催化重整反应器的模拟研究

按照集总理论划分原则,在前人研究基础上,改进了13集总催化重整反应模型。改进后的模型将重整物料分为C6、C7和C8~ ,每一个碳数的化合物又划分为正构烷烃、异构烷烃、环烷烃和芳烃4个集总,裂化产物C5~-作为一个集总。集总组分之间主要发生加氢裂化、烷烃异构化、烷烃环化和环烃芳化反应,根据各个反应动力学模型和重整反应器数学模型编制了模拟计算软件。该软件较简便准确地预测了重整产物组成、重整反应器温降和汽油辛烷值。     

神经预测和模糊推理在催化重整优化控制中的应用

过程控制的对象有些是复杂非线必系统，其控制依赖于的智能经验，它们是仅靠常规控制策略难以完成的。本文采用神经学习机制和模糊推理成思想来实现这类控制顺器，而我们提出的一种隐节点校正学习算法保证了这思想的实现以此思想为基础的优化控制系统已试运行在广东茂名石化公司二得整装置上，初步的记录数据表达主方案是可行的。     

基于分子矩阵的炼油过程物流组成表达及转换

分子模拟用于炼油生产的建模和优化能比传统集总方法提供更多分子信息。用以烃类同系物为基础的分子矩阵描述炼油过程中的各种物流,提出一种用于物流物性和分子组成的转换方法,据此可对炼油过程建立分子模型,并将过程分子模型与全厂优化相结合。每个过程的建模都要用到相关物流的分子矩阵,分子矩阵可由物流的物性关联得到,本文将阐述如何实现物流的分子矩阵和物性之间的转化。     

基于HYSYS的催化重整流程模拟及其应用

选取催化重整18集总31反应集总动力学模型,以流程模拟软件HYSYS为工具,建立了催化重整过程稳态模型。将模型参数估计问题转化为优化问题,在MATLAB中使用ActiveX技术调用HYSYS模型,利用Marquardt算法对模型进行参数估计,并利用工业数据对模型进行了验证。基于HYSYS稳态模型对催化重整过程进行了灵敏度分析,得出操作参数、进料性质和产品指标之间的关系,仿真结果与理论分析一致,从而能够对催化重整过程的监控和优化提供指导。     

催化重整全流程动态仿真

研究催化重整是石油炼制过程中复杂的工艺流程,为提高系统的稳定性和精度,针对过程进行动态仿真研究,将反应器、加热炉、分离罐作为单位操作工段,建立23元集总模型,保证模型精度较高,解决了求解时无限多个微分方程才能模拟反应过程的难题,并且采用LM法优化目标函数,使用部分迭代法中的龙格一库塔法(RK)计算求解。所建立的模型,正确反映单元的动态特性,从而为催化重整过程的设计、预测和优化提供有益的支持。     

气体在水中扩散过程的分子模拟

用分子动力学(MD)模拟法模拟正则系综下氧气、甲烷等4种气体,在水中的扩散过程.计算扩散系数采用微分--区限变分法.结果表明:水分子数目相同下计算不同分子数气体的扩散系数差别较大.与氨基酸相比,其扩散系数模拟值并不总是随着浓度的增加而减小,而是先增大后减小.4种气体在水中的扩散系数与文献值相对比,模拟结果与实验结果吻合较好.研究结果表明采用分子模拟手段可以获得具有工业应用价值的扩散系数,从而有助于计算传质学的发展.     

煤焦油分离过程模拟与优化

利用计算机模拟和优化手段,应用Aspen Plus模拟软件,采用严格热力学分析计算方法,建立了煤焦油分离的3个主要流程(IRH、考伯斯、吕特格式)。采用UNIQ-RK方程以表征复杂的焦油体系的汽-液平衡,通过对塔板数、进料位置、回流比和侧线采出位置对能耗和分离效果影响的灵敏度分析确定最终工艺参数。在相同的设计基础和要求下,从分离效果和能耗方面对3种分离工艺进行比较,得到最优工艺流程。模拟结果对工业过程的设计和改造具有一定的指导意义。     

反应精馏制备碳酸二乙酯的过程模拟与优化

碳酸二乙酯(Diethyl carbonate,DEC)是一种绿色环保的化工产品,用途广泛,具有良好的工业应用价值。为避免传统工艺副产物多、产物难分离等问题,采用碳酸丙烯酯一步法合成碳酸二乙酯,并将反应精馏技术应用于碳酸丙烯酯与乙醇酯交换反应生产碳酸二乙酯工艺中。以乙醇钠为催化剂条件下碳酸丙烯酯酯交换反应动力学为基础,应用Aspen Plus软件对反应精馏过程进行模拟,分别探讨了反应精馏塔精馏段、反应段和提馏段理论板数、醇酯进料比、操作回流比和塔顶采出进料摩尔比对碳酸丙烯酯转化率的影响,从而确定适宜的工艺条件:反应精馏塔的精馏段、反应段、提馏段理论板数分别为2、8、8:醇酯比为8;操作回流比R为6.7;塔顶采出进料摩尔比为0.71。在此工艺条件下碳酸丙烯酯的转化率为79.54%。模拟结果对反应精馏合成碳酸二乙酯的工艺设计和过程优化具有重要指导意义。     

间歇精馏过程模拟优化研究进展

该文讨论了描述间歇精馏过程的严格模型及其基础上的各种简化模型,包括简捷模型、分段模型、半严格模型和降阶模型。总结了求解刚性微分方程的各种方法,其中各类BDF方法在解刚性方程时效果较好。分析比较了优化间歇精馏过程的两种方法以及综合优化问题的两种方法—二层法和SA法。     

基于结晶过程的分子动理论优化算法

针对分子动理论优化算法(KMTOA)存在易陷入局部最优、寻优精度低等问题,提出一种基于结晶过程的分子动理论优化算法(C-KMTOA)。该算法通过模拟结晶过程设计了一种分离算子,该算子将种群分为最优个体、优秀个体、较差个体三个子群,并通过引导操作使较差个体向优秀个体附近移动、优秀个体向最优个体附近移动,从而使搜索范围快速缩小到最优解附近。实验结果表明,该算法在优化精度、动态性能等方面均优于GA、DE、QPSO和KMTOA。     

催化重整在线计算模型的研究

催化重整装置先进控制技术的发展,迫切需要开发出催化重整在线计算模型。本文在Smith三集总模型的基础上,将氢气和液化气合并为一个集总,建立了催化重整四集总模型。根据在线模型的实时性特点,用LevenBerg-Marquardt法和韦氏特征方向法求解模型参数。计算结果表明,该模型可以模拟重整装置的生产状况,预测重整产品的收率和辛烷值。     

催化重整装置原料优化对反应收率和能耗的影响研究

催化重整装置原料中的碳六链烷烃(C6链烷烃)环化脱氢生成芳烃的反应速率很慢、转化率也很低,很容易发生异构化反应和加氢裂化反应,对重整装置的目标产品贡献很小,另外还会增加装置的能量消耗,因此碳六链烷烃不是理想的重整进料组分。通过调整重整装置预处理分馏塔的操作,可以控制重整原料的初馏点,尽可能减少原料中C6链烷烃的含量。本文利用KBC公司的Petro-SIM软件对某炼厂的重整装置建立了反应机理模型,研究改变重整进料C6链烷烃含量后,装置收率、操作条件和能耗的变化情况。研究结果显示,将加氢预处理的分离塔塔底温度提高6℃、重整进料的初馏点提高4.3℃,C5以上的液体收率能够提高0.75%,多产汽油0.9 ton/h,装置的总体能耗下降3260 MJ/h,取得了较好的效果。     

重整机理模型在生产计划中的应用研究

炼油厂在安排全厂生产计划时,一般依据装置的经验数据来安排生产。本文用重整模拟软件为生产计划提供Delta-Base数据,探讨重整机理模型在生产计划安排生产中的应用。研究结果表明,重整机理模型能够为生产计划提供合理而可靠的Delta-Base数据。     

A systematic modelling and simulation approach for JIT performance optimisation

Robust computer aided simulation and modelling tools help to visualise, analyse and optimise complex production processes with a reasonable amount of time and investment. A review of the literature shows that simulation and modelling have not been extensively applied in just-in-time (JIT) manufacturing environments. Also there remains a lack of a comprehensive mechanism to identify the most significant JIT drivers for the purpose of system process optimisation. The prime objective of this study is to close this gap by applying computer based simulation tools and linear mathematical modelling to identify the impact of selected key JIT parameters on performance in an automotive component-manufacturing environment. Research shows that variables such as inconsistent task distribution, variation on operator performance, misconception of total quality management philosophy and lack of set-up time elimination plans disrupt ideal JIT production. In this study, ProModel simulation and modelling software is used to model and simulate different experimental scenarios in order to understand and quantify the impact of selected input key JIT variables on objective functions (i.e. process time and takt time). The outcome is a robust mathematical model that highlights the significance of JIT drivers in the manually operated mixed-model assembly lines.     

Dynamic modeling and optimization of an industrial fluid catalytic cracker

Fluid Catalytic Cracking (FCC) is an important process which is used to convert heavy petroleum fractions into more valuable lighter products. In this work, the FCC process consists of the reactor, the regenerator and the fractionation units. Modeling is challenging due to the complex reaction chemistry and the interactions among the different process units. The reaction medium is modeled by the method of discrete lumping that uses narrow fractions. As a result, the number of discrete lumps (or pseudo-components) to model the process increases and this enables better prediction of fractionation products. For the reactor, we present a new kinetic model that includes a yield function for the cracking products. Kinetic constants and heat of cracking are correlated with the average boiling point of the pseudo-components. These correlations are next used in the development of first-principles models for the riser and the regenerator units. In addition, an empirical model is constructed for the purpose of predicting the individual amounts of the fractionation products from the reactor's effluent. Using parameter estimation, model parameters are estimated from actual industrial data. Model predictions match the plant measurements closely. Simulation and optimization results show that the developed model offers significant potential for use in real-time optimization and control.     

聚合物分子量分布的多变量动态系统模型

为了解决聚合产品分子量分布控制的难题,将神经网络引入对其进行了无需任何系统内部先验知识的黑箱建模。所使用的神经网络是由B样条神经网络和非线性递归神经网络(DRNN)组合而成,并使用误差反传算法对网络进行训练和学习,从而建立了多变量动态系统的分子量分布模型。在模型建立中将控制变量与分布参数的函数关系利用非线性递归神经网络描述,分子量分布函数使用B样条神经网络表示,仿真研究结果证明该方法取得了预期的建模效果,具有一定的推广实用价值。     

自组装二十烷二羰基二-L-谷氨酸纳米管的分子模拟

为了洞察自组装二十烷二羰基二-L-谷氨酸(Eicosanedioyl—di—L—glutamic acid)EDGA球形螺旋纳米管微观结构，我们在大型计算机工作站SGI3800上，利用CERIUS2分子模拟软件，进行了计算机分子模拟。首先，根据EDGA分子在纳米管壁中的受力情况，确定了相当于二维周期边界条件的三维周期边界模型，由分子动力学构象搜索法寻找低能量的分子构象，进而运用分子力学、分子动力学交替进行的退火算法对EDGA单层膜聚集体进行模拟计算；结果得到分子两端基谷氨酸的构象不同的最低能量的分子构象，和螺旋与弯曲两种趋势同时存在的EDGA单层膜聚集体。模拟结果可以合理地描述自组装二十烷二羰基二-L-谷氨酸球形螺旋纳米管的一些结构特征。