危险与可操作性分析研究

危险与可操作性分析(HAZOP)是过程工业中广泛应用的识别危险与操作性问题的安全分析技术之一,尤其是在化工、石化等高危行业.概述了危险与可操作性分析方法基本原理的基础上,将HAZOP产生以来的相关研究做出分类并进行了综述,包括HAZOP特征研究、扩展HAZOP分析领域、开发自动化HAZOP分析专家系统和动态模拟辅助的HAZOP分析.最后对HAZOP技术的研究前景做出了展望.     

分析仪器的计算机仿真

为了克服由于分析仪器缺乏而带来的诸多不便，采用系统工程的方法建立了分析仪器的计算机仿真系统，并给出了系统构成。结果表明，该仿真系统可以加强分析人员的操作技能，提高仪器的使用效率。     

基于多层优化PCC-SDG方法的化工过程故障诊断

化工过程的故障发生往往都是一个变量带动多个变量的连锁效应。本文基于变量的相关性变化特点,用符号有向图SDG(signed directed graph)描述系统因果影响关系,以皮尔逊相关系数PCC(Pearson correlation coefficient)计算网络统计指标,提出了一种基于多层优化PCC-SDG的故障诊断方法。该方法基于全工艺的网络拓扑结构,首先对选取的变量进行初步优化。然后,为有效提取工艺特征信息,运用PCA(principal component analysis)权重思想从多层相关系数集中选取了权重较大的关键变量,结合SDG建立最优PCC-SDG网络。最后,针对最优PCC-SDG网络变量的相关性规律重构聚集权重系数Q,进行过程故障检测与诊断。TE(Tennessee Eastman)仿真过程的应用结果表明,PCC-SDG建模及故障诊断步骤较为简洁,可以充分挖掘SDG深层次关联特性,定量简化SDG的故障诊断效果明显,具有较好的过程监控优势。     

塔板差分方程在精馏塔设计中的应用

利用新提出的塔板差分方程(Stage difference equation,SDE),分别对简单精馏塔和有侧线出料的精馏塔进行了SDE数学模型的建立和理论塔板数的设计计算。并将塔板差分方程的计算结果与ASPEN的模拟结果进行了比较,充分证明了塔板差分方程在精馏塔设计上的简便性和有效性。     

2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇生产中废水治理的模拟设计

针对伊斯曼有机废水治理实例,给出了模拟计算与实验分析相结合进行过程设计的具体思路。该思路用Aspen Plus模拟计算结果来指导实验(萃取剂的选择、工艺方案的选择),并通过必要的手段处理实验结果来补充模拟数据的不足,最终将二者结合实现设计方案。结果表明,经过所给工艺过程的处理,废水COD值可以得到大幅下降。     

甲苯法己内酰胺反应单元的动态模拟

甲苯法己内酰胺各种工艺中较为先进的一种。为了深入了解这种工艺并为国内生产厂家提供生产操作的理论依据。本文建立了内酰胺化反应器、预混合器和水解反应器的数学模型,对该工艺的重点部分－内酰胺化反应单元进行了动态模拟。首先,通过研究内酰胺化反应机理,推导出了反应动力学方程,发现此反应为一级反应,反应速率同混合酸酐的浓度成正比。其次,热量衡算时,将标准状态下单质的焓定义为所有组分的基准焓,不再需要反应热数据。最后,以质量传递为基础建立了相平衡模型,具有算法稳定、运算速度快和计算精度高的优点。模拟结果表明,该模型能较好地描述反应器的操作行为。     

低温乳聚丁苯橡胶反应器的稳态模拟

乳聚丁苯橡胶（ESBR）是最早实现工业化科耗量最大的合成橡胶胶种，对ESBR反应器的模拟一直是一难题。今在组分浓度分配、分析数据计算以及模型算法方面对现有反应器模型进行了改进，建立了能用于现场模拟的聚合釜模型。通过抽象为数个串联聚合釜的方法建立了置换塔模型，并确定了串联数目。讨论了总固体含量（TSC）和门尼粘度（ML）的模拟值与分析值间的差距，分析了引发剂、调节剂用量对ESBR产品质量的影响。结果表明，该模型能较好地反映和预测反应器的操作情况。     

FCCU反再系统异常工况的安全分析

石油化工行业因生产规模大、生产工艺复杂、原料多易燃易爆,所以具有高危险性。对石化行业进行安全分析是保证安全生产的重要途径。基于石油催化裂化(FCCU)反再系统动态模型实现了再生催化剂失活、再生器稀相尾燃、反应器催化剂跑损3种异常工况的动态模拟。将工商管理模式的及时生产方式(just-in-time,JIT)应用于反再系统的安全分析,建立了上述4种异常工况的简化模型,实现了异常工况的及时识别。该方法能够有效地辨识不同状态下过程的运行规律,具有一定的可行性和优势,可以为实际生产安全提供准确、可靠的指导。将JIT理论用于动态过程的非线性分析,希望为动态系统的辨识提供一种新思路。     

催化裂化反应器异常工况的动态模拟

建立了石油催化裂化(FCCU)装置反应器的动态数学模型。反应动力学采用五集总模型,模型中原料油、柴油、汽油、气体和焦炭由性质相似的烃类代替。建立仿真系统模拟了正常工况,并研究了两种异常工况对原料预热温度的影响,这两种异常工况分别从原油带水、含烃两方面考虑,通过原料预热温度的变化情况查找出原油的带水量或含烃量。结果表明:该动态模拟系统可以较好和较为准确地模拟催化裂化反应器的异常工况。     

基于专家系统的合成氨合成工段的操作指导系统

研究了化工过程的操作指导系统,该系统由工艺流程DCS仿真系统、专家知识库、专家指导意见表述及用户界面等几部分组成,采用人工智能语言CLIPS和Visual C＋＋相结合的程序设计方法构建,专家系统与仿真系统间采用TCP/IP协议进行通信。以流程工业中易发生事故和操作复杂的合成氨合成工段为例,设计并实现了合成氨操作指导专家系统。通过监测操作人员对合成氨DCS仿真系统的操作,该系统能够对违规操作及时提出指导建议。