反应器网络综合优化方法的研究进展

反应器网络综合优化方法在选择反应器类型和反应工艺条件时,比传统的方法表现出了很大的优势。综述了各类反应器网络综合优化方法的基本原理和研究进展,并分析了它们的优缺点。这些方法有基于过程特征的方法,包括可得区法和导数分析法;超结构优化法;目标类方法,包括目标法、构造目标法和构造MINLP法;以及经验推断法和分布参数法等。最后分析了这方面研究的发展趋势。     

复杂第III类反应体系反应器网络综合

在第I, II类反应体系反应器网络综合研究的基础上,对第III类复杂反应体系的反应器网络综合问题进行求解,基于第III类反应体系的阶段性特征,提出反应系踪、瞬时反应物、瞬时产物及瞬时选择性的概念,发展了反应器网络综合的分段导数分析法,提出了分段导数分析的三步策略和分析步骤. 通过对两个实例的分析说明了进行第三类反应体系的反应器网络综合的方法. 结果表明,所提出的分段导数分析法不但简单可靠,且通过优化可获得最优反应器网络结构.     

基于CSTR的反应器网络综合双层优化算法

反应器网络综合问题一般都是复杂的非线性规划问题,在分析基于全混流反应器的反应器网络模型特点的基础上,提出了求解该模型的双层优化算法. 通过将反应器网络综合非线性规划问题分解为物流流量和反应器体积空间的线性优化和浓度空间的优化搜索问题,降低了所求解问题的规模和难度,同时利用全局优化算法进行浓度空间的优化搜索,提高了求得全局最优解的概率. 实例研究表明,双层优化算法可以更准确地给出最优的反应器网络结构以及网络中反应器的类型和大小.     

基于二维传递模型的反应器网络综合

反应器网络综合的任务在于寻求适宜的反应器类型、尺寸及反应单元间的连接关系并确定各反应器的操作条件,其研究方法主要包括超级结构法和目标法,采用的基本单元均为一维理想模型。文中同时考虑传质、传热、流体流动以及反应动力学,通过偏微分方程描述轴向及径向上的温度、浓度分布,建立了二维反应器模型。基于该二维传递模型,采用状态空间构建反应器网络,并以年度总费用为目标函数评价反应器系统的经济性。最后,以提出的模型对环氧丙烷反应器网络进行了优化设计,实例验证了方法的有效性。     

反应器网络综合分区法中的简捷计算

针对定态、等温、恒容、单股进料的复杂反应过程,首先将反应器网络综合可得区分区法由浓度空间拓展至瞬时选择性-关键反应物未转化率（S-x）空间,然后根据分区法中两条重要曲线的特性（选择性最大曲线dS/dx=0,单程收率最大曲线S=0）建立了以废料最少为目标的反应器网络基本组成单元（PFR和CSTR）的数学模型,并以Van de Vusse反应模式为例将其应用于由分区法确定的最优反应器网络结构的模拟计算.计算结果与文献值一致,表明本文所用方法具有一定的简捷性和实用性.     

基于目标函数瞬时值的反应器网络综合方法

反应器网络综合是化工过程集成的关键问题之一,但求解过程十分复杂。提出了目标函数瞬时值的概念,并研究了利用目标函数瞬时值曲线所对应的面积进行反应器网络综合的方法。以两个复杂反应为例说明了该方法的应用并和国内外文献进行了对比。从案例研究可以看出,本方法能够得到最优反应器网络,也避免了求解大规模的非线形最优化问题,也克服了可得区法维数的限制,具有几何直观的特点。     

计算间歇反应器实验函数导数的新方法

本文以解析几何为基础,提出了计算间歇反应器实验函数导数的几何微分法,并给出了利用这种方法进行计算的计算机程序方框图。文中用几何微分法处理了文献中的两个实例,并将计算结果与图解微分法和数值微分法的计算结果作了比较。     

基于废料最少的反应器网络综合(Ⅱ)可得区分区策略

在本文 (Ⅰ )报的基础上 ,将反应器系统的纯组分进料拓展到任意组成进料的情况 ,提出了选择性最大曲线的概念 ,利用选择性最大曲线将二维和三维浓度空间的可得区分成三个区域 ,即完全混合区 ,PFR区和非操作区。通过分析不同区域及其连接边界的特性 ,可以简捷 ,方便地拟定适宜的反应器网络流程结构     

基于废料最少的反应器网络综合(Ⅱ)可得区分区策略

在本文 (Ⅰ )报的基础上 ,将反应器系统的纯组分进料拓展到任意组成进料的情况 ,提出了选择性最大曲线的概念 ,利用选择性最大曲线将二维和三维浓度空间的可得区分成三个区域 ,即完全混合区 ,PFR区和非操作区。通过分析不同区域及其连接边界的特性 ,可以简捷 ,方便地拟定适宜的反应器网络流程结构     

基于废料最少的反应器网络综合(Ⅰ)同时进行反应与混合的几何表达

将废料最少问题分别等同于选择性、相对选择性和瞬时选择性等多个目标,根据目标函数的定义和在状态空间内反应、混合加工的几何特征,导出了全混流反应器(CSTR)和微分侧流反应器(DSR)两种极限情况下的浓度变化轨迹方程,同时满足这两个方程,可作为反应器系统选择性最大的判据.     

基于瞬时目标函数曲线特性的反应器网络综合

It is believed that whether the instantaneous objective function curves of plug-flow-reactor (PFR) and continuous-stirred-tank-reactor (CSTR) overlap or not, they have a consistent changing trend for complex reactions(steady state, isothermal and constant volume). As a result of the relation of the objective functions (selectivity or yield) to the instantaneous objective functions (instantaneous selectivity or instantaneous reaction rate), the optimal reactor network configuration can be determined according to the changing trend of the instantaneous objective function curves. Further, a recent partition strategy for the reactor network synthesis based on the instantaneous objective function characteristic curves is proposed by extending the attainable region partition strategy from the concentration space to the instantaneous objective function-unreacted fraction of key reactant space. In this paper,the instantaneous objective function is closed to be the instantaneous selectivity and several samples axe examined to illustrate the proposed method. The comparison with the previous work indicates it is a very convenient and practical systematic tool of the reactor network synthesis and seems also promising for overcoming the dimension limit of the attainable region partition strategy in the concentration space.     

基于CSTR的反应器网络综合目标策略法

根据构造目标函数法和超结构法的思想,采用基于CSTR的反应器网络模型,对Van-de-Vusse反应体系的流程结构进行了研究。通过建立数学模型并且优化可以看出,相对于超结构法以及三参数分布法,该方法所获得的流程结构更简洁有效。     

甲醇合成塔热稳定性分析

以实际联醇生产装置为对象，建立了双向冷管式甲醇合成塔的稳态数学模型，并通过自开发用户模块，在Aspen Plus软件中实现了该类合成塔的仿真计算模型。在此基础上针对工厂实际运转的合成塔的热稳定性问题进行了仿真分析。采用原料气CO浓度～主线流量分率(YCO～f)坐标系绘制合成塔热稳定性图．可以直观地表征甲醇合成塔的热稳定工况，为工厂进行现场分析和操作调节提供了简捷的方法和工具。数学模型的仿真结果对工厂运行过程中的合成塔温度波动现象提供了合理的解释．并给出了不同YCO条件下主线流量分率的稳定操作范围和优化操作值。     

氨红外分析检测尿素合成塔泄漏

尿素合成塔塔体泄漏检测是保证其安全运行的一个重要环节,目前采用的蒸汽检漏法由于存在种种弊端,已不能适应泄漏检测的需要。本文简述了氨红外分析技术检测尿素合成塔泄漏的方法、系统设置、技术特点及应用实例,说明了该技术是检测尿素合成塔泄漏的行之有效的方法。     

Lurgi甲醇合成塔与Davy甲醇合成塔的比较

通过对600kt/a Lurgi甲醇装置和800kt/a Davy甲醇装置的比较,介绍Lurgi甲醇合成塔和Davy甲醇合成塔在设计原理、结构特点、材料选择、催化剂装填及工艺操作等方面的异同。     

基于模糊神经网络的环管反应器故障诊断

环管反应器是丙烯聚合工艺中的主要反应设备之一.环管反应器运行过程中故障产生原因与征兆参数之间的影响关系比较模糊、复杂,不能准确地用数学关系式表述.针对此种情况,总结出环管反应器温度升高时可能的故障原因及征兆参数,并用模糊理论进行处理,再运用神经网络建立了环管反应器故障诊断系统.故障诊断实例表明,该系统具有较高的可靠性.     

新型白藜芦醇吡唑衍生物的合成工艺研究

在氢氧化钠存在下,白藜芦醇衍生物(E)-2,4-二甲氧基-6-(4-甲氧基苯乙烯基)苯甲醛与丙酮经Claisen-Schmidt缩合反应合成化合物B,收率为77.68%。化合物B和对甲苯磺酰肼在氢氧化钠为缚酸剂,(n-Bu)4NBr为相转移催化剂且用量为化合物B的2 equiv的条件下,于80℃反应12 h,得到产物(E)-3-(2-(4-甲氧基苯乙烯基)-4,6-二甲氧基苯基)-5-甲基-1H-吡唑,收率为59.13%。该方法具有合成成本低、工艺操作简便和经济性好等优点。     

甲醇合成反应器的分析与选择

介绍了国外ICI,Lurgi,MRF,Topsφe,Lidne等甲醇合成反应器的技术参数、优缺点和应用情况;论述了国外甲醇反应器的技术特点和发展趋势;分析了国内甲醇合成反应器的设计、改进和研发进程;对如何选择合适的甲醇合成反应器提出了相关建议。