高能化学激光多物理场耦合数值模拟

高能化学激光是利用大量化学物质的原子受激辐射产生发光现象,为了合理解析这种过程,构建了多物理模型耦合计算体系,所构建的数值模拟体系包含了流场-化学场计算模块、光场计算模块和热-结构计算模块。三种物理过程强烈的时间尺度反差给多物理场耦合计算带来了困难,因而提出了非同步多时间尺度耦合策略,使全三维、高分辨率大尺度化学激光的模拟成为可能,以氧碘化学激光为例,数值解析了超音速化学氧碘激光器流动、光场演变及腔镜系统内各光学元件在激光辐照下的热力学过程,计算结果能直接反映激光器包括功率和光束质量等最为重要的性能指标,是实现高能激光关键问题辨析和优化设计的重要工具。     

动态模拟技术与化学工程

介绍了化工过程动态模拟技术及相应软件的发展与应用状况 ,总结了动态模拟技术的最新进展。指出动态模拟技术应当与动态优化技术相结合 ,动态计算机网络管理将实现石油化工过程的连续实时优化 ,动态模拟技术将向工艺流程和生产方案的合成、能量系统集成、结合生态工业园区实例进行动态流程模拟等方向发展     

基于双碳目标的焦化化产回收全流程模拟与分析

在国家对碳达峰碳中和政策强力推进的背景下,焦化行业作为碳排放的重点来源,迫切需要进行节能减碳技术优化。以工业数据为基础,通过Aspen Plus模拟软件,建立了300万t/a焦化厂全流程模型,对传统焦化化产回收工艺和能量流焦化化产回收工艺进行全流程模拟。模拟结果显示,相对于传统工艺,能量流工艺循环冷却水、低温冷却水、低压蒸汽、管式炉煤气消耗分别减少了11.55%、9.35%、56.12%、12.97%;能量效率和[火用]效率分别提升了1.41个百分点、0.66个百分点,CO₂排放减少101868.29 t/a,若焦化行业全部进行能量流工艺优化,年可减少CO₂排放1600万t,整个焦化行业碳排放降低8.60%。     

化工过程大范围工况变化的工况迁移控制策略判定

化工过程出现大范围的工况变化时，复杂的迁移控制策略会带来一定的操作不确定性，因此需要对控制策略进行选择判定。考虑到直接估计工况变化过程生产指标变化量带来的判定误差，引入了中间变量，提出了基于中间变量的控制策略选择判定方法，并分析给出了构建中间变量的基本准则。进而通过对某实际乙烯精馏塔工况变化过程的仿真研究，说明了中间变量的引入能够很大程度地降低对生产指标的估计误差，验证了基于中间变量的控制策略选择判定方法的可用性。     

Supply chain risk identification using a HAZOP‐based approach

Risk management has become imperative for today's complex supply chains. Most approaches reported in the literature have been ad‐hoc and specific to certain risks; a general and comprehensive approach is lacking. To address this, we present a structured methodology for risk identification. Supply chain networks are in many ways similar to chemical plants, therefore well‐established methods and concepts from chemical process risk management can be adapted to supply chains. Drawing from this analogy, we propose to represent supply chain structure and operations using flow and work‐flow diagrams, equivalent to process flow diagrams (PFDs) and operating procedures. Following the HAZard and OPerability (HAZOP) analysis method common in process safety, risk identification can be performed by systematically generating deviations in different supply chain parameters and identifying their possible causes, consequences, safeguards, and mitigating actions. The application and benefits of the proposed approach are demonstrated using a refinery supply chain case study. © 2009 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 2009     

炼钢厂系统的运行原则与调控策略

炼钢厂系统是钢铁制造过程系统的一个重要子系统，其制造过程的复杂性、过程控制的艰巨性是钢铁制造过程多维物质流管制最集中的体现. 炼钢区段的优化与控制是钢铁制造过程系统运行控制的关键. 在总结以往炼钢厂物质流管制研究工作的基础上，从理性角度对炼钢厂系统的运行与控制进行探索，归纳出炼钢厂系统运行优化的逻辑与实现关系，并对转炉炼钢厂系统调控策略进行补充，阐述了炼钢系厂统运行优化的层次与指导策略.     

化学生物絮凝工艺处理城市污水的试验研究

试验采用化学生物絮凝工艺处理上海市低浓度城市污水，分析不同聚合氯化铝铁(PAFC)投加量条件下的污染物去除效果．探讨化学生物絮凝工艺的反应实质。平行对比试验结果显示：化学生物絮凝工艺是一种化学和生物协同作用深度集成的污水强化一级处理工艺，在相同加药量条件下，该工艺对污染物的去除效果显著优于化学强化一级处理工艺；在总水力停留时间2h，污泥回流比33％，聚丙烯酰胺(PAM)投加质量浓度0．5mg／L，化学生物絮凝池各廊道的DO值分别为1．9．3．2mg／L、1．3～2．5mg／L和0．3-1．5mg／L的条件下，液体PAFC投加质量浓度为70mg／L(Al2O3 10．8％．Fe2O31．8％)时，化学生物絮凝工艺的出水CODcrTP、SS和NH3浓度满足城市污水综合排放二级标准。     

模式切换类经济预测控制切换时间在线估计

针对一类非线性仿射系统，提出一种在线估计切换时间的经济模型预测控制算法，并将其拓展到长周期控制过程中。有限时间内，将切换时间作为变量实时更新估计，确定最优的切换操作点，以保证每一时刻都可以在控制目标可达的前提下经济性能最优，避免了传统切换经济预测控制策略可能出现的控制目标不可达或经济性能较差的情况。进一步，将该策略作为单周期应用到长周期优化控制过程中，当系统受到扰动时，开始一个新的优化控制周期，实现优化模式与控制模式的灵活切换，同时可以及时应对扰动的出现。该策略保证系统的综合性能最优，仿真结果证明了方法的有效性。     

Aspen HYSYS对胺法脱碳再生工艺模拟的适用性

为分析Aspen HYSYS软件模拟的可靠度,进一步确定HYSYS软件在胺法脱碳再生工艺中的适用性,基于自主设计搭建的胺法脱碳中试试验装置,建立相应的HYSYS软件稳态仿真模型,对不同原料气气质、胺液流量、胺液配方、再生压力、再生温度下的胺液解吸率及再生能耗进行模拟、误差计算,分析HYSYS软件在胺法脱碳再生工艺中的适用性。研究结果表明,利用HYSYS软件模拟胺法脱碳过程中的再生工艺时,模拟结果随工艺参数的变化规律与试验结果总体保持一致,除个别不利于再生的工艺参数外,HYSYS软件的模拟适用性均较好;HYSYS软件中影响再生效果的5个工艺参数对模拟适用性影响较大的是再生压力,MDEA+MEA和TEA+MEA两种不同配方影响较小。另外,对再生能耗模拟误差影响较大的是再生温度,在一定塔底压力下,再生温度存在一个转折点,高于该温度时,再生能耗大幅度增加。本次验证过程中,再生温度115℃左右为一个转折点,但HYSYS软件的总体模拟能耗适应性均较差。     

两步法甲醇制丙烯过程全流程模拟与优化

使用Aspen Plus软件平台,通过用户自定义模块方法,对简化的两步法甲醇制丙烯(MTP)工艺流程包括反应工段、压缩工段和分离精制工段进行了全流程稳态模拟.通过动力学集总模型建立了用户自定义反应模块,模拟了MTP三段绝热固定床反应器内反应物轴向温度分布和浓度分布.通过用户自定义模块与其他内置模块的衔接,嵌入了自定义动...     

流程模拟在合成甲烷反应中的应用

在一定的条件下,用水蒸气与含有CO和H2的混合气体反应,制取CH4。使用PRO/Ⅱ流程模拟软件对合成甲烷反应进行流程模拟,在经过设计流程图、添加组分与数据输入、运行程序、数据输出步骤之后,得出的结果与实际生产基本吻合。与传统的方法相比,其具有节省资金、节省时间、准确高效的优点。     

基于Aspen Plus的桦甸式油页岩干馏工艺系统模拟

引言油页岩是一种富含有机质、具有微细层理、可燃烧的细粒沉积岩,油页岩作为能源资源,既可以干馏炼油也可以燃烧发电。油页岩储量丰富,截至2005年底,37个国家油页岩探明总储量折算     

淤浆法聚乙烯CX工艺及其催化剂研究进展

日本三井油化公司研发的淤浆法聚乙烯CX工艺控制技术先进,流程布局合理,牌号切换快捷,是应用广泛的聚乙烯生产工艺之一,主要用于生产高密度聚乙烯。介绍CX工艺流程,对日本三井油化公司开发的PZ和RZ系列催化剂、中国石化北京化工研究院研发的BCH和BCE系列催化剂、辽宁向阳科化集团开发的XY-H系列催化剂、中国石化石油化工科学研究院研发的NT-1催化剂以及中国石油自主研发的PSE-101催化剂等常用的CX工艺聚乙烯催化剂进行综述,对我国CX工艺聚乙烯催化剂的研究和应用提出建议。     

淬火过程流动与传递现象数值模拟

根据淬火过程中多相流动与传热的特点,提出了简化模型。基于两相流体动力学及流固耦合传热建立了流动与传热方程。推导出了计算模型并结合大型软件Fluent进行了用户子程序（UDF）设计,利用此方法对影响流动与沸腾传热的几个因素进行了数值研究,数值计算结果与理论分析吻合。最后对金属铝块的淬火过程进行了计算,计算得到的金属表面测点温度随时间变化历程与文献中实验数据误差在15%以下,表明计算方法可行并且把握了物理过程的本质。     

A hybrid numerical‐symbolic solving strategy for equation‐oriented process simulation and optimization

The equation‐oriented (EO) and sequential modular (SM) methods are two typical approaches for numerical process simulation and optimization. For a large‐scale system, the EO method usually suffers from difficulties in variable initialization. The SM method, conversely, can suffer from slow convergence and requires experience in choosing appropriate tear variables. In this article, a novel strategy combining numerical and symbolic approaches is proposed for solving process systems represented by polynomials. First, a digraph method is developed to identify the subset of equations that should be solved simultaneously. Then, a symbolic computation method based on Gröbner basis is proposed to reformulate the simultaneous equations as a completely sequential model with a triangular structure. Last, the reformulated model is solved sequentially without any iterative tearing process. The case studies show that the proposed strategy can significantly improve the solving efficiency and robustness for process simulation and optimization. © 2017 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 63: 2764–2780, 2017     

臭氧催化氧化反应器模拟与分析

臭氧催化氧化法是一种高效的污水处理技术,是目前污水高级处理的主要手段之一。传统的建模方法无法研究反应器内污水浓度的时空分布和操作条件对反应器的影响,本研究利用计算流体力学（CFD）,耦合多孔介质流动与传质和化学反应动力学多物理场模型,研究臭氧催化氧化过程中目标污染物浓度随时间和空间的分布情况,计算结果与实验结果有良好的一致性。进一步研究臭氧浓度和流量、循环水流量、催化剂层高度、催化剂颗粒大小等对臭氧催化氧化处理废水效率的影响,评估出最优的实验方案。结果表明,在不改变当前反应器主体结构的情况下,最优的操作条件是：臭氧浓度30～40mg/L,臭氧进口流量40～60mL/min,循环水量200～250mL/min,催化剂层填充高度600～800mm,催化剂颗粒半径大小为2mm。该研究有助于理解、设计和优化污水处理反应器。     

甲烷催化燃烧反应工艺研究进展

甲烷催化燃烧是一种清洁高效的甲烷燃烧技术,在节能减排中具有重要的应用价值。从催化剂、反应工艺和过程强化等方面对近年来甲烷催化燃烧技术进行综述,重点介绍颗粒催化剂固定床反应工艺、整体式催化剂反应工艺、流化床反应工艺和吸放热耦合反应工艺研究进展。用于固定床反应器的颗粒催化剂主要为负载型贵金属催化剂和非贵金属氧化物催化剂。贵金属催化剂活性好,起燃温度低,适合低浓度甲烷的催化燃烧。非贵金属氧化物催化剂耐高温性好,适合较高浓度甲烷燃烧体系。整体式催化剂的甲烷催化燃烧反应工艺中,最常用的是蜂窝陶瓷和金属合金等整体式催化剂的多段式催化燃烧反应器的设计。设计直接采用多段式整体催化剂,催化剂的位置不同,发挥的催化作用也不同。流化床催化燃烧装置具有燃烧过程接触面积广、热容量大和换热效率高等特点,可有效避免传统的固定床催化燃烧反应工艺存在的问题,非常适合应用于低浓度甲烷的催化燃烧过程。利用甲烷催化燃烧强放热的特点,将催化燃烧产生的热量进行时间或空间的耦合,可以开发出吸-放热耦合反应工艺。其中,固定床催化反应器中的流向变换强制周期操作作为一种高效的过程强化技术,在节约反应器成本的同时,可以提高反应热量的利用率。     

浅谈氯化工艺的危险与氯化生产的安全管理

化工行业具有易燃易爆、高温高压、有毒有害等特点,发生事放的概率高,且后果严重。氯化工是氯化反应的工艺,其广泛应用于生产日用品以及医药保健,但氯化生产工艺为高温放热反应,且原料具有燃爆危险,常用的氯化剂为剧毒化学品,尾气也含燃爆危险,所以提岛氯化工艺的安全意识与加强安全管理显得日益重要,本文从讨论如何提高氯化工艺的安全性,通过对几种常见的氯化生产——取代氯化、加成氯化、氧氯化的安全管理现状及安全问题的特殊性问题进行分析、归纳和总结,对危险事故进行模糊推理,从而改进其中的危险工艺。借鉴先进的安全管理模式,来选择合适的管理方法,改进氯化工企业安全管理的策略。     

Orchestration Requirements for Modular Process Plants in Chemical and Pharmaceutical Industries

The increased flexibility resulting from the modularization of process plants requires an advanced strategy to supervise the distributed control systems (DCSs). The connection and coordination of multiple process equipment assemblies (PEAs) into a modular plant (MP) is called orchestration and conducted in a so‐called process orchestration layer (POL). Standardized interfaces enable a seamless integration of PEAs into an MP. Current process control systems do not yet meet all required features regarding to interfaces and possibility of import/export of different data structures. Several aspects are presented which shall be taken into account when designing a POL. The POL's several layers are described in detail, resulting especially in flexibility and reusability of modular plants.