乙炔前加氢反应器运行稳定性的研究

针对乙烯生产前脱丙烷前加氢工艺技术的特点,分析了影响乙炔前加氢反应器稳定性的因素,提出了工业生产中避免反应器波动的操作方法。     

乙炔加氢反应器全周期操作优化

乙炔加氢反应器作为乙烯工业流程的重要环节,其运行会很大程度上影响到乙烯产品的产量和纯度。在一个运行周期内,乙炔加氢反应器内催化剂活性会随时间推移而缓慢降低,使操作点偏移,乙烯产量会随之降低。为了实现全周期操作优化,通过研究催化剂的失活机理,提出了考虑绿油累积效果的催化剂失活动力学模型,进而改进了乙炔加氢反应器二维非均相模型。通过在gPROMS平台模拟反应器全周期运行验证了改进模型的正确性,在上层运用Matlab优化器与gPROMS平台交互求解一个运行周期的操作优化问题。优化结果表明,与定值温度补偿方案相比,全周期操作优化在经济效益和反应器再生周期两方面都要优于定值温度补偿方案,且同时优化入口温度与入口加氢量的全周期操作优化方案具有更大的优势。     

乙炔加氢串联反应器全周期乙炔转化率最优分配研究

在乙炔加氢反应器的实际生产运行过程中,乙炔加氢反应大部分在第一床层,加氢反应放出的大量热量使得床层内温度高于最佳反应温度范围,致使乙烯选择性降低,乙烯产量下降,而在进行全周期操作优化时并未考虑到此问题。因此,首先考虑温度对绿油累积的影响,修正了催化剂失活动力学方程;其次,为保证反应器各床层内温度都在最佳反应温度范围,从化学反应工程理论和实际生产过程中的安全性两个角度出发,给出两种反应器各床层乙炔转化率分配方案;最后,在常规全周期操作优化模型中添加乙炔转化率约束,建立全周期乙炔转化率分配操作优化模型,并对两种乙炔转化率分配方案进行全周期操作优化。优化结果表明,两种乙炔转化率分配方案操作优化的乙烯产量要远远高于常规操作优化,且乙炔转化率方案为33∶33∶33时,乙烯产量最高,而考虑实际生产过程中的安全性,乙炔转化率分配方案为43∶47∶10时具有更好的效果。     

乙炔加氢串联反应器全周期乙炔转化率最优分配研究

在乙炔加氢反应器的实际生产运行过程中,乙炔加氢反应大部分在第一床层,加氢反应放出的大量热量使得床层内温度高于最佳反应温度范围,致使乙烯选择性降低,乙烯产量下降,而在进行全周期操作优化时并未考虑到此问题。因此,首先考虑温度对绿油累积的影响,修正了催化剂失活动力学方程;其次,为保证反应器各床层内温度都在最佳反应温度范围,从化学反应工程理论和实际生产过程中的安全性两个角度出发,给出两种反应器各床层乙炔转化率分配方案;最后,在常规全周期操作优化模型中添加乙炔转化率约束,建立全周期乙炔转化率分配操作优化模型,并对两种乙炔转化率分配方案进行全周期操作优化。优化结果表明,两种乙炔转化率分配方案操作优化的乙烯产量要远远高于常规操作优化,且乙炔转化率方案为33∶33∶33时,乙烯产量最高,而考虑实际生产过程中的安全性,乙炔转化率分配方案为43∶47∶10时具有更好的效果。     

乙炔加氢反应系统操作优化策略

乙炔加氢反应系统是乙烯生产流程中的重要装置, 在催化剂反应动力学模型和失活模型已知的情况下, 研究两组串联反应器中除炔负荷的最佳分配。通过优化计算结果显示, 一段反应器入口氢炔比尽量控制在1.0以下, 二段反应器的氢炔比根据实际需要可以从1.9逐渐提高到3.5。考虑实际的操作费用和产品价格因素, 在负荷分配优化操作的前提下, 进一步研究了反应器切换再生对整体经济效益的影响。为使其整体效益最大, 一段反应器应该使用14个月后切换再生, 而二段反应器使用4个月后就需要切换再生。     

乙炔法气相合成醋酸乙烯工业固定床反应器的优化操作的…

在前面乙炔法气相合成醋酸乙烯的宏观动力与失活动力学研究的基础上，建立了工业固定床反应器的数学模型，同时为优化操作计算机模拟提供了一系列计算机软件。依据工厂试生产数据用该模型进行了计算机模拟，得到了工业固定床反应器的反应动力学和失活动力学模型参数。     

论加氢反应器筒体纵缝缺陷的修复及工艺优化

加氢反应器的筒体纵缝经中间热处理后,在无损检测时发现筒体内表面存在裂纹缺陷需要返修,但因其结构原因,返修工作困难较大.经研究后给出了合理的返修方法,且经相应的无损检测后设备均合格,说明返修方案是可行的.     

BC-H-20B型催化剂在乙炔加氢中的应用

BC-H-20B催化剂投用乙炔加氢反应器后第一个运行周期内,催化剂活性较高,绿油生成量较大,对乙烯精馏塔操作带来一定的影响。分析了乙烯精馏塔液泛和乙炔反应器绿油生成量大等问题的原因,提出采用调整氢炔比和入口温度以及配入粗氢等措施进行优化调整。     

PTA装置加氢反应器运行参数优化

介绍了该装置加氢反应器的工艺流程和优化前运行参数。从温度,压力方面分析了造成反应器参数波动的原因,并提出了相应的解决方案。     

Control policies for an industrial acetylene hydrogenation reactor

This paper addresses the problem of finding optimal operational policies for an acetylene reactor for day to day operation. A lumped parameter model based on four main reactions is developed and used to examine the effects of the reactor manipulated variables on key reaction parameters. An optimal and a sub-optimal operational policy which minimize the ethylene loss over time are formulated and the solution techniques are presented. The results indicate that the reactor model is in good agreement with industrial plant data. The performance of the optimal control policy is very similar to the performance of the sub-optimal control policy. However, the sub-optimal formulation, while retaining the dominant features of the optimal response, reduces the computational requirements. Finally, some issues concerning the real-time implementation of an advanced acetylene reactor control scheme are presented. These include the estimation of the optimum regeneration cycle, a recursive model update algorithm, the process optimizer and their overall coordination. A preliminary analysis of the benefits associated with the advanced control scheme suggests a considerable reduction in the yearly ethylene loss.     

乙炔加氢反应器二维非均相机理动态建模及分析

乙炔加氢反应器具有非线性、慢时变的特点,当前用于预测控制的模型过于简化,使得对反应器长期运行的控制效果难以达到最佳,因此有必要建立精确的模型作为乙炔加氢反应器的实验室虚拟装置,研究更加有效的控制方法。通过机理分析的方法建立了乙炔加氢反应器严格的二维非均相动态数学模型,并且考虑了催化剂失活的问题。基于动态流程模拟软件gPROMS分析了重要模型参数对反应器稳态模拟的影响,为不同的装置选择参数提供了依据,并且针对本文模拟的实际对象提供了一组数据。模拟分析了催化剂失活对于系统长期运行的影响。对所建立的动态数学模型进行了动态模拟,结果基本反映了实际生产情况。将动态机理模型线性化,得到动态机理模型在不同操作点上的线性状态空间模型特征值,以此进行稳定性分析。动态模拟和稳定性分析的结果表明,在反应温度控制开环的条件下,所研究的反应器在大范围的操作点是稳定的。     

乙炔加氢反应过程混合建模与优化

针对传统单一建模方法所构建的乙炔加氢反应器数学模型存在预测性能无法满足工业实际应用需求的问题,提出了一种机理与神经网络嵌套的建模方法,充分利用机理模型包含的能质约束信息降低神经网络模型的约束违反度,得到了能够良好描述实际工业乙炔加氢反应过程特性的混合模型。基于反应器混合模型,研究了以运行效益为目标函数的优化问题。主要决策变量包括：一段反应器进料中氢气与乙炔的摩尔比（R _H/A）、进料温度和反应器运行周期等几个关键参数。针对反应器长期运行后,催化剂活性降低造成的处理能力下降的问题,提出了反应温度补偿机制和R _H/A并行调节的运行优化策略,并采用序列法对反应器运行周期进行离散化处理。通过引入差异化变异策略、潜在解替代策略对两阶段差分算法进行改进,采用增量式编码法结合改进两阶段差分算法,对优化问题进行求解。结果证实了优化策略与改进算法的有效性,并据此确定了反应器最佳运行方案。     

Unsteady-state operation of trickle-bed reactor for dicyclopentadiene hydrogenation

Unsteady-state operation of a trickle-bed reactor (TBR) was investigated using a multi-step exothermic reaction, hydrogenation of dicylcopentadiene (DCPD) in the presence of Pd/Al₂O₃ catalyst. The influences of five operation strategies on the reactor performance were symmetrically studied and compared with the steady-state operation, including ON-OFF and PEAK-BASE modulations of the liquid flow rate or concentrations, and a novel hybrid modulation of liquid flow rate and concentration. Attempts were also made to develop an unsteady-state operated TBR model based on a plug-flow model incorporating fluid flowing behaviors, three-zone partial wetting catalyst, vapor-liquid phase equilibrium and enthalpy balance, to predict the overall performance under unsteady-state operations. Compared with the experimental observations, it is indicated that the developed model is generally reliable to predict performance enhancement for different modulation strategies.     

慢时变化工过程裕量释放机制分析

化工过程普遍存在慢时变特性,在一个运行周期内慢时变参数的变化造成化工装置性能逐渐下降。为此,过程设计时需要按照慢时变参数可能的“最坏”影响对设计变量留出足够的设计裕量,在一个运行周期内通过操作逐渐释放,补偿慢时变参数的不利影响,且理想操作是保证到运行周期结束时化工装置性能恰好达到过程约束边界。本文对慢时变过程设计裕量的释放机制进行了分析,考虑含慢时变参数的全周期操作优化通用动态模型,通过最优控制的极小值原理求解该优化问题,建立了最优裕量释放轨迹和慢时变参数变化曲线之间的联系,从而证明最优裕量释放只与慢时变化工过程的运行周期有关。以乙炔加氢反应器为例验证了该裕量释放机制,对于慢时变化工过程,设定的运行周期越短,设计裕量释放越快,仅能获得较高的短期经济效益;反之,设定较长的运行周期,设计裕量缓慢释放,能获得更高的长期经济效益。