天然气脱硫脱碳和脱水工艺的节能模拟与优化

针对某450万m^(3)/d天然气净化装置,利用Aspen HYSYS软件对天然气脱硫脱碳和脱水工艺进行建模,基于夹点技术分析天然气净化装置的换热网络节能潜力和不合理换热之处,基于灵敏度分析操作参数节能潜力,确定甲基二乙醇胺(MDEA)和三甘醇(TEG)溶剂的最佳循环量。结果表明:通过夹点技术分析,天然气净化装置换热网络的节能潜力为307.80 kW,占现行加热公用工程和冷却公用工程消耗量的4.97%,5.65%;通过灵敏度分析,MDEA和TEG的循环量分别取95.00,5.00 m^(3)/h,操作参数优化的最大节能潜力为2527.95 kW,占现行加热公用工程和冷却公用工程消耗量的40.86%,46.43%;通过换热网络改造和操作参数优化,装置最大节能量为2795.41 kW,占现行加热和冷却公用工程消耗量的45.18%,51.34%;2种节能优化方案可节省操作费用144.72万元/a,回收期为0.174 a。

催化重整过程苯-甲苯分离体系的模拟与优化

针对催化重整装置中的苯-甲苯分离体系能量利用率低的问题,采用差压热耦合精馏技术及热泵精馏技术提高体系的能量利用率,并在差压热耦合精馏单元与热泵精馏单元之间进行热集成,充分利用体系中的余热。应用Aspen HYSYS V11流程模拟软件对优化前后的模型进行模拟计算和分析。模拟结果表明,在产品纯度和收率相同的条件下,采用热泵精馏、差压热耦合精馏和热集成3种节能技术的工艺与原工艺相比可使苯-甲苯分离体系能量节约23.33%。

烷烃类混合碳五馏分分离工艺模拟与优化

利用隔壁精馏塔替代混合碳五馏分原有分离流程中的脱丁烷塔和碳五预分离塔,通过Aspen Plus V12软件对混合碳五馏分的提纯流程进行稳态模拟,在此基础上运用灵敏度分析工具,对隔壁精馏塔的操作参数进行优化。结果表明:采用隔壁精馏塔替代脱丁烷塔和碳五预分离塔,最佳原料进料位置为第11块塔板、最佳质量回流比为5、最佳侧线采出位置为第7块塔板、最佳侧线采出量为500 kg h,气相回流位置为第37块塔板,液相回流位置为第12块塔板;在相同进料条件和相同碳五馏分纯度的前提下,与采用常规精馏工艺相比,采用隔壁塔精馏工艺时冷却能耗降低17.04%,加热能耗降低16.69%。

基于随机森林的作物模型光温产量潜力模拟优化方法

为有效降低作物模拟所需数据量,提高计算效率,基于机器学习建立冬小麦光温产量潜力估算模型。以中国冬麦区129个农业气象站点1980—2009年光温产量潜力为研究对象,选择影响光温产量潜力模拟较大的温度、日照时数、经纬度等构建特征变量。选择生长季与月份2个时间范围,基于WheatGrow模型输入输出数据建立生长季变量的随机森林模型(RF_GS)与月份变量的随机森林模型(RF_Mon),最后利用均方根误差(RMSE)评价随机森林模型的性能。结果表明,随机森林模型可在保证模拟精度的前提下降低数据需求量,且RF_GS精度优于RF_Mon;变量重要性检验与部分依赖图分析结果表明,纬度、生长季日照时数、5月日照时数、3月最低温度对光温产量潜力模拟影响较大;若模型验证数据的范围超出训练数据的范围,利用随机森林模型无法保证建模精度。

天然气制乙二醇工艺的模拟与改进优化研究

为提高合成乙二醇(EG)的纯度,减少能源消耗,利用Aspen Plus模拟软件对EG工艺精制段进行模拟和优化。结果表明:(1)利用隔壁塔(DWC)代替常规的双共沸精馏塔对乙二醇、丁二醇(BD)二元体系进行共沸精馏,得到隔壁塔的最佳工艺参数为:原料进料位置25板块、共沸剂进料位置6板块、回流比为5。(2)在隔壁塔最佳工艺参数下,隔壁塔共沸精馏制备的EG纯度与双共沸精馏塔相同,均为99.91%,分离效果较好,同时,可降低能耗44.1%。通过隔壁塔对天然气制乙二醇工艺进行改进,可保证目标产物EG的纯度和产量,并降低能耗。

过程模拟优化在化工工艺设计中的应用探析

伴随着我国工业化体系的愈发完善,我国化工生产事业发展速度不断加快,发展规模也在持续壮大,对于化工生产工艺设计也提出了更高的标准和要求。实际生产过程期间,要着重关注生产效率、降本增效、优化产品品质等方面的关键课题。为此,相关技术人员要恰当合理的应用过程模拟优化技术,对化工生产工艺方法进行仿真和优化,进一步提高化工生产各类设备的综合性能,简化工艺流程,提高生产工作的综合效率,全面发挥出过程模拟技术在化工系统动态化模拟当中的强大功能,进而对不同操作条件下化工工艺的性能和反应做出预测,为工程师提供详细的参数信息以及操作要点支持,为我国化工生产综合水平的不断提高带来支持和帮助。

浆态床重石脑油加工路线的模拟优化及应用

利用英国KBC公司开发的NHTR-SIM和HCR-SIM流程模拟软件分别模拟优化了石脑油加氢装置和柴油加氢裂化装置的加工全流程,提出了将浆态床重石脑油由全部掺炼于350万t/a柴油加氢裂化装置改为全部掺炼于360万t/a石脑油加氢装置,再进入连续重整装置的加工优化方案。结果表明:在模拟石脑油加氢装置掺炼浆态床重石脑油时,产品精制重石脑油的含硫、氮量分别为0.37,0.42μg/g,均满足重整装置进料小于0.5μg/g的指标要求,该方案可行;优化实施后,虽然该方案仅协同运行半年多,共加工浆态床重石脑油20.47万t,促进柴油组分原料加工量提升了17.82万t,但为公司2022年度综合创效达7928.3万元。

烟气CO_(2)捕集塔内流动特性模拟与优化

洗涤和吸收系统是化学吸收法碳捕集技术核心之一,是实现烟气CO_(2)有效捕集的重要保障。为提高洗涤塔对SO_(2)、粉尘等污染物的去除效率,提升吸收塔对CO_(2)的吸收效率,降低洗涤塔和吸收塔运行阻力,应用数值模拟,建立了有机胺化学吸收法碳捕集洗涤塔和吸收塔流动模型。通过对塔内烟气流动特性进行分析, 优化了入口烟气角度、入塔烟气流速、入口烟道与填料间高度和塔内积液盘结构等。结果表明:当吸收塔入塔烟气倾角≥10°时,吸收塔内填料层前速度偏差和压力损失较0°的水平入口倾角均明显降低,入塔烟气倾角为15°时最佳;随着入塔烟气流速的增加,洗涤塔和吸收塔入口相对标准偏差和压力损失均随之增加。在塔入口增设双列叶片式气体分布器后,塔内第一层填料前截面烟气流速分布更均匀,但压力损失偏高,优化积液盘结构后,积液盘前截面烟气流速相对标准偏差和压力损失也显著降低,有效节约了系统能耗。

基于有限元模拟的道路顶管施工优化

北京某外电源改造项目,下穿市政道路采用顶管法施工。为研究外电源顶管下穿对市政道路及管线安全的影响,通过数值模拟,分析了顶管施工引起市政道路、管线的变形规律。并采用数值模拟试验的方法,通过优化顶推压力以减小顶管施工对地层扰动,进而减小对市政道路及地下管线的变形影响,保证穿越工程安全。试验结果表明,通过优化顶推压力,穿越工程施工对道路沉降影响减小45%,对管线变形影响减小47%,研究成果对下穿顶管的安全施工和市政道路及管线的正常运营具有重要的意义。

模拟优化软件在加氢裂化装置中的应用

基于模拟优化软件Petro-SIM,建立并校正了中压加氢裂化模型HCR-SIM,模拟结果准确度较高,为装置的生产优化提供了理论和数据支撑。并以此模型对不同比例掺炼催化柴油的工况进行比对,发现在掺炼比例达到16.0%时,混合原料的密度超过装置设计要求;掺炼比例为9.5%时,新氢压缩机无法提供足够的氢气满足装置反应所需。随着掺炼比例的上升,精制反应器与裂化反应器的平均床层温度与床层总温升逐渐提高,氢气耗量逐步增加,航煤及柴油产品收率及性质受催化柴油性质的影响较大。工业实践表明,在催化柴油掺炼比例为6.25%时,模拟结果与实际运行的产品收率、产品性质、反应器平均温度等的绝对偏差控制在5%以内。

基于实证优化的居住建筑运行碳排放模拟研究——以雄安新区新建安置社区建成环境为例

在“双碳”战略背景下,建筑的碳排放情况被纳入建设审查环节之中,设计阶段建筑碳排放量的精准计算具有应用价值,但国内的碳排放模拟计算方法和框架缺乏从实证核算角度的优化。文章以雄安新区新建安置社区为例,构建建筑运行碳排放模型,通过调研社区住宅建成环境及运行碳排放的实际特征,对比分析模拟与实证数据差异及产生原因,从总量和季节趋势两个层面对现行建筑运行碳排放模拟过程进行优化。优化后的运行碳排放模拟方法可大幅降低模拟运行碳排放与实测运行碳排放的误差,可在一定程度上作为北方寒冷地区大规模新建社区前期方案的低碳设计引导,为低碳设计精细化模拟计算提供研究方向。

10万t/a混合C5生产1,4-丁二醇工艺中氧化反应器的模拟与优化

针对10万t/a顺酐法生产1,4-丁二醇工艺受原料影响较大的缺陷,结合我国混合C5烃的市场情况,采用C5原料生产1,4-丁二醇,针对该工艺的关键设备-正戊烷氧化反应器,采用Aspen Plus软件对影响顺酐和苯酐产率和选择性的关键参数进行了灵敏度分析,优化了反应参数,提高了顺酐和苯酐的产率和选择性。在优化条件下,正戊烷的转化率以及苯酐和顺酐的产量大大提高。在单耗不变的情况下,顺酐的产率和选择性由原来的34.1%和6.9%分别增加到45.1%和32.1%,苯酐的产率从15.7%降低到13.5%,苯酐的选择性从3.2%升高到9.6%,而一氧化碳的产率和选择性由原来的43.1%和8.7%分别降低到32.0%和2.7%。优化后的反应条件提高了顺酐的产率和选择性,有利于正戊烷氧化生成顺酐的反应。

基于SWMM模型的S县城雨水系统优化模拟

为了有效调度城市雨水系统中的灰色管渠部分,使之能与绿色基础设施联动作用,最大限度地控制城市雨水,对S县城雨水系统进行优化模拟并建立SWMM模型。结果表明,通过改造S县雨水系统,当地在典型降雨下的径流峰值能延迟约9 min出现,5 a重现期以下超载管道和超载节点数比改造前降低了90%以上,排放口流量明显降低。

深冷空分工艺流程模拟与优化分析

深冷空分是从空气中分离惰性气体(如氧、氮)的工艺。它广泛应用于工业、医学、能源等领域。因科技进步和市场需求,深冷空分工艺技术面临更高要求。对其进行流程模拟和优化研究,对提高效率和品质意义重大。在此基础上,通过合理配比和优化,实现了节能、高纯度、高收率的目标。因此,随着科技发展和应用范围扩大,深冷空分技术必将在各领域发挥更重要作用。

亚硝酸钠生产工艺的模拟与优化及相关问题的研究

亚硝酸钠生产行业是一个高耗能的行业,能源消耗占生产成本50%以上。目前我国致力于从目前的低效能源使用者变成高效能源使用者,其中降低能耗,亚硝酸钠行业责无旁贷。本文对亚硝酸钠生产工艺进行系统性分析,探讨相关问题研究。对不同工艺条件下的模拟结果进行比较和分析,确定最优工艺条件,提高产品质量和生产效率,为类似化工过程的模拟与优化提供参考。

基于EES的太阳能光热发电系统性能模拟与优化

随着全球能源结构的持续转型和对可持续能源技术的不断追求,太阳能光热发电作为一种高效利用太阳能的方式受到了广泛关注。基于工程方程求解软件(Engineering Equation Solver,EES),构建高契合度的太阳能光热发电系统数学模型,对系统中的热力过程、能量转换效率以及关键影响因素进行模拟分析,进而提出一系列具有针对性的优化措施。实践证明,基于EES的太阳能光热发电系统的性能模拟与优化有助于提高系统光热发电效率,提升系统的经济性和环境友好性,降低能源损耗,具有广阔的应用前景。

某两用船海水泵变频系统设计优化及模拟计算

为优化海水变频系统,文章通过对比3种节能模式,分析研究海水泵变频节能系统设计难点,并优化变频控制逻辑。同时,利用pipenet软件优化管路系统设计,确定海水泵实际工作点,并根据泵的工作点模拟计算出海水泵实际节能效果。最后,基于节能效果分析泵前期选型的合理性,为其他类似项目提供经验。

柴油吸收高浓度原油油气的工艺模拟及优化

为了揭示吸收法处理高浓度原油油气机制,选取3种特性柴油(Abs-Ⅰ、Abs-Ⅱ和Abs-Ⅲ),利用Aspen Plus建立吸收系统模型,研究了柴油对高浓度原油油气的吸收特性,模拟分析了不同操作参数对吸收性能的影响,并对吸收塔进行了优化设计。结果表明,Abs-I对原油油气的吸收效果最佳,对重烃(C3以上)组分的回收率接近100%,且低温高压有助于提高Abs-I的吸收性能,综合考虑确定最佳操作参数为吸收剂流量50 m^(3)/h、吸收剂温度25℃、吸收压力0.20 MPa。Abs-I对油气S3的回收效果最为理想,针对原油油气S3进行了吸收塔优化设计,优化后填料高度和塔径分别为5.0 m和0.75 m,为实际工业装置的设计提供数据参考。

石脑油裂解炉的模拟优化

使用Spyro软件对某公司100万t/a乙烯装置石脑油裂解炉的运行进行了建模,并应用历史生产数据对裂解炉出口温度(COT)及结焦速率偏差进行校正,经验证模拟结果可靠;然后模拟分析了操作条件对石脑油裂解炉产物收率、结焦厚度及运行周期的影响。结果表明:相较于稀释比和进料量,COT对石脑油裂解炉运行周期及产物收率的影响较为显著;当2#石脑油裂解炉COT从838.3℃升高至841.6℃时,乙烯收率提高了0.16个百分点,而且结焦、炉管表面温度(TMT)等影响运行周期的因素变化在可控范围内;优化后的运行模型可用于石脑油裂解炉的运行周期预测和相关操作优化的模拟分析指导。

云环境下基于PLC模拟量优化的机床自动控制系统设计

为解决机床控制过程中存在抖振现象和控制误差过高等问题,在云环境下通过对PLC模拟量的优化,从硬件和软件两个方面优化设计机床自动控制系统;加设可编程逻辑控制器,改装传感器、电机与驱动器,调整系统电路的连接方式,完成机床自动控制硬件系统的优化;根据机床生产任务,规划执行刀具移动轨迹,设定机床加工强度与速度参数;在云环境下自动采集机床模拟量与位姿,根据当前机床运行参数与设定参数之间偏差,利用优化PLC的模拟量并生成机床控制指令,实现机床自动控制功能;通过系统测试得出结论:综合两种实验场景,与传统控制系统相比,优化设计系统在机床执行刀具位置、运行速度和执行应力三个方面的控制误差分别降低约13.8 mm、0.26 mm/s和3.4 N,同时机床抖振现象得到显著抑制。