基于主成分分析的输出集成反馈网络及其在化工动态过程建模中的应用

针对主成分分析和反馈神经网络的优点，提出基于主成分分析的输出集成反馈网络建模方法，并对训练算法作了推导，在动态化工过程建模中取得满意的效果。     

常减压蒸馏装置灵活加工方案的探讨

运用校验后的常减压蒸馏装置模型，对加工3．0Mt／a高硫高酸原油和加工2．0Mt／a沙轻原油的全流程进行了模拟及水力学计算。通过分析比较，确定了该常减压蒸馏装置对两种原油进行灵活加工的工艺条件。结果表明该装置在保证加工3.0Mt／a高硫高酸原油的情况下，经过部分改造就可以加工2．0Mt／a沙轻原油，且各设备能正常运行。流程模拟为该常减压蒸馏装置的改造奠定了基础。     

3,4-二氯苯胺精制工艺的研究

通过催化加氢反应产物3,4-二氯苯胺的热稳定性实验,得出产物中的胺基盐酸盐不会受热分解成HCl,对精馏设备不会产生腐蚀。通过抑制剂降解实验和产品热稳定性实验得出精馏塔釜温度须控制在190℃以下,可以有效避免抑制剂分解、产品色度变大。采用ASPEN软件对年产5000吨3,4-二氯苯胺产品分离工艺进行模拟和分析,确定精馏分离序列为先脱甲醇,再脱除水和轻组分,最后脱焦油,得到产品。脱甲醇塔常压操作,塔顶甲醇纯度为99.9%,塔底甲醇质量分率10 mg·l^-1,理论板数为26,进料位置在第15块板,对应回流量为3000kg·h^-1。脱轻塔常压操作,塔底温度175℃,塔底苯胺含量10 mg·l^-1,理论板数为26,进料位置在第7块板,回流量为1590 kg·h^-1。焦油塔塔底强制循环,产品侧线采出,产品的质量分率可达100%,回流量为1500 kg·h^-1,进料位置为第30块。整个分离过程产品的收率为99.15%。     

基于线性规划的单杂质间歇过程用水最小化

对间歇化工过程的单杂质用水网络提出了以新鲜水量最小为目标的优化设计方法。该方法对间歇过程的每个操作假定为一个操作接一个储罐，对所有操作按出口浓度从小到大排序，避免了高浓度水回用到低浓度水的操作中，去掉了用水网络中多余的连接，构造了用水网络超结构。该超结构可以表述为一个线性规划模型。通过GAMS求解该模型得出每个操作周期的最小新鲜水量，并通过证明得出该最小用水量随操作周期增加最终不再变化。该方法可以用作有、无中间储罐间歇过程用水网络综合，实例计算结果表明该方法是可行的，与其他方法相比更简单。     

PDS脱硫液中多硫化物链长和平衡常数的研究

PDS脱硫过程中的单质硫和副盐均和脱硫液中的多硫化物密切相关。采用紫外分光光度法和碘量法分别测定了脱硫液中多硫化物中的零价硫浓度和负二价硫浓度。进行了PDS脱硫液中多硫化物的平衡反应试验,研究了不同温度、pH值对多硫化物平衡常数和平均链长的影响。发现同一温度下,随总二价硫浓度的增大,pH值也会有所上升,这是由于多硫化物水解呈碱性。多硫化物浓度越高,碱性越强;温度越高,平衡常数越小,多硫化物的平均链长越长。pH变化与多硫化物的平衡常数和链长无关。在80,70,60℃时,多硫化物的平衡常数分别为:8.78,8.32,8.19;链长分别为6.52,4.62,4.56。     

间歇过程多杂质用水网络的研究

对含有多个杂质的间歇用水网络进行综合研究,提出了用水周期的概念,基于不失问题的内在特性原则,提出了模型简化的基本假设,并通过增加中间储罐来跨过时间约束,提出了基于超结构的多杂质用水网络模型,建立了该超结构模型的数学规划模型;提出了该数学模型的分步求解策略:①不考虑时间约束,将看成1个拟连续过程,获得间歇用水的目标网络;②引入时间约束,调整间歇用水网络结构,优化未稳定用水单元,向目标网络逼进;③最终获得最优的间歇用水网络结构.实例研究表明,本文提出的方法是问歇过程多杂质用水网络结构设计的有效工具,可在较少周期后获得稳定的网络结构,新鲜水用量可节省34.9%.     

对硝基苯酚加氢试验及连续化工艺设计

针对间歇铁粉还原法生产对氨基苯酚劳动强度高,产品质量波动大,环境污染严重的缺点,研究了对硝基苯酚催化加氢连续化生产工艺。在给定温度、压力和进料组成的条件下,对低浓度下PNP加氢反应动力学进行了试验研究。结果表明,搅拌速率大于1000rpm时,外扩散影响可以消除。在低浓度下PNP反应速率和PNP浓度成线性关系。在此基础上,设计年产20000吨PAP规模的连续反应系统,包括搅拌釜加氢反应器和保护反应器。搅拌釜加氢反应器体积为32m3,直径为3.3m,高度5m。蛇管换热面积为142.7m2,蛇管传热系数为565W·m-2·K-1,搅拌形式为四叶折叶开式涡轮,直径1.1m,转速200rpm。保护反应器为直管,直径300mm,长度4m,出口PNP浓度200mg·L-1。     

用水网络的自动合成方法

将遗传规划(GeneticProgramming,GP)应用于用水网络的合成中,提出了用水网络的自动合成方法。该方法同时优化网络结构和操作变量,获得年费用(包括操作费用和设备投资费用)最小的最优流程。研究了采用遗传规划表达用水网络的编码方法和策略,选择一些通用的单元操作(如塔、分割器、混合器、再生器等)组成遗传规划函数集。该方法的主要优点是能够在可行域内自动寻找较优的网络,而无须预先给定超结构。     

单杂质间歇过程用水网络优化

对间歇化工过程用水网络优化提出了基于非线性规划的优化设计方法。该方法采用一个中间贮罐用来接收各单元操作的排水,增加各单元操作之间的水再利用机会。对所有单元操作按照排水时间从早到晚进行排序,只有排在前面的操作才提供给后面的操作用水,结合其他的简化规则,构造了用水网络超结构。该超结构的数学模型为一组非线性方程,利用GAMS软件进行求解,得到各个周期的最小新鲜水量和最优的用水网络结构。实例计算结果表明,该方法可行。     

喷射器内湍流混合的多尺度模拟

利用宏观混合分数方差和微观混合分数方差定量表征宏观混合和微观混合状态,对喷射器内的湍流混合进行了多尺度模拟和研究,并计算出了达到完全混合所需要的特征混合时间。对不同操作条件下的多尺度混合情况进行了模拟计算和分析。结果表明：在引射流速度不变的情况下,增加喷嘴速度,可以降低达到完全混合所需要的时间;在喷嘴速度不变的情况下,增加引射流速度,可以增加达到完全混合所需要的时间;在喷嘴和引射流速度比不变的情况下,增加两者绝对速度,可以降低达到完全混合所需要的时间;在本文所研究的情况下,喷射反应器内湍流混合过程由微观混合控制。