基于分子矩阵的炼油过程全厂模拟与优化

利用物流分子矩阵对多个生产单元过程进行建模,将单元过程的分子矩阵模型和全厂模拟优化相结合,采用分解优化策略对原料、产品和操作参数等进行优化.分子矩阵为模拟优化提供了更详尽的信息,尤其加强了对环境影响和产品质量的考虑.结果表明分子信息有助于掌握物质在炼油过程中的变化情况,基于分子矩阵模型的优化可以在满足产品质量和环境要求的条件下最大程度地提高企业的效益.     

基于互信息的PCA方法及其在过程监测中的应用

主元分析(PCA)是一种经典的特征提取方法,已被广泛用于多变量统计过程监测,其算法的本质在于提取过程数据各变量之间的相关性。然而,传统PCA算法中定义的相关性矩阵局限于计算变量间的线性关系,无法衡量两个变量间相互依赖的强弱程度。为此,提出一种新的基于互信息的PCA方法(MIPCA)并将之应用于过程监测。与传统PCA所不同的是,MIPCA通过计算两两变量间的互信息来定义相关性,将原始相关性矩阵取而代之为互信息矩阵,并利用该互信息矩阵的特征向量实现对过程数据的特征提取。在此基础上,可以建立相应的统计监测模型。最后,通过实例验证MIPCA用于过程监测的可行性和有效性。     

工艺流程模拟计算中循环物流的处理方法

为改善含循环物流的化工流程模拟计算的收敛性,提高其从不含循环物流工艺过程过渡到添加有循环物流工艺过程时过渡过程的平稳性,提出一种处理含循环物流的模拟流程计算方法。该法引入虚拟循环回路,过渡过程平稳,不会对下次迭代计算过程造成较大冲击而导致迭代计算失败。尤其对于对循环计算初值比较敏感、嵌套多个循环的工艺计算过程,该方法步步铺垫,易于最终达到计算收敛。该法对优化的含多个循环物流的工艺流程的计算,能逐步平稳收敛。     

乙烯淤浆聚合过程的全联立模拟方法

针对Aspen Plus在乙烯淤浆聚合过程的回流工况中无法收敛的难题,提出建立乙烯淤浆聚合的联立方程模型。基于多活性位的Ziegler-Natta催化剂催化乙烯聚合的机理,依据矩方法理论建立乙烯聚合的过程模型。通过瞬时分子量分布方法,模拟计算了聚乙烯的分子量分布。针对PC-SAFT中的序贯求解模式,提出了基于数据驱动的物性计算方法,通过Kriging估计函数,建立了适用多个工况的、可联立求解的物性计算模型,非聚合物体系误差低于0.3%,聚合物体系误差控制在2%左右。联立方程模型的求解打破了传统的物性计算与流程计算的嵌套式求解模式,实现了真正全联立模拟求解。针对5个不同牌号工况,联立方程模型可以顺利收敛,模拟结果与Aspen计算结果进行了对比。乙烯淤浆聚合模型的全联立求解提高了模型的收敛性,各工况的模拟验证了Kriging函数的PC-SAFT模型的准确性和稳健性。     

ppar-α激动剂的虚拟筛选研究

通过虚拟筛选分子对接技术,利用sc-PDB数据库得到蛋白靶点的5类共晶结构。采用vina程序,基于建立的小分子数据库,分别对5类共晶结构进行对接计算。通过重对接过程,计算rmsd(均方根偏差值)来评估利用vina程序是否适用于该体系,通过构建诱饵化合物以及小分子与蛋白的相互作用分析来验证了模型的可靠程度。最终,利用该模型分别对5个靶点进行虚拟筛选,得到了效果较为理想的7个动剂分子,分析了分子和靶点蛋白的作用模式。     

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.     

基于镜像热源原理测定固体材料热物性的方法及应用

基于平行热线法结合镜像热源原理,提出了一种新的固体材料热物性参数测算模型,在热线法测试原理的基础上,以试样绝热边界为界线,设与真实热源对称位置处存在虚拟镜像热源,以此消除绝热边界造成的热积聚效应影响,测试时可不需再限制实验时间和试样厚度. 当相邻时刻材料的热物性参数计算结果大于判别准则时,引入镜像热源对计算温度进行修正. 为防止修正过程所用热物性参数对实验初期计算值的依赖,模型对实测温度进行两次修正. 以石棉板为研究对象,理论分析结合计算结果表明,两次修正结果不同,但差异不大,且第二次修正后各组热物性参数计算结果更稳定. 对石棉板、大理石、硼硅玻璃、硅砖等4种材料的薄板和厚板进行了热物性测定,结果与文献值较吻合,最大误差均小于5%,验证了本测定方法适用于薄板和厚板试样,有效提升了热线法测定精度,扩大了应用范围.     

催化裂解过程分子尺度反应动力学模型研究

以工业数据为基础,运用结构导向集总方法来构造烃分子,对催化裂解原料油进行了分子尺度上的Monte Carlo模拟.在深入研究催化裂解反应机理的基础上,以原料油模拟产生的分子矩阵作为反应物分子,将结构导向集总方法与Monte Carlo方法相结合,建立了催化裂解过程分子尺度的反应动力学模型.结果表明:Monte Carlo方法可以在分子尺度上实现对催化裂解原料较好的模拟,产品产率和汽油组成与实际值能较好地拟合.且随着虚拟分子数的增加,对原料油性质和反应结果的模拟计算精度提高;模型具有较好的适应性和外推性.     

分段法研究焦油析出动力学过程的探讨

COREX炉内加入的块煤会热解并析出焦油,焦油析出包含了热解缩聚反应及分子扩散的不同过程。考虑到在实验室高温条件下煤焦油的析出特点,提出块煤中焦油析出是一个集非等温与等温、化学反应与分子扩散于一体的过程。基于焦油析出初期、中期和后期的理化特点,分别建立了非等温的收缩核模型、一级热解反应模型和反Jander方程描述的分子扩散模型。由此三个模型得到的拟合结果与试验数据均呈现出良好的线性相关性,给出了不同控制过程的时间转换点,验证了模型的合理性。由拟合结果,分别计算了上述控制过程的热解速率常数krea、焦油分子扩散系数D、活化能Ea等动力学参数,为深入研究煤焦油析出过程的机理提供了必要的基础。分段法有很大的普适性,可以应用在其他过程的动力学研究中。     

调度事件驱动的石化物流仿真模型的建模方法

针对石化生产调度的需求,提出了调度事件驱动的物流仿真模型的建模方法,即根据调度事件把物流连续生产过程分解为不同的稳态过程,在此基础上建立物料、设备及它们的物流关系,从而把生产过程与调度事件关联起来,实现事件对模型的驱动.基于该方法建立的仿真系统由事件推进系统仿真,可以模拟生产方案切换和物料移动调度事件,以及设备故障等随机事件作用下的石化生产过程的进程,帮助调度人员预先评价调度方案,支持调度优化决策.     

A novel methodology in transforming bulk properties of refining streams into molecular information

Stricter and ever increasing environmental legislations and demand for higher quality products are the driving forces for the refiner in an attempt to characterise the refining streams on the molecular basis. The objective of this work is to develop a new methodology to interrelate the bulk properties and molecular information of the refining streams in order for refiners to look at the contribution of each molecular group on the properties of the refining streams.The molecular information of a particular refining stream is presented in the form of MTHS (molecular type homologous series) matrix representation [Peng, B., 1999. Molecular modelling of petroleum processes. Ph.D. Thesis, UMIST]. To enhance the accuracy and usability of the method, structural contribution of each isomer on various properties such as octane number, and reid vapour pressure, etc. are considered. Structural lumping rules are then applied to obtain the physical properties of each homologous series. Databases are set up for the properties and molecular information of typical refining streams. Automatic selection of sample matrices through linear combination is used to predict new composition matrices. The methodology is illustrated for refining streams with gasoline range hydrocarbons. The properties predicted based on the new methodology proves to be within 5-6% error range.     

FCC汽油降烯烃工艺及催化剂研究进展

针对国VI汽油标准大幅度降烯烃的需要及乙醇汽油对有机含氧化合物含量的严格要求,从分子炼油角度出发,按照烯烃碳数C_4、C_5～C_6、C_5～C_8的顺序分别介绍并分析催化裂化(FCC)汽油降烯烃后处理技术,包括MTBE生产、烷基化、醚化、异构化/芳构化工艺发展状况、优缺点与应用局限。由于乙醇汽油的推广,MTBE生产技术与轻汽油醚化技术将面临停产的困境与改造的挑战,而烷基化、异构化/芳构化等生产高辛烷值汽油组分的技术是更具潜力的FCC汽油降烯烃技术,将得到大力发展。此外,总结常用工业催化剂及其改性研究,并简述存在问题与发展方向,提出汽油组分比例优化、MTBE装置改造等建议与展望,为FCC汽油降烯烃工艺技术路线选择提供借鉴。     

重整汽油和催化汽油生产96#汽油的技术应用

利用重整汽油和催化汽油,生产密度（730～770） kg·m-3和10%馏程≤70 ℃的96#汽油。通过实验及实际生产表明,在炼油装置流程较短和没有高标号汽油生产装置的情况下,通过调整炼油装置操作和添加适量汽油抗爆剂甲基环戊二烯基三羰基锰(MMT),可以生产出高标号汽油。     

催化裂化装置回炼加氢石脑油对产品的影响

加氢石脑油作为催化裂化装置急冷油进入提升管进行回炼,对回炼加氢石脑油期间产品分布和产品性质有较为明显的影响。干气、液化气和柴油收率明显下降,汽油收率明显升高,汽油辛烷值和芳烃含量也呈下降趋势,稳定汽油有效烯烃含量明显降低,对醚化反应操作有较大的影响。通过分析催化裂化装置回炼加氢石脑油对产品分布和产品性质的影响,为未来生产调整提供数据参考。     

硫醚化脱除FCC汽油中硫醇和二烯烃研究进展

硫醚化技术作为同时脱除催化裂化汽油中硫醇和二烯烃的反应处理过程,在汽油加氢脱硫工艺的应用中,既可脱除硫醇和二烯烃,又可避免辛烷值的损失。综述了硫醚化反应的特点和机理,及其在FCC汽油精制中的工艺和催化剂应用进展,揭示了该技术目前已取得的成果和不足之处。     

大庆炼化公司100万t／a催化裂化装置节能措施与效果分析

介绍了大庆炼化公司100万t／a催化裂化装置的工艺技术概况及装置综合能耗由75．07KgEO／t降至68．37KgEO／t的节能改造措施及简要过程。结合装置改造后三年的运行情况,提出了下一步的节能措施和建议。     

A novel MINLP-based representation of the original complex model for predicting gasoline emissions

The Environmental Protection Agency (EPA) introduced Reformulated Gasoline (RFG) requirements as a measure to reduce emissions from gasoline-powered vehicles in certain geographic areas. As part of this effort, the EPA developed empirical models for predicting emissions as a function of gasoline properties and established statutory baseline emissions from a representative set of gasolines. All reformulated gasoline requires certification via this model, known as the Complex Model, and all refiners and importers calculate emissions performance reductions from the statutory baseline gasoline. The current representation of the Complex Model is extremely difficult to implement within refinery operations models or to use in combination with models for designer gasoline. RFG and boutique fuels are key driving forces in the North American refining industry.The RFG models introduce increasingly complex constraints with the major limitation that they are implicitly defined through a series of complicated disjunctions assembled by the EPA in the form of spreadsheets. This implicit and cumbersome representation of the emissions predictive models renders rigorous optimization and sensitivity analysis very difficult to address directly. In this paper, we discuss how the federal government requirements for reformulated gasoline can be restated as a set of mixed-integer nonlinear programming (MINLP) constraints with the aid of disjunctive programming techniques. We illustrate the use of this model with two simple example fuel blending problems.     

Applications of zeolites in petroleum refining

Zeolites, or more broadly molecular sieves, can be found in a majority of the major catalytic processes in today’s petroleum refinery. This paper provides an overview of the use of zeolite catalysts in today’s petroleum refineries, and emphasizes some of the newer refining applications including gasoline sulfur removal and dewaxing via isomerization. Zeolite catalysts are also finding new applications at the refinery–petrochemical complex interface. These applications will also be highlighted. This revised version was published online in June 2006 with corrections to the Cover Date.     

粗苯加氢精制工艺技术路线比较与选择

介绍了国内外粗苯精制的工艺技术路线,国外加氢精制主要工艺有:Axens法、Litol法、KK法;国内主要有:酸洗法、国产化加氢精制法。并对几种粗苯加氢精制和酸洗法工艺技术路线进行了比较、选择,提出技术路线选择的原则,指出新建装置应结合产品质量要求、建设投资情况和单位消耗指标等因素,按照选择原则,综合衡量,来确定工艺技术路线方案。     

灵活多效催化裂化工艺集总动力学模型

针对灵活多效催化裂化(FDFCC)工艺,以工业装置数据为基础建立了重油提升管催化裂化10集总和汽油提升管催化裂化7集总动力学模型,求取了10集总模型的43个动力学参数和7集总模型的18个动力学参数.结果表明,所获得的模型动力学参数是可靠的,所建立的模型能够较好地预测FDFCC装置的产品产率,并对汽油组成和丙烯产率具有良好的预测性.