ChemCAD在精馏塔动态模拟中的应用

以丙酮回收塔为例,研究ChemCAD在精馏塔动态模拟中的应用,建立带有控制系统的动态精馏模型.分析精馏塔操作条件、进料状况等发生变化时,精馏塔在当前控制方案下的动态响应过程,得到并分析常规PID控制方案在精馏塔操作中存在的问题,为进一步剖析精馏过程特性,确定合适的优化及控制方案提供参考.     

甲醇制烯烃分离工艺的热集成

本文利用Aspen Plus软件对甲醇制烯烃分离工艺中的前脱丙烷-中冷丙烷吸收工艺进行了模拟分析。在模拟分析基础上,通过降低乙烯精馏塔和脱丁烷塔的操作压力,实现了塔间的热集成;同时,对丙烯精馏塔进行了热泵精馏模拟。经过热集成优化后,系统综合能耗降低了38.8%,表明在前脱丙烷-中冷丙烷吸收分离流程中应用热集成技术优化工艺具有显著的节能效果。     

乙二醇解吸和再吸收过程的动态模拟与优化

化工流程模拟软件不断发展,越来越多的化工装置开始采用流程模拟来优化装置的操作。本文分析乙二醇生产中解吸和再吸收过程的机理和动态特性,采用严格法计算解吸和再吸收过程,稳态和动态模拟其流程。模拟结果与实际工业过程数据相符,能够满足工业建模的要求。根据动态模拟的结果,探讨不同进料工况下的操作条件对解吸和再吸收过程的影响。在所建模型的基础上,针对进料的变化,再沸器热值的变化以及进料组分的变化,分析解吸塔的动态响应,并衡算系统的物料和能量,确认再沸器的热负荷。最后根据换热器的几何尺寸,核算塔釜再沸器换热面积,确认换热能力。本文动态模拟结果,可用于指导实际生产,仿真培训或先进控制方案的设计,也可以在操作条件进行改进时,为实际生产最佳条件的选择提供基本依据。     

脱丙烷塔的操作优化

脱丙烷是乙烯生产过程中分离工段的一个工艺步骤，其目的是将C3和C4以上组分分离。某化工厂的双塔脱丙烷流程的进料量和进料组成的变化波动较大，若不及时改善双脱丙烷塔的操作条件，产品的质量和数量将受到很大的影响。本文应用HYSYS软件在对过程进行稳态、动态模拟分析的基础上，对不同的进料工况提出相应的最佳操作条件，其结果既可用于离线指导实际生产操作，保证装置的产品质量；也可为在线优化控制打下基础。     

莱文伯格-马夸特算法的精馏动态模拟

本文研究了以神经网络理论为核心的精馏塔的动态模拟。结合牛顿全局优化的思想,在多层前馈BP神经网络的基础上,提出一种Levenberg-Marquardt优化神经网络算法,应用于甲醇精馏塔的动态模拟。模拟结果表明,进料组成影响着塔顶的气相组成和塔底的液相组成;稳态因组分变化而破坏后,塔顶的气相流率和塔底的液相流率都发生变化,最后达到新的平衡;当进料组成、回流比发生很小变化时,甲醇精馏塔的平衡状态影响较大。     

内部能量集成精馏塔技术应用于乙烯分离流程的节能研究

乙烯生产装置是石化工业中最重要的装置之一,其生产过程需要消耗大量的低温冷量,采用先进的能量集成技术优化乙烯生产过程、提高能源利用效率具有重要意义.本研究针对前脱丙烷前加氢工业乙烯装置,将内部能量集成精馏塔技术应用于乙烯分离塔,提出基于内部能量集成技术的乙烯分离流程.利用流程模拟软件Aspen Plus分别对内部能量集成精馏塔流程和开式热泵精馏流程进行严格模拟,结果表明内部能量集成精馏塔精馏段压力对新流程系统中压缩机的功耗有显著影响,最终优化的内部能量集成精馏塔精馏段操作压力为1410KPaG,提馏段操作压力为710KPaG.相对于目前先进的乙烯精馏塔开式热泵流程,内部能量集成精馏塔流程具有节能效果,内部能量集成精馏流程中系统压缩机的总功耗为38.869MW,而热泵精馏流程中系统压缩机的总功耗为39.680MW,内部能量集成精馏塔流程中系统压缩机的总功耗降低约2.04％,因此内部能量集成精馏塔具有一定的工业应用前景.     

基于Aspen Plus的聚甲氧基二甲醚精馏过程模拟分析

在装有θ环填料的精馏塔内进行了聚甲氧基二甲醚精馏实验。利用化工流程模拟软件.AspenPlus对聚甲氧基二甲醚精馏过程进行模拟,首先,采用DsTWU简捷蒸馏模型,运用软件中NRTL、WILSON、UNIQUAC,3种物性方法对精馏塔进行了计算,得到了回流比、塔板数和温度等操作参数。接着,采用RadFrac严格精馏模型对精馏塔进行了验证,其计算结果与实验结果吻合良好,满足工艺要求。最后,对精馏塔的操作变量进行了灵敏度分析,讨论了进料位置、进料流率和回流比等参数对精馏分离要求与能耗的影响,并确定了最优化方案,即:进料板为第50块,进料流率为35 mol/h,回流比为6。     

分布式网络局部学习方法及其在推断控制中的应用

本文提出了分布式网络局部学习方法,并采用趋化性神经网络设计了一个非线性推断估 计器,对某大型气体分馏装置的丙烯丙烷精密精馏塔进行了推断控制,取得了令人满意的结果.     

多效蒸发海水淡化系统的动态模拟

多效蒸发海水淡化系统动态模拟的研究目的是建立一个完整的多效蒸发海水淡化系统动态模型,分析当系统输入参数变化时系统内其他参数的动态响应规律,并能根据动态模拟结果制定合理的控制方案。研究方法主要采用的是Aspen软件模拟。蒸发器是多效蒸发海水淡化系统的主要单元,在Aspen Plus软件中选用Heater、Flash、Pump和Split模块完成单效蒸发器模型的建立,在单效蒸发器模型的基础上建立了带有热量回收段的多效蒸发海水淡化流程。以六效蒸发海水淡化系统为例,采用与海水等盐度的NaCl溶液作为模拟介质进行模拟。稳态模拟的结果作为Aspen Dynamics软件进行动态模拟的初始参数。动态模拟过程中,分析了最高盐水温度、进料海水温度和进料流量波动时,多效蒸发系统中各参数的动态响应规律,以此为基础根据过程控制工程中制定控制方案的要求提出3种不同的控制方案。在Aspen Dynamics软件中对3种控制方案的控制效果进行比较,选择了恢复时间短,抵抗外界干扰的能力强的控制方案。动态模拟的研究结果对实际生产中的多效蒸发海水淡化系统的控制具有一定的指导意义。     

考虑冷凝器泄漏的精馏塔动态模拟与分析

精馏塔的动态模拟已被广泛用于开发有效的控制方案。以甲醇-水体系为例建立了精馏塔的动态模型,并用换热器准确的表达塔顶冷凝器与塔底再沸器;运用Aspen Dynamic对精馏塔冷凝器发生泄漏的工况进行模拟,分析了塔顶与塔釜流量与组成、回流比、冷凝器和再沸器负荷等参数的动态响应特性,其结果可用于精馏塔操作中的故障诊断,并可为控制方案设计提供依据。     

Control of reactive distillation production of high-purity isopropanol

The process characteristics and control strategy of a high-purity IPA reactive distillation column were investigated. A robust nominal operation was found by maintaining an excess of propylene feed to the column and recycling the unreacted propylene to the feed instead of the top stage. Stage temperature and propylene composition with one-to-one relationship with reboiler duty and propylene feed are selected as controlled variables for maintaining bottom purity and feed ratio in the presence of possible measurement bias respectively. High nonlinearity between selected input–output pair was reduced by using variable transformation. Dynamic simulations demonstrated that such a control scheme with nonlinear transformed variable was capable of providing much superior control performance than the one using natural variable.     

基于神经网络的聚氯乙烯汽提过程自适应解耦控制

聚氯乙烯汽提过程具有高度非线性和时变性等特点,是一类复杂的非线性工业过程.首先基于动态模糊神经网络建立了数据驱动的聚氯乙烯树脂（PVC）汽提过程的被控对象模型;然后采用一种神经网络分散式解耦控制器对汽提过程进行解耦,得到浆料流量-塔顶温度和蒸汽流量-塔底温度两个单变量系统;最后采用BP神经网络PID控制器对系统进行控制.仿真实验结果验证了所提出集成控制策略的有效性.     

Control of industrial gas phase propylene polymerization in fluidized bed reactors

The control of a gas phase propylene polymerization model in a fluidized bed reactor was studied, where the rigorous two phase dynamic model takes into account the polymerization reactions occurring in the bubble and emulsion phases. Due to the nonlinearity of the process, the employment of an advanced control scheme for efficient regulation of the process variables is justified. In this case, the Adaptive Predictive Model-Based Control (APMBC) strategy (an integration of the Recursive Least Squares algorithm, RLS and the Generalized Predictive Control algorithm, GPC) was employed to control the polypropylene production rate and emulsion phase temperature by manipulating the catalyst feed rate and reactor cooling water flow, respectively. Closed loop simulations revealed the superiority of the APMBC in setpoint tracking as compared to the conventional PI controllers tuned using the Internal Model Control (IMC) method and the standard Ziegler–Nichols (Z–N) method. Moreover, the APMBC was able to efficiently arrest the effects of superficial gas velocity, hydrogen concentration and monomer concentration on the process variables, thus exhibiting excellent regulatory control properties.     

动态矩阵控制在喷雾干燥塔中的应用研究

干燥塔温度控制中,由于系统存在较大滞后,采用动态矩阵控制,通过工厂测试得到干燥塔温度控制系统的降阶动态模型,再通过仿真,得出动态矩阵控制完全适合干燥塔温度控制,解决了纯滞后系统控制的难题,并在实际中得到应用.     

输电线路杆塔纵向不平衡载荷动态预测模型研究

为了提高输电线路杆塔纵向不平衡载荷控制性能和抗波动冲击能力,提出一种基于耦合波动抑制和机构运动力学分析的输电线路杆塔纵向不平衡载荷预测模型,构建输电线路杆塔的耦合波动载荷测量模型,采用传感器进行输电线路杆塔的力学参数采集,构建输电线路杆塔纵向不平衡耦合动力学模型,运用封闭矢量法建立输电线路杆塔的纵向波动力学控制模型,采用二自由度离散控制方法进行输电线路杆塔的欠驱动机构模型设计,采用双连杆柔性空间力学分配方法,实现输电线路杆塔纵向不平衡载荷动态预测和未知载荷的质量参数辨识,结合相关性耦合波动控制方法,获得载荷的质量参数,实现输电线路杆塔的运动力学分析和动态载荷预测。仿真结果表明,采用该方法进行输电线路杆塔纵向不平衡载荷动态预测的准确性较高,可靠性较好,动态收敛性较强。     

APC技术在醋酸回收装置的应用

分析醋酸回收装置共沸精馏系统运行现状,在DCS常规控制基础上,应用先进工艺控制(APC)技术。通过克服萃取液蒸发器进料量、进料组分、加热蒸汽压力波动等干扰,稳定主蒸塔温度分布,同时优化主蒸塔中部温度、提馏段灵敏板温度,实现"卡边"优化控制。实测同等稳定负荷情况下,装置加热蒸汽单耗下降1.8%。     

Global sensitivity analysis of a feedback-controlled stochastic process model

The purpose of the study was to investigate whether global sensitivity analysis can be utilised in concurrent process and control design to gain insight into the process and its control. This paper addresses the issue of sensitivity of a control law performance to its parameters in a dynamic, hybrid deterministic–stochastic process model. The control law under investigation is a collection of single-input, single-output type tower level controllers in a papermaking process. Global sensitivity analysis is shown to attribute higher importance to certain key parameters, thus providing valuable insight for the designer.     

加热炉先进控制系统经济性能评估

先进控制系统通过减少关键过程变量的方差,将过程操作区域推向最佳效益点,从而挖掘出潜在的经济效益。有效评估先进控制所能够带来的经济效益是评估先进控制项目可行性的重要依据,也是检验先进控制项目实施效果的重要方法。文章研究和探讨以最小方差作为性能评估基准的加热炉先进控制经济性能评估方法。加热炉是石化生产过程中的主要设备之一,加热炉操作状况决定了整个生产装置的处理能力、能耗和操作周期等。通过对加热炉先进控制系统进行经济性能评估,可为进一步挖掘加热炉的潜在经济效益提供参考,并保持加热炉先进控制系统的安全稳定、长周期、高性能的运转,这对企业提高效益具有十分重要的意义。     

Economic assessment of advanced process control – A survey and framework

A key objective of industrial advanced process control (APC) projects is to stabilize the process operation. In order to justify the cost associated with the introduction of new APC technologies to a process, the benefits have to be quantified in economic terms. In the past, economic assessment methods have been developed that link the variation of key controlled process variables to economic performance quantities. This paper reviews these methods and incorporates them in a framework for the economic evaluation of APC projects. A web-based survey on the economic assessment of process control has been completed by over 60 industrial APC experts. The results give information about the state-of-the-art assessment of economic benefits of advanced process control.