苯氯化反应精馏双目标控制系统设计

针对苯氯化反应精馏过程高纯度、高转化率控制要求,分析与氯化苯纯度和苯转化率相关的变量匹配关系,设计了2种双目标控制结构。CS-1是以反应段温差、灵敏板温度为被控变量的温度控制方案,通过增加流量扰动前馈补偿回路提高系统动态性能;CS-2采用了以塔釜氯化苯含量、进料比软测量模型输出为被控变量的成分控制方案。最后采用Aspen Dynamic建立动态流程模拟系统,验证控制方案的有效性。模拟结果表明,2种控制方案能有效抑制进料流量或成分扰动带来的进料苯转化率和产品氯化苯纯度变化。     

运用HYSYS对背包式反应精馏过程控制的仿真

利用化工模拟软件HYSYS对背包式反应与精馏苯氯化过程分别进行稳态和动态模拟,并在动态模拟的基础上,分析比较了3种不同控制策略在进料扰动情况下对苯氯化过程的控制效果.     

醋酸甲酯侧反应精馏过程的多变量预测控制

针对新型侧反应精馏集成技术生产醋酸甲酯的工艺生产过程,采用基于独立反应量的系统设计方法获取最佳的反应精馏集成结构与稳态模拟结果。针对最佳稳态工艺设计结构,在传统控制回路的设计基础上,进行醋酸甲酯质量分数与灵敏板温度多变量模型预测控制模块设计,并通过在Aspen流程模拟软件建立醋酸甲酯侧反应精馏动态流程模拟系统,验证控制方案的有效性。     

苯-甲苯分离节能新工艺

针对现苯-甲苯塔热集成工艺的不足,提出了苯-甲苯分离的双效热集成节能新工艺。采用化工模拟软件Aspen one V7.2,选取Peng-Robinson热力学模型,分别对苯-甲苯分离的传统精馏流程、苯-甲苯塔热集成精馏流程及苯-甲苯塔双效热集成精馏流程进行了模拟计算和分析。结果表明,在产品质量和收率相同的条件下,采用双效热集成精馏新工艺和现工业装置苯-甲苯热集成精馏工艺相比,其总加热量降低了13.4 MW,节能率40.22%,节能效果显著;所增加的甲苯塔第一效精馏塔操作真空度不高,塔顶蒸汽可采用空冷器冷却,其余设备和现有苯-甲苯塔热集成精馏工艺相同,装置改造投资少,容易推广实施。     

醋酸甲酯侧反应精馏过程的多变量动态控制

侧反应器与精馏塔的耦合结构与物料交换方式的灵活性,造成系统的自由度高、设计变量多,增加了该过程的稳态优化模拟和动态控制的难度。针对侧反应精馏过程(SRC)的平滑操作和自动控制问题,以醋酸甲酯工业生产过程为例,采用基于独立反应量的稳态设计方法获取最佳的反应精馏集成结构和操作参数,在此基础上设计了以产品成分调节变比值控制为主的多变量控制方案,并通过在Aspen流程模拟软件建立醋酸甲酯侧反应精馏动态流程模拟系统,验证控制方案的有效性。     

萃取精馏分离苯/环己烷共沸体系模拟与优化

以糠醛作为萃取剂分别使用常规萃取精馏、隔壁塔萃取精馏和差压热集成萃取精馏对苯和环己烷体系进行分离研究,使用流程模拟软件Aspen Plus V8.4进行模拟分析,对初步设计的三稳态流程,分别进行灵敏度分析,使用多目标遗传算法对过程进行整体优化以获得最优结构参数。结果表明,隔壁塔萃取精馏和差压热集成萃取精馏相对于常规萃取精馏所需再沸器热负荷可分别减小21.5%和15.7%。对三工艺流程进行经济性分析,发现与常规流程相比,隔壁塔萃取精馏的年总费用下降了6.0%,而差压热集成萃取精馏年总费用增加了50.8%,为萃取精馏分离苯/环己烷共沸体系工业化设计提供了理论依据和设计参考。     

甲醇双塔精馏流程的模拟与分析

应用ASPEN PLUS化工模拟系统中的RADFRAC塔精馏模块对甲醇双塔精馏过程进行模拟。分别讨论了操作回流比、进料位置、塔顶馏出量等参数对甲醇精馏过程的影响,获得了对高纯度甲醇精馏具有指导意义的相关工艺数据。模拟结果表明,该双塔流程生产出的精甲醇产品纯度高、水含量和乙醇含量低,并且该双塔模型能耗低,操作稳定、灵活。     

反应精馏隔壁塔制甲缩醛过程模拟与分析

甲缩醛(methylal)是一种重要的化工基本原料,广泛应用于化工中间体、溶剂、涂料及燃料添加剂等的生产中。目前,反应精馏技术是用于以甲醇和甲醛为原料制取甲缩醛的主要方法。利用Aspen Plus过程模拟软件模拟了常规的双进料甲缩醛反应精馏工艺流程,同时提出并模拟了反应精馏隔壁塔(RDWC)工艺制备甲缩醛的流程,通过对比来探究RDWC流程的优越性。结果表明,采用RDWC制备甲缩醛可避免中间组分在塔内的返混效应,同时可使年度总费用降低8.09%,显著提高过程的经济性。关键词:甲缩醛;反应精馏;反应精馏隔壁塔;优化设计;过程分析     

完全热集成变压精馏分离环己烷-正丙醇的模拟

基于环己烷和正丙醇二元共沸特性的分析,采用变压精馏对环己烷和正丙醇进行分离。为了实现变压精馏工艺的节能,提出完全热集成变压精馏工艺。利用化工流程模拟软件,以NRTL模型为物性计算方法对分离过程进行模拟。结果表明,变压精馏和完全热集成变压精馏均能实现环己烷和正丙醇的有效分离,两者质量分数均高于99. 5%。与变压精馏工艺相比,采用完全热集成变压精馏工艺,再沸器热负荷可节能32. 94%,冷凝器热负荷节能达35. 70%。     

带侧反应器反应精馏塔的苯氯化与氯苯精馏过程模拟研究

引入独立反应量概念建立了多侧线进料的带侧反应器的反应精馏塔平衡级模型,并运用Newton-Raphson法解该模型的MESH方程. 将该方法应用于苯氯化反应精馏过程模拟,模型具有很好的收敛效果. 在给定的模拟条件下,Cl2进料量为8 kmol/h时,产品氯化苯纯度达96.8%,最佳苯进料量为7.77 kmol/h. 模拟结果可用于指导苯氯化生产.     

基于流程模拟的化工故障检测技术

提出了一种使用MATLAB仿真工具箱Simulink与动态模拟软件Aspen Dynamics相互调用来实现化工过程监测的方法.该方法具有以下优点:Aspen Dynamics能够快速建立精确的动态模型,具有完善的物性数据库,同时可以方便根据实际的化工过程对模型进行调整;使用Simulink仿真工具箱可以实时采集数据作为模型输入,同时完成对数据的必要处理.为了检测方法的可行性,将其应用于一个虚拟精馏过程来检验监测效果,结果表明, 其可以实现对存在生产计划变更过程的故障监测和无生产计划变更过程中故障的监测.     

苯与十二烯烷基化悬浮床催化精馏塔的模拟

建立了苯与十二烯烷基化悬浮床催化精馏过程的动态平衡级模型,模型对过渡过程达到定态时的系统性能预测与定态实验数据和定态模拟结果吻合良好.利用模型模拟,就苯的进料位置、苯和混合烃进料流量的正向扰动对系统性能的影响进行了研究.结果表明：在给定条件下系统仅存在一个定态;反应段最后一块塔板是苯的最优进料位置;系统对于所施加量级的扰动是稳定的,其抗干扰能力很强.     

萃取精馏分离苯/环己烷共沸体系的控制策略

将常规萃取精馏、差压热耦合萃取精馏以及隔壁塔萃取精馏技术应用于以糠醛为萃取剂的苯和环己烷共沸物分离过程。在稳态模型的基础上,利用Aspen Dynamics软件进行控制研究,对三工艺流程提出了若干控制策略。结果表明,对于常规萃取精馏过程,再沸器热负荷与进料量比值控制结构在降低控制过程超调量方面表现出明显优势;对于差压热耦合萃取精馏过程,带有压力-补偿控温策略的方案控制效果更佳;而对于隔壁塔,则选择了无隔板下方气液分离比控制的结构来作为较优的控制策略。     

基于共同趋势模型的非平稳过程在线监控

对于非平稳过程监控,传统的基于数据平稳假设的多元统计过程控制方法是不适用的。针对上述问题,提出了一种基于共同趋势模型的非平稳过程监控方法。共同趋势模型从存在协整关系的非平稳多元变量中辨识出共同因子,将各非平稳过程变量分解成非平稳的共同趋势成分与平稳成分之和的形式。不同于现有的基于协整模型的非平稳过程监控方法,共同趋势模型能够获取各非平稳变量中的平稳成分,消除非平稳共同因子的影响并体现变量间全部的动态均衡关系。将对非平稳过程的监控变为应用共同趋势模型,分解得到各非平稳过程变量中的平稳成分,然后应用传统的多元统计方法,估计平稳成分的统计量及相应的控制限进行监测。石油蒸馏过程监控的实例研究结果表明,所提出的方法比基于协整新息变量的方法具有更可靠的监控效果。     

Design and control of the ethyl benzene process

The ethyl benzene (EB) process involves the reaction of benzene with ethylene to form the desired EB product. However, ethylene can also react with EB to form an undesired product of di‐ethyl benzene (DEB) if reactor temperatures or ethylene concentrations are high. An unusual feature of the EB process is the ability to recycle “to extinction” all the DEB formed in the reactor (no net DEB product produced), since DEB reacts with benzene to form EB. Since DEB is the highest‐boiling component in the system, it comes out the bottom of the two distillation columns, so there is little energy penalty in having a large DEB recycle. Recycling benzene is more expensive because it goes overhead in the first distillation column. The economic optimum steady‐state design is developed that minimizes total annual cost (capital and energy). An effective plantwide control structure is also developed. © 2010 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 2011     

高纯乙腈连续精制工艺及计算机智能控制系统设计与应用

设计了高纯度乙腈连续精制工艺流程,应用先进的计算机监控技术与智能控制技术实现过程的实时监测与自动控制。工艺应用变压、共沸、精馏等技术,有效地解决了产品纯度和收率低等难题,计算机监控系统由S7-300 PLC、IPC及iFIX加以构建,针对大惯性、大时滞对象,采用自适应模糊-Smith智能控制策略来提高系统稳态精度与自适应能力。工业应用表明,过程运行稳定、系统实时性强、控制精度高、产品质量高、经济效益显著。     

A comparative study on the recovery of 1,2-dichloroethane and the removal of benzene contained in the byproducts of VCM process

A comparative study has been performed to compare initial investment costs and operation costs for two different process configurations. The two processes were used to recover 1,2-dichloroethane (EDC) and to remove benzene contained in the byproducts of the vinyl chloride monomer (VCM) process. The objectives of this process were to recover 70% of EDC contained in the byproducts and to reduce the benzene content below 0.7 wt%. The first process configuration for comparison is a conventional distillation column that consists of upper and lower columns. The other process configuration is an extractive distillation process that uses Normal Formyl Morpholine (NFM) as a solvent to remove benzene. The conventional distillation process which consists of upper and lower distillation columns was superior to the extractive distillation process, which used a solvent, in the aspects of the initial investment and annual operating cost.     

乳酸提纯新工艺动态建模仿真和控制系统设计

基于非平衡级和拟均相假设,建立了乳酸提纯反应精馏新工艺实验装置的动态机理模型.通过改进的数值计算方法提高了模型的求解效率,设计并实现了包含物性估算系统的模型仿真平台,以促进新工艺的工业化应用.利用仿真平台对新工艺装置进行了动态特性分析,在此基础上设计了两种单端质量控制方案:直接物料平衡和间接物料平衡方案.在不同类型和幅度的过程扰动下,分析比较了两种控制方案的调节性能.结果表明直接物料平衡方案控制品质优于间接物料平衡方案,可在不同扰动情况下满足过程的产品质量和转化率的联合控制要求.非平衡级动态机理模型能够反映反应精馏过程的动态特性,分析发现反应精馏过程有着独特的过程特性,基于机理模型的仿真平台是分析反应精馏特性的有效工具.     

基于ZigBee的棉织物丝光碱浓度监控系统设计

针对棉织物丝光过程中对碱液浓度监控的实时性要求,提出了一种基于ZigBee技术的织物丝碱液浓度实时监控系统,给出了系统网络结构、传感器节点和系统主节点电路,设计了网络协议、主从节点流程。系统运行结果表明:该系统具有低成本、结构简单、抗干扰、工作可靠等特点。为纺织生产前处理工艺提供了一种新的监控技术。