化工装置动态模拟与优化工艺软件平台

作者在多年工程实践基础上，运用经典流程模拟理论和技术，开发成功通用动态化工流程模拟与优化（DSO）系统并在工业应用中取得良好效果。

自由基聚合反应过程的超实时动态模拟

针对自由基聚合反应过程提出了一种简捷地建立其机理模型的新方法──链节分析法，解决了以往须同时求解无限多个微分方程才能模拟聚合过程的难题。应用此方法，可以准确地描述出过程的动态特性和高聚物的平均分子量、结构信息、转化率等工业上关心的各种工艺指标。文中以低密度高压聚乙烯为例作了详细的说明。

环己烷-乙酸乙酯共沸体系分离模拟与优化研究

采用变压精馏、萃取精馏、萃取精馏间壁塔3种分离方式对环己烷-乙酸乙酯共沸体系分离的有效性和经济性进行研究。使用Aspen Plus对3种分离工艺进行建模与模拟,以年度总费用(TAC)最小为目标函数,对设备参数和工艺参数进行优化,得到了3种工艺的优化参数。结果表明,3种工艺都能有效实现环己烷和乙酸乙酯的分离,与变压精馏相比,萃取精馏同时降低了设备费和操作费,可使TAC降低33.00%。萃取精馏间壁塔可在萃取精馏的基础上,使TAC降低14.65%,效果最佳。

乙苯工艺中苯精制单元动态仿真与控制优化

乙苯是重要的有机化工原料,国内需求量大但产能不足。在苯与乙烯烷基化制取乙苯工艺中,苯精制单元作为全流程的起点,为其余单元提供原料,该工段耦合性强、控制难度大。以某企业年产50万吨乙苯工艺为研究对象,对苯精制单元建立动态模型,就该工艺单元的控制方案进行分析与优化。针对原控制方案在进料量发生波动时不能对塔釜组成变化作出快速响应的问题,提出了新的控制方案。通过对比分析,最终选定以灵敏板温度为主控变量来控制塔釜采出,仿真结果表明改进后的控制方案在产品纯度的控制上效果显著。

考虑间壁换热的间壁塔模型的模拟仿真研究

精馏是化工生产过程中应用最广泛的分离技术。间壁塔作为一个完全热耦合精馏塔,与传统两塔精馏序列相比,不仅可以减少设备投资,减少占地面积,还能节约精馏过程中的能耗。以环己烷-环庚烷-环辛烷的分离为研究对象,建立间壁塔和传统两精馏序列的模型,分析间壁塔的间壁传热对总能耗的影响,对新工艺(间壁塔分离工艺)和旧工艺(传统两塔精馏序列分离工艺)进行仿真和优化研究。通过优化计算,在满足产品纯度要求前提下,得到了两工艺的最优工艺操作条件。比较两种工艺的塔板数和能耗,间壁塔工艺在节约成本的同时节能17.9%。

基于符号有向图分析的炼油厂中渣油催化裂化危险与可操作性

作为危险与可操作性(HAZOP)研究的一门辅助技术,符号有向图(SDG)分析技术迅速得到普及。仿真工厂数据是流程工业在线数据最理想的近似,能够体现过程变量之间的相互关系。本文以石油化工典型的渣油催化裂化装置为例,将SDG分析与基于机理模型的动态流程模拟仿真工厂结合起来,通过仿真工厂数据形成专家经验,进而在SDG辅助平台实施HAZOP分析,此外,分析结果也可以进一步作为HAZOP分析的知识库。同时,仿真工厂又可以验证事故传播路径,从而起到筛选SDG生成的事故序列的作用。相比于传统的专家组会议而言,将仿真工厂模拟数据运用于SDG分析中,能大幅缩短HAZOP分析时间,减少人员及投资,并且获得更为全面、准确的分析结果。

基于联立方程法的二甲苯分离工艺模拟与优化研究

混合二甲苯、C9芳烃(C9-A)、C10芳烃(C10-A)的分离是芳烃工艺中的重要环节,其分离产物是重要的化工原料。但由于这三种物质沸点比较接近,所以导致分离的难度较高。传统工艺中,采用两塔序列工艺分离,耗能较大。本文以某石化公司炼油工艺中的芳烃分馏单元为研究对象,采用间壁塔(DWC)对原二甲苯分离工艺进行改进。为了方便DWC各参数的优化,本文采用联立方程法进行建模求解,克服了序贯模块法在最优化计算方面的不足。利用g PROMS模拟软件对新工艺进行模拟计算,分析了DWC各因素对热负荷的影响,得到了以年总费用(TAC)最小为目标函数的最优操作参数,为新工艺的工程应用提供了依据。

基于数据驱动的催化裂化过程反应-再生单元早期故障检测（英文）

反应-再生装置是渣油催化裂化的核心部分。反应器的性能改变会直接影响产品的质量。在一个工业过程中,一般的故障都是自然或者突然产生的。大量的研究论文都致力于监测的突然故障,但发现早期故障也很重要,因为它们特点是缓慢的动态变化,最终会导致更严重的问题。建议使用的方法称为CUSUM-PCA,与传统的PCA方法相比较具有早期故障检测功能以及高级过程监控的特点。结果表明,使用CUSUM-PCA方法比传统的PCA方法提前一个小时检测出异常。

基于改进分析的间壁塔节能效果评价

精馏过程是化工生产中应用最多,最重要的分离过程,同时也是耗能最大的单元操作。间壁精馏塔不仅大幅度提高了热力学效率,降低能耗,而且又减少了设备投资。与常规2塔分离序列相比,能够节省约30%左右的能量,因此在工业上得到了迅速应用。为了进一步研究间壁塔系统的节能潜力,本文基于可避免和不可避免损的概念,应用改进的?分析法对苯-甲苯-二甲苯间壁塔进行分析。以最小回流比下对应的损计算分离塔的不可避免损,通过最小传热温差计算换热器的损,从而分别计算出该体系中各单元设备的可避免损的大小,并指出在当今技术经济条件下,体系中各设备的节能潜力,指明改进方向。