多期生物燃料供应链网络建模与多目标优化

建立了一个基于多目标优化以及生命周期评价(LCA)的多期生物燃料供应链模型。该模型的3个目标函数分别为总折现利润、平均单位能量生物燃料的温室气体排放和化石能源投入(economic,energy,environmental,3E)。为了将生物质生产的季节性以及库存等问题引入模型中,需要对每年进行多期划分。考虑到需要进一步引入供应链的扩张,模型的时间跨度设定为3年。此外,该模型还考虑了生物质产地、工厂,生物燃料市场的选址以及各节点间的物流流量等问题。通过将非线性的后两个目标函数利用ε-constraint法转化为线性约束条件,该模型最终被转化为混合整数线性规划(MILP)问题并得以求解。对解得的非劣解在三维坐标系上线性插值可得非劣解所在曲面,它揭示了3E目标之间的权衡取舍关系。还使用了一个基于中国国情的数据的案例对该模型进行检验。     

SC-1型石脑油裂解炉全周期操作优化研究

基于Kumar分子反应动力学模型,以全周期平均乙烯收率为目标函数,每个拟稳态时段的炉管出口温度（COT）为决策变量,建立了石脑油裂解炉全周期操作优化模型。利用开发的乙烯裂解炉模拟优化系统（EPSOS 2.0）和全周期操作优化模型,结合中国石油兰州石化公司46万t/a乙烯装置SC-1型石脑油裂解炉的操作现状,对该裂解炉进行了全周期模拟优化研究。结果表明,全周期COT最优化控制方案为前23 d在最高裂解温度875℃下运行,然后逐渐降低至855℃;与操作基准方案（全周期COT均为865℃）相比,优化后裂解炉的全周期平均乙烯收率提高0.56个百分点,三烯（乙烯、丙烯和丁二烯）收率提高0.60个百分点。     

A LCA Based Biofuel Supply Chain Analysis Framework

This paper presents a life cycle assessment （LCA） based biofuel supply chain （SC） analysis framework which enables the study of economic, energy and environmental （3E） performances by using multi-objective opti-mization. The economic objective is measured by the total annual profit, the energy objective is measured by the average fossil energy （FE） inputs per MJ biofuel and the environmental objective is measured by greenhouse gas （GHG） emissions per MJ biofuel. A multi-objective linear fractional programming （MOLFP） model with multi-conversion pathways is formulated based on the framework and is solved by using theε-constraint method. The MOLFP prob-lem is turned into a mixed integer linear programming （MILP） problem by setting up the total annual profit as the optimization objective and the average FE inputs per MJ biofuel and GHG emissions per MJ biofuel as constraints. In the case study, this model is used to design an experimental biofuel supply chain in China. A set of the weekly Pareto optimal solutions is obtained. Each non-inferior solution indicates the optimal locations and the amount of biomass produced, locations and capacities of conversion factories, locations and amount of biofuel being supplied in final markets and the flow of mass through the supply chain network （SCN）. As the model reveals trade-offs among 3E criteria, we think the framework can be a good support tool of decision for the design of biofuel SC.     

Photochemical Process Modeling and Analysis of Ozone Generation

Air pollution in modern city and industrial zones has become a serious public concern in recent years in China. Significance of air quality assessment and emission control strategy design is increasing. Most studies in China focus on particulate matter （PM）, especially PM2.5, while few account for photochemical secondary air pol-lutions represented by ozone （O3）. In this paper, a procedure for air quality simulation with comprehensive air quality model with extensions （CAMx） is demonstrated for studying the photochemical process and ozone generation in the troposphere. As a case study, the CAMx photochemical grid model is used to model ozone over southern part of Beijing city in winter, 2011. The input parameters to CAMx include emission sources, meteorology field data, terrain definition, photolysis status, initial and boundary conditions. The simulation results are verified by theoretical analysis of the ozone generation tendency. The simulated variation tendency of domain-wide average value of hourly ozone concentration coincides reasonably well with the theoretical analysis on the atmospheric photochemical process, demonstrating the effectiveness of the procedure. An integrated model system that cooperates with CAMx will be established in our future work.     

乙烯装置裂解气压缩机开车过程动态模拟

裂解气压缩机作为乙烯装置的核心设备,其顺利启动对乙烯装置开车过程有着重要影响.传统的乙烯装置开车流程大多使用裂解气启动压缩机,近年来已经逐步被氮气、天然气和混合烃等开车工质取代.由于无法利用实际压缩机装置进行测试,因此化工模拟技术成为了解决上述问题的重要工具.本文根据"稳态-动态-开车"的研究方法,建立了某裂解气压缩机的稳态模拟模型,确定了氮气、混合烃和裂解气运行时的稳态运行参数.之后,将稳态模型转换为动态模型,通过动态模拟验证了各工况之间转换过程的安全性和可行性.     

气相卧式搅拌釜聚丙烯反应器的模拟及多稳态分析

聚合过程是强放热的非线性过程,这类过程一般存在多稳态现象,且不同的稳态具有不同的局部稳定性.采用气相卧式搅拌釜聚丙烯反应器的Innovene工艺是目前生产聚丙烯最先进的工艺之一.本文开展了该反应器的稳态模拟与多稳态分析研究,对平稳生产、新牌号开发都有着重要的意义.利用Polymer Plus建立了更符合实际且适用于稳定性研究的气相卧式搅拌釜聚丙烯反应器非等温模型,以GPC数据进行聚丙烯反应网络的参数反演.通过灵敏度分析求解系统的多稳态解,通过推理分析的方式判断各个反应区域的稳定性,解决了该问题多稳态研究中的稳定性判断问题,并通过稳定性分析,从本质安全角度出发识别出适于操作的稳态点范围.     

化工过程稳定稳态点抗扰动能力定量分析方法

为了从源头上设计本质安全化的化工过程,研究人员提出多种本质安全化的设计方法和策略,先后开发了多种用来比较不同反应路径中有害物质潜在威胁的定量评价指数。本文将化工过程的稳定性作为一个重要因素来研究本质安全化的化工过程的设计方法,通过研究化工过程稳定的稳态解能够承受的扰动范围,提出抗扰动能力指数定量说明稳定解对于扰动的承受能力。本文通过分析厌氧发酵过程和甲基丙烯酸甲酯聚合过程,定量计算存在多稳态解区域的稳定解能够承受的扰动范围,这对于设计本质安全化的化工过程具有重要意义。     

TS法的改进及其在求解化工优化问题中的应用

TS算法属于现代优化算法,是局部领域搜索法的推广,常用于求解组合优化问题.利用TS法搜索过程的有向性和能够跳离局部最优解的特点,对其进行了改造,以适应求解连续变量化工优化问题.首先,根据化工优化问题变量的特性,提出了一种简便的邻域映射方案,并改进了迭代过程中自适应因子的下降函数;进一步分析对比了禁忌步数、自适应因子和初始解等参数对于优化结果的影响.然后通过算例和换热网络优化问题的求解,表明改造后的TS法在求解连续变量化工优化问题中的有效性,及其在化工优化领域的发展价值.     

炼油企业库存管理

以销售预测为依托,对市场需求不确定的炼油企业供应链的库存管理进行探索性研究.提出了炼油企业库存管理的策略、库存管理参数设计和算法,实际应用结果证明了该策略的合理性.     

基于案例推理的HAZOP分析自动化框架

危险与可操作性（HAZOP）分析是一种广泛应用于化学流程工业的危险分析方法。为克服现有的HAZOP分析专家系统在“非常规”分析方面的局限性,提出了基于案例推理（CBR）的HAZOP分析自动化方法,描述了案例库及案例结构,给出了案例搜索策略。为便于案例库的知识管理,开发了案例构造器。工业实例应用结果表明,基于CBR的HAZOP专家系统突破了现有HAZOP专家系统没有学习能力和不能进行“非常规”分析的技术瓶颈。