煤制乙炔的热集成设计和动态性能分析

等离子裂解煤制乙炔工艺是一种处于试验阶段的新型煤化工路线。系统的节能、平稳运行对新工艺的经济性和可行性至关重要。本文基于夹点技术对煤制乙炔全流程进行了用能分析和诊断,得出了最优的能量利用目标;在考虑实际约束的情况下提出2套换热方案。进一步,利用路径法得出两套换热方案的传递函数,由此建立了动态仿真模型,进而得到2套换热方案对扰动的动态响应特性;在对传递函数进行分析的基础上,发现影响换热网络动态性能的公用工程位置和单个换热器换热充分度2个因素。结果表明,方案1和方案2均具有较好的动态性能,能够保障节能方案的平稳运行。     

基于分解算法的功热交换网络多目标优化

功热网络设计问题指在流程设计中对变压和换热过程进行耦合优化设计的问题,以此来提高整体系统的能效并降低成本。前人工作中一般采用数学规划法对功热网络建模优化。然而,由于存在变压过程和换热器面积计算的非线性约束,以及换热匹配的二元变量,整体模型往往是一个高度非凸的混合整数非线性规划模型,难以求解。本文提出一种高效的功热网络优化方法。模型中分别用透平压缩机和换热器实现功热网络中轴功和热的交换。求解过程采用分解算法,主问题中用随机算法对关键变量优化,功和热两个子网络问题中用确定性算法求解。目标函数考虑了经济和环境影响。案例测试对比了不同优化目标得到的结果以及多目标Pareto曲线,验证了所提出方法的高效性。     

过程建模与仿真课程教学改革探索与实践

过程建模与仿真课程是面向化学工程与工艺专业本科生的一门重要专业基础课。我们结合多年的教学和科研经验,从学习数学理论、融入化工前沿、掌握数值软件、优化评价体系等方面对该课程的教学进行了改革,以期提升学生运用数学知识和数学工具解决复杂化工问题的能力。     

ZSM-5催化剂在多周期MTP反应中的性质变化及反应行为

通过XRD、N2物理吸附 脱附、NH3 TPD、TG、二氯甲烷萃取及GC MS分析等手段研究了ZSM 5催化剂在多周期甲醇制丙烯(MTP)反应中的性质变化和内、外表面可溶积炭的组成。在反应压力01 MPa、温度480 ℃、甲醇质量空速1 h-1（甲醇分压为125 kPa）的条件下,考察了不同反应周期ZSM 5催化剂的MTP催化活性。结果表明,在多个反应 再生过程中,ZSM 5催化剂的骨架结构受到各周期积炭、水热脱铝及床层局部高温的影响,使其在脱铝过程中晶体结构遭受破坏,进而影响其孔道结构和酸性质;工业失活ZSM 5催化剂的结焦物主要是不可溶积炭,随着反应 再生周期的增加,积炭物种会不断的发生脱氢、环化等反应,最后生成重质稠环芳烃,甚至石墨化的碳,致使不可溶积炭量逐渐增加。     

基于人工神经网络的工质基础物性预测

烃类及卤代烃是制冷及余热发电等热力学循环系统潜在的理想工质,但其数量繁多且多数物性参数未知,建立准确的物性预测模型对新型工质的开发至关重要。从多个公开数据库中收集了2 500多种烃类及卤代烃分子(含C,H,F,Cl)的基础物性参数,包括正常沸点(T_b)、临界温度(T_c)、临界压力(p_c)、偏心因子(ω),构建了一个工质物性数据库;进一步,通过改进基团贡献-人工神经网络(GC-ANN)的方法,模型的输入参数除基团频率外,还加入相对分子质量、T_b、约化维纳指数,建立了预测烃类及卤代烃分子T_b,T_c,p_c,ω的神经网络模型,所开发模型的预测误差小于传统的GC-ANN的误差。     

基于模糊规划的石化企业蒸汽动力系统调度优化

为了解决在实际蒸汽动力系统调度中过程数据缺乏的问题,引入模糊规划方法.针对不精确的过程数据,提出在不确定情况下蒸汽动力系统的调度策略.采用三角模糊数刻画不精确参数,建立调度问题的模糊模型.采用α满意度法和必然性测度法使模糊模型清晰化,将模糊模型转化为混合整数线性规划(MILP)问题进行求解.通过模糊参数的灵敏度分析,指出对结果影响较大的关键变量.某石化企业的实例研究表明,电力需求的变化对系统影响最大.     

热集成水网络优化设计的最新进展

It is well known that the process industry is an energy-intense and water-consuming industry and is the main source of industrial water consumption and energy in China. Energy integration and mass integration are important approaches to achieve energy saving and emission reduction in the process industry. Generally, the methods can be classified into two groups: conceptual design methods and mathematical programming methods. The former includes mainly graphical methods based on pinch technology that is operated easily. A feasible solution can be quickly obtained. Conceptual design methods are sequential in nature including targeting and design two steps. The latter is based on superstructure optimization and corresponding algorithm is adopted to solve the model. The trade-offs and connections among the entire network can be established and explored. Multiple factors can be considered and optimized simultaneously by mathematical programming methods. This paper describes the synthesis of heat integrated water allocation networks (HIWAN) based on both conceptual design methods and mathematical programming methods systematically. In addition, the characteristics and shortcomings of the existing research methods are summarized, and the future research direction is prospected.     

运用夹点技术提升氯碱行业用能水平

利用夹点技术对某氯碱企业的VCM和PVC装置的用能状况进行了分析,定量计算了生产系统的最大节能潜力,并完整定位出系统用能不合理的位置。根据节能与投资的平衡原则,提出了修改换热流程、改变工艺流程等节能改造的方案,特别是对裂解炉、精馏塔等高能耗的单元操作进行了优化设置,提高了企业的用能水平。     

催化重整装置产品能耗的动态划分方法

在同一过程的不同产品之间划分能耗对于节能减排、环境影响评价及装置风险评估具有重要作用。本文提出了一种产品能耗的动态划分方法。动态能耗划分方法将产品能耗分解为基准能耗及差额能耗两部分。基准能耗按相同的收益在产品间划分,差额能耗则以操作条件变化引起的产品收益与基准收益的比值为基础进行分配。由于差额能耗部分允许产品间采用不同的收益参与划分,所得产品能耗更加适用于操作条件变化的情况。将动态能耗划分方法运用于催化重整过程中氢气能耗的计算。所得结果与传统方法相比,能够更合理的反映重整副产氢能耗的分摊比率,同时能够更为灵敏地反映操作条件改变时产品能耗的变化。