环境影响最小化的化工过程综合

将环境影响最小化集成到化工过程综合中 ,不仅对于环境保护 ,而且对于过程技术本身都是目前紧迫的任务 .从过程系统工程的观点对环境影响最小化的化工过程综合进行了全面文献调研和综述 ,在简介环境影响最小化的一般原则以及过程综合变迁的基础上重点论述了过程综合中影响最为深远的 3个方面即反应路径综合、环境影响评价和过程集成技术 ,最后得出一般性的结论 ,以期作为化工系统工程发展的方向     

化工过程本质安全原理及应用的研究进展

开发本质安全的化工过程，是从本质上解决化工过程安全问题的途径，对避免重大化工安全事故具有重要意义。针对化工过程本质安全原理及应用进行了全面的分析和总结，重点从本质安全及其原理，本质安全原理的应用等方面进行了详细阐述，得出化工过程本质安全主要的发展方向有：化工过程生命周期中优先选择提升本质安全的方案，将本质安全原理转化为可操作性强的系统性规则，有利于实现本质安全设计；通过深入研究过程失效机理和综合评定方法，权衡本质安全原理之间的利弊，为本质安全原理的综合应用提供支持。     

集成模糊安全评价的反应路径综合

为在过程早期获取本质安全性较好的反应路径,将模糊安全评价集成于反应路径综合形成有效方法。根据反应路径综合阶段信息选择指标,通过设定指标的隶属度函数,建立模糊推理系统,且应用层次分析法（analytic hierarchy process,AHP）求得指标的权重因子,形成了模糊评价方法。为消除中间变量的影响,分别建立单、双输入变量的模糊推理系统。将它集成于反应路径综合,通过原料筛选规则,模糊安全评价,建立以安全为目标的优化模型,求解得到优良的反应路径组合。应用于萘甲胺反应路径综合实例,定量得到了反应路径及其目标函数值,并对两种模糊系统的综合结果进行了比较。     

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。     

基于模糊HSE评价的多目标反应路径综合方法

为在过程早期获取HSE综合性质优良的反应路径,提出了基于模糊HSE评价的多目标反应路径综合方法。全面考虑HSE因素,形成了HSE指标结构,通过设定指标的隶属度函数,建立模糊推理系统,应用层次分析法（analytic hierarchy process,AHP）确定指标的权重因子,形成了模糊HSE评价方法。基于模糊HSE评价体系,建立以安全、环境和健康为目标函数的多目标优化模型,求解得到优良的反应路径组合。应用于萘甲胺反应路径综合实例,定量得到了反应路径及其HSE目标函数值,为过程早期的路径优选提供定量数据。     

化工过程模糊安全评价及其在过程开发中的应用

针对化工过程本质安全进行了分析和总结,重点对过程安全评价进行了详细阐述,得出化工过程本质安全评价主要的改进措施有:化工生产过程中优先选择改进过程安全的方案;建立操作性强的综合性评价方法;综合考虑HSE影响的分析评价途径,着重介绍了模糊评价方法的基本步骤;通过本质安全与过程综合方法的分层次集成,建立指导过程本质安全决策的系统性方法。     

石油化工过程本质评价技术探讨

开发本质安全的化工过程,是从本质上解决化工过程安全问题的途径,对避免重大化工安全事故具有重要意义。介绍了本质安全指标方法的研究现状,对各类方法的基本原理及特点进行了阐述,通过系统地分析比较所有本质安全指标方法的适用阶段、评价范围和特点,总结了本质安全指标方法的演变脉络,综合评述了本质安全指标方法未来的发展前景。     

换热网络多目标综合优化算法研究进展

资源和能源的可持续发展使得换热网络综合不仅要考虑经济性,同时要满足柔性、可靠性、可操作性和环境影响度等指标的要求。目前,换热网络多目标综合的研究有了初步进展并引起了广泛关注。本文阐述了进行换热网络多目标综合的必要性并总结了相关研究。重点对常用的多目标优化算法作了总结和对比,综述了其在换热网络多目标优化设计中的应用进展。研究表明,传统多目标算法越来越无法满足复杂模型的求解,而多目标进化算法可以很好地求解换热网络综合多目标优化问题,其中NSGA-Ⅱ算法是目前应用最广的有效算法。提出尝试NSGA-Ⅱ等多目标进化算法,基于超结构建立包括经济性、柔性、可靠性、可操作性和环境影响度等在内的换热网络多目标综合模型,给出Pareto最优解集合供决策者选择是未来的研究方向。     

反应器网络多目标综合优化

通过反应系统综合优化获得经济效益好、对环境友好的反应系统是大多化工厂提高全流程整体经济和环境性能的重要手段。反应器网络综合优化方法主要包括可得区法、导数分析法、超结构优化法、目标类法、经验推断法和分布参数法等,然而却很少有文献报道对反应器网络进行多目标综合优化。由于过程中往往存在多个相互冲突的目标函数,所以仅仅依靠单目标对反应器网络进行综合优化已显得不合适。本文采用分布参数法建立多目标优化模型,目标函数为经济最大化和环境影响最小,并采用非支配排序基因算法(NSGA-Ⅱ)进行优化得到Pareto最优解集。     

化工过程本质安全评估方法研究进展与展望

可持续性发展已经成为社会、生态和经济发展的关键。可持续制造的发展道路需要平衡环境、社会和经济各方面。本质安全设计是减少风险、实现化学工业可持续发展的最有效的方法之一,本质安全设计可以永久性地消除或减少化工过程中涉及的危害。本文综述了本质安全的历史发展、本质安全四大原则的概念、本质安全四大原则应用的使用潜力、本质安全设计评估工具,并系统介绍了本质安全设计评估方法的研究进展和存在的问题,包括基于参数的得分索引本质安全方法、基于参数的数值索引本质安全方法、基于图示的本质安全方法、基于风险分析的本质安全方法和基于多目标评价的本质安全方法,分析比较了各种方法的优缺点,并对本质安全评估方法的未来发展和完善提出了一些见解。     

硼酸三甲酯合成以及制备研究进展

硼酸三甲酯是众多含硼化合物中一种比较重要的有机酯,广泛用于各个行业,但是目前的生产工艺在产率及环境污染等方面存在较大问题。本文主要介绍了几种硼酸三甲酯合成工艺,如直接合成、催化合成、硼氧化物作原料合成、硼的卤化物为原料制取硼酸三甲酯等和一些其他合成工艺方法。介绍了硼酸三甲酯的萃取精馏、恒沸精馏和盐析的提纯分离方法,分析各种工艺优缺点。提出了今后研究硼酸三甲酯合成重点要放在直接合成和固定床催化合成上,筛选出较好萃取剂和盐析剂,采用萃取精馏和盐析方法联合提纯分离。     

基于多目标模糊优选理论的化合物环境影响指数确定及应用

Environment impact (EI) is a multi- decision-making, multi-objective and multi-criteria system with uncertainties and ambiguities, and environment impact index (EII) of a chemical compound is difficult to calculate appropriately with traditional methods. In this paper, fuzzy optimal selection theory based on the concept of relative importance degree is adopted to determine relativity of the degree of environment impact of chemical compounds as EII, and environment impact assessment (EIA) of a chemical process is done with values of compounds EII to select alternatives that cause less pollution to the environment. It is useful in further process optimization. The paper presents a practical application to the treatment of process condensate in a synthesis ammonia plant to illustrate the procedure, and the calculation result demonstrates the feasibility, practicability, and effectiveness of the suggested method.     

考虑本质安全的换热网络多目标优化

由于国内外重大化工事故的频发及化工行业节能降耗的需求日益迫切,研究本质更安全的换热网络多目标优化具有重要意义。采用评价指数的方法,对换热网络的本质安全易爆性、毒性、存量进行量化表征。采用数学规划法分别建立换热网络经济与本质安全易爆性、毒性、存量同步优化数学模型。采用归一化法构建经济和安全的目标函数。通过算例研究发现,考虑易爆性,倾向于不易爆流股间换热,减少易爆流股换热次数;考虑毒性,倾向于减少有毒流股流经换热器的次数;考虑存量倾向于减少换热网络的总存量。最后综合考虑易爆性、毒性、存量作为安全指标与经济同步优化,通过算例研究表明,多目标优化的最优换热网络在很大程度上取决于经济权重的选取。     

Investigating the use of path flow indicators as optimization drivers in batch process retrofitting

Improvement of batch processes has gained much attention in industry due to the competitive market and stricter environmental legislation. This paper focuses on a process flowsheet decomposition based methodology resulting in path flow indicators which are able to highlight process alternatives with an improved performance. The novel aspects introduced in this methodology are the implementation of a new path flow indicator category that focuses on unit occupancy time and the multi-objective process assessment in order to reveal sustainable retrofitting actions. Furthermore, the retrofit alternatives are not only classified according to the diverse objective functions but also to the differences observed in the path flow indicator matrix of the generated retrofit alternatives compared to the base case. This classification enables a more detailed analysis of the retrofit alternative impact and illustrates the potential of path flow indicators as optimization drivers. The methodology is exemplified in an industrial batch process case study.