氢气系统计划优化的研究

为了降低炼油企业生产成本、实现节能降耗,必须保证氢气系统在最优的生产计划下运行。针对这一问题,本文将氢气总费用最小化作为生产计划优化目标,以某炼油厂为例,基于Petri网构建了氢系统中供氢装置和耗氢装置间的氢气匹配模型以及氢系统的费用模型,通过合理匹配供氢装置与耗氢装置的氢量得到氢气总费用最小时的生产计划。在Petri网得到的最优计划下氢系统氢气总费用为50335.0$/h,较优化前费用降低了23.4%,说明提出方法的可行性和有效性,对实际的炼油厂氢气系统优化计划具有一定的指导作用。     

柴油加氢工艺动态仿真中相平衡模型的研究

在柴油加氢工艺动态仿真的研究中,相平衡模型是柴油加氢工艺动态仿真中重要的数学模型.由于柴油加氢动态仿真中相平衡模型求解对于计算速度和精度的要求较高,传统方法无法解决计算稳定性和计算速度这一难点问题.所以提出了一种采用简化模型逼近严格模型的新的求解方法,应用到柴油加氢动态仿真的相平衡模型计算中,计算结果与实际数据吻合较好,证明提出的方法在计算速度、收敛范围和计算精度等方面均优于传统的求解方法,表明了新方法在柴油加氢动态仿真中的有效性和实用性.     

稠环芳烃直接加氢的分子模拟研究

为提高重质油轻质化效率,抑制生焦,需对其中稠环芳烃加氢的具体过程详细探讨。本论文构建了一系列不同芳环数组成的稠环芳烃,以分子模拟为手段从反应机理层面研究稠环芳烃(PAHs)加氢反应过程。采用基于密度泛函理论的DMol~3模块对反应过程进行模拟计算,得到不同稠环芳烃加氢过程的反应热和能垒,通过数据比较探索稠环芳烃按照自由基热反应机理加氢时反应的难易程度。数据分析的结果显示,在自由基足量存在且能与模型化合物有效接触的理想状态下,稠环芳烃分子芳环数、分子饱和度对加氢难易程度影响不大,芳环极易与氢自由基结合,重质油加氢困难并非是因为稠环芳烃与氢自由基直接反应困难造成。     

Model-predictive control of feed flow reversal in a reverse osmosis desalination process

Model-predictive control algorithms are applied to a high capacity reverse osmosis (RO) membrane desalination process simulation that utilizes feed flow reversal in order to prevent and/or reverse scale crystal formation on the membrane surface. A dynamic non-linear model which incorporates feed concentration and membrane properties is used for simulation and demonstration of optimally controlled feed flow reversal. Before flow reversal can take place on a high capacity RO plant, the flow into the membrane unit must be carefully reduced to eliminate the risk of membrane module damage and unnecessary energy consumption. A cost function is formulated for the transition between the normal high flow steady-state operating point to a low flow steady-state operating point where it is safe to reverse the flow direction. Open-loop and closed-loop simulations demonstrate non-linear model-predictive control strategies that induce transition from the high-flow to low-flow steady-states in an optimal way while subjected to plant-model mismatch on the feed concentration, actuator magnitude and rate constraints, and sampled measurements.     

Experimental and modeling studies of acetylene detection in hydrogen/acetylene mixtures on PdM bimetallic metal-insulator-semiconductor devices

The effect of the composition of the metal gate on acetylene response in hydrogen/acetylene mixtures was tested for a number of metal-insulator-semiconductor (MIS) devices with bimetallic gates. The motivation for this study was that bimetallic catalysts are employed in the commercial acetylene hydrogenation process because of superior performance compared to the pure metals. A variety of metal compositions and operating temperatures were tested, with the largest reproducible acetylene response observed for a 15% Ag/Pd sensor at 398 K. Kinetic modeling of the relevant surface reactions on Pd and bimetallic PdAg provided insights into how temperature, feed concentration, and Ag content affected response. The model predicted that significant coverages of carbon species formed on the surface, mainly CH(s) and C(s) on Pd and CCH(s) on PdAg, and that these species strongly influenced sensor responses. The dynamic changes in the surface coverages of carbonaceous intermediates after acetylene introduction were correlated with a response overshoot seen experimentally. The model indicated that the superior performance of Ag/Pd sensors relative to Pd sensors could be explained in terms of a higher hydrogen consumption rate. These results indicate a strong connection between the high reaction rates observed for industrial Ag/Pd acetylene hydrogenation catalysts and acetylene response in Ag/Pd MIS sensors.     

重油加氢反应器后期压降模型及其应用

滴流床是一类气、液、固三相反应器，在石油化工领域应用非常广泛，尤其在加氢裂化过程中常作为主要的反应器使用。本文分析了在重油加氢反应器的实际生产中，引起其压降随生产时间的增加而逐步抬升现象的主要原因，并在前期模型的基础上通过引入铁元素流经总量作为新输入变量，建立了可针对反应器压降随时间变化规律进行有效预测的后期神经网络压降模型，提出了样本筛选的原则。该模型可用于反应器因压降而停工的日期的预测。     

重油加氢裂化反应器压降模型及其应用

滴流床反应器是在工业过程中广泛应用的一类气、液、固三相催化反应装置，本文以重油加氢裂化装置(VRDS)为背景，应用人工神经网络技术建立了可用于工业实际中预测压降的模型，并分析了样本选取准则，探讨了模型的修正方法。由建模结果可以看出，该模型可满足工业要求。     

精馏及精馏-膜集成分离乙酸/水

模拟计算考察乙酸／水混合物精馏特性，比较精馏及精馏／膜集成分离过程的能耗特点。塔中部进料，进料级附近出现夹紧点，而塔底部进料时，塔上部出现夹紧点。不同位置的侧线采出通过膜分离后返回塔内对分离效果有影响，且存在一较佳的侧线采出塔级。计算表明通过精馏－－膜集成过程制备无水乙酸可能是一种有应用前景的分离技术。     

煤矿双电机驱动带式输送机的能耗建模与参数辨识

带式输送机运行过程中的能耗与原煤运量和带速关系密切,根据运量优化带速,对于输送机节能运行有重要意义.本文面向煤矿双电机驱动带式输送机节能运行,研究能耗建模和参数辨识方法.首先,根据双电机驱动模式,建立基于电机动态模型的输送机能耗模型;然后,根据电机电流、转速和运量的测量数据,建立基于磁链观测器和递推最小二乘的参数辨识方法;最后,通过仿真实验说明所提方法的有效性.     

An on-demand microfluidic hydrogen generator with self-regulated gas generation and self-circulated reactant exchange with a rechargeable reservoir

This article introduces an on-demand microfluidic hydrogen generator that can be integrated with a micro-proton exchange membrane (PEM) fuel cell. The catalytic reaction, reactant circulation, gas/liquid separation, and autonomous control functionalities are all integrated into a single microfluidic device. It generates hydrated hydrogen gas from an aqueous ammonia borane solution which is circulated and exchanged between the microfluidic reactor and a rechargeable fuel reservoir without any parasitic power consumption. Ammonia borane is chosen instead of sodium borohydride because of its faster hydrogen generation rate, higher hydrogen storage capability, stability, and better catalyst durability. The self-circulation of the ammonia borane solution was achieved using directional growth and selective venting of hydrogen bubbles in micro-channels, which leads to agitation and addition of fresh solution without consumption of electrical power. The self-regulation mechanism ensures that hydrogen can be supplied to a fuel cell according to the exact demand of the current output of the fuel cell. The circulation flow rate of ammonia borane solution is also automatically regulated by the venting rate of hydrogen at the gas outlet. Design, fabrication, and testing results of a prototype system are described. The hydrogen generator is capable of generating hydrogen gas at a maximum rate of 0.6 ml/min (2.1 ml/min cm²) and circulating aqueous ammonia borane at a maximum flow rate of ~15.7 μl/min. The device has also been connected with a micro-PEM fuel cell to demonstrate the feasibility of its practical applications in a high-impedance system.     

甲苯歧化装置紧急泄压工况的模拟研究

循环氢中断是甲苯歧化装置中十分严重的事故,通常设置有针对该工况的紧急泄压停车系统(ESD)。在保证装置在较短时间内完成泄压的同时,必须确保设备和催化剂的安全,因此确定一个适当的泄压速度尤为重要。紧急泄压是一种动态的过程,本文利用DYNSIM动态模拟软件,以180万吨/年甲苯歧化装置为研究对象,建立该装置氢气循环反应系统的动态模型,利用该模型研究了紧急泄压工况下泄压速度对装置操作参数的影响。通过调整动态模型中控制阀的开度,实现对不同泄压速度的模拟,考察了泄压速度与泄压时间和反应进出料换热器温降速率的关系,验证了反应器压差的变化趋势。模拟结果显示,泄压速度与泄压时间成反比关系、与反应进出料换热器的温降速率成正比关系,紧急泄压工况反应器压差会大幅度下降。在此基础上得出了较优的泄放流量,可用于泄压限流孔板的设计,保证反应系统的安全运行。     

Exfoliated single-walled carbon nanotube-based hydrogen sensor

The paper presents a simple and inexpensive method for the preparation of an efficient hydrogen gas sensor based on exfoliated Pd-decorated single-walled carbon nanotubes (SWNTs). SWNTs were synthesized by catalytic chemical vapor deposition of methane using a fixed-bed catalytic reactor over hydrides of Mm_0.2Tb_0.8Co₂ obtained through hydrogen decrepitation technique. Purified and chemically treated SWNTs were functionalized with Pd, resulting in nanostructured Pd dispersion on the SWNT surface. Structural, morphological and vibrational characterizations were carried out using XRD, TEM, HRTEM, Raman spectroscopy and FTIR spectroscopy. Sensor devices were fabricated by spraying palladium-dispersed chemically treated SWNT dispersions on smooth glass substrates. Systematic investigations on the hydrogen sensing properties of Pd-SWNT were carried out. Pd-functionalization of the employed SWNT enabled increasing the device response towards hydrogen. Exfoliated SWNT achieved using gum arabic (GA) showed better response to hydrogen when compared to naive purified SWNT. The fabricated thin film sensors exhibited good reversible and reproducible response towards hydrogen at room temperature.     

模糊控制在单元机组锅炉给水阀门自动切换控制中的应用

某电厂300 MW单元机组控制系统采用西门子TELEPERMME DCS集散控制系统,在对其锅炉给水系统阀门切换的改造过程中,利用模糊控制理论,根据实际运行状况及运行资料,通过大量的实验分析,设计出切实可行的给水阀门切换逻辑,使燃煤锅炉给水系统给水阀门实现自动切换,解决了大容量单元机组燃煤锅炉实现全程给水自动控制所必须解决的一个关键问题。本系统的投运不仅节约了改造、更换给水系统所需的大量资金,由于机组实现自动启动,大大缩短了启动时间,使机组启动过程中消耗的燃料量明显下降,经济效益十分显著;同时也给出了模糊控制技术在控制工程中实际应用的一种思路。