均相/非均相催化精馏合成乙二醇单丁醚控制分析与比较

以环氧乙烷和正丁醇合成乙二醇单丁醚为例,开展了均相和非均相两种催化精馏工艺的稳态模拟、动态行为和控制研究,比较分析了两种工艺的特点。在Aspen Plus模拟平台上取得精馏塔稳态模拟数据,采用相对增益矩阵（RGA）对均相和非均相催化精馏塔进行分析,确定了双温度控制回路。在Aspen Dynamics中建立了控制方案,在添加正丁醇进料摩尔分数±10%的阶跃扰动下,考察了催化精馏塔的动态响应及控制效果。研究结果表明,均相和非均相催化精馏工艺均能达到控制要求,但非均相反应体系控制方案有更快的动态响应、更小的扰动变化量,并能更早恢复到设定值,其原因在于非均相工艺不存在催化剂浓度变化因素。     

芳烃二甲苯异构化反应过程动态模拟

动态模型是化工过程进行控制系统设计和动态优化的基础。本文基于二甲苯异构化反应机理,基于Aspen过程模拟软件平台实现了二甲苯异构化单元的稳态和动态模拟,重点分析了异构化反应过程关键运行指标乙苯转化率、二甲苯异构化率以及芳烃损失在其关键操作变量——反应温度、反应压力以及反应器进料流量等变化情况下的动态响应。模拟结果表明：所建立的动态模型与稳态模型具有较好的一致性;在反应温度、反应压力以及进料流量阶跃变化时,异构化反应过程中的乙苯转化率、对二甲苯异构化率和芳烃损失变化情况符合实际情况;建立的控制方案可满足生产操作过程在不同稳态操作工况之间的切换。仿真结果验证了本文所述方法的有效性,为进一步的动态优化工作提供了可靠模型基础。     

醋酸甲酯对醋酸脱水共沸精馏过程的影响

利用化工流程模拟软件Aspen Plus模拟了精对苯二甲酸（PTA）装置中醋酸脱水共沸精馏系统,系统研究了醋酸甲酯（MA）对该过程能耗的影响。研究表明,MA会在脱水塔内累积,进料中MA含量增多将导致脱水塔负荷直线增加。在脱水塔塔顶和分相器之间设置部分冷凝装置,将含较多MA的气相引至回收塔,可大大减少MA在系统内的循环量,从而有效降低脱水塔能耗。     

PTA装置溶剂脱水系统中共沸剂回收塔的动态模拟及控制

针对以醋酸正丙酯为共沸剂的工业醋酸回收系统中的共沸剂回收塔,基于Aspen Plus和Aspen Dynamics平台在稳态模型的基础上对其进行了动态模拟及动态控制策略研究,设计了两种控制结构并分别对其动态响应特性进行了分析。结果表明,本文方法通过直接调节供热流股来控制灵敏板温度具有更好的控制性能,并且能在扰动出现后更快、更稳地达到所需分离要求,回到稳态值、缩短过渡过程并减少相应的物耗及能耗损失,为以后进行共沸剂回收过程的动态实时优化、先进控制等研究以及实现PTA装置的高效优化运行提供有用的理论基础。     

N-甲酰吗啉萃取精馏分离芳烃和非芳烃的工艺模拟与过程参数优化

利用Aspen Plus软件,采用Dortmund修正的UNIFAC基团贡献法预测含N-甲酰吗啉烃类体系的汽液相平衡,建立了N-甲酰吗啉萃取精馏分离芳烃的过程模型.模拟结果表明:该模型能够较好地反映工艺装置的实际操作状况.在此基础上,考察了溶剂比、回流比及苯/甲苯馏分、溶剂进料位置等参数对分离过程的影响,获得了N-甲酰吗啉萃取精馏过程的最佳工艺参数.     

三元三相(汽-液-液)蒸馏的数学模拟

本文提出了三元三相(汽-液-液)蒸馏数学模拟的一种新的逐板算法。把塔顶产品中两液相量的比值作为过程的一个操作参数,于是,操作型计算成为一单变量迭代问题,故能够充分加速并获得稳定收敛。用这个方法进行设计型计算,在确定理论板数和进料板位置时不需迭代。利用本算法对若干实例进行了计算,并探讨了三元三相蒸馏的操作特性。     

甲基萘烷基化产物的Aspen精馏分离模拟

以甲基萘（MN）和甲醇（ME）为原料,采用HZSM-5烷基化催化剂制取2,6-二甲基萘（2,6-DMN）。由于产物中含有2,6-DMN的异构体以及未反应的MN,需对反应产物进行有效分离。利用Aspen Plus化工模拟软件的DSTWU精馏模块对产物进行模拟运算。结果表明：采用NRTL物性方法的模拟计算结果能够满足工艺要求,甲基萘回收率可达99.9%,溶剂回收率可达100%。此外,利用Sensitivity模块优化了模拟过程,确定了最佳进料位置,并用Radfrac精馏模块进行了核算。     

正丁醇回收工艺流程模拟与参数优化

采用Aspen Plus流程模拟软件模拟正丁醇回收工艺流程。首先依据正丁醇与水能够形成液-液-气三相的性质选用合适的物性模型,并根据相平衡数据修正模型参数,确保流程模拟结果的精确性;然后利用正丁醇与水部分互溶的特性优选两塔并联操作的正丁醇回收工艺;在此基础上,分析两塔理论塔板数以及塔顶回流温度对操作能耗的影响;最后从提高有用能效率的角度出发选择合适的公用工程介质。     

醋酸装置脱水塔中甲酸分离动态行为分析

建立了醋酸生产分离过程的数学模型,对脱水塔的操作工况进行了模拟分析。结果表明,甲酸富集区的形状和位置与全塔的物料分割比例,回流比及进料和侧线位置有关;通过增大侧线抽出量,可降低富集区甲酸和氯离子的浓度,减缓设备的腐蚀速率,延长设备使用寿命。     

基于小波核函数极限学习机的模型预测控制模拟

针对醋酸精馏控制中,产品质量采用常规的温度间接控制存在精度低的问题,提出了一种基于小波核函数极限学习机的模型预测控制（KMPC）策略,在醋酸浓度软测量的基础上直接控制产品质量。鉴于小波核函数极限学习机（KELM）算法训练速度快并且稳定的特点,该控制系统采用KELM建立醋酸浓度控制器预测模型,以预测控制器的输出作为再沸器蒸汽流量控制器的设定值,构成串级调节系统,同时,以灵敏板温度、塔底温度、再沸器入口温度、压力等变量作为扰动变量,实现了对复杂精馏过程的前馈控制和非线性预测控制。运用ASPEN DYNAMICS流程模拟软件建立的醋酸精馏塔动态模型对KMPC策略进行仿真研究,结果表明,与传统DMC预测控制方案比较,塔底醋酸浓度控制精度有较大提高,控制结构简单,易于实施,能够实现产品质量的卡边控制。     

丁二烯第一萃取精馏塔操作参数的优化

利用A SPEN PLU S流程模拟软件对丁二烯第一萃取精馏塔进行模拟计算,在此基础上进行操作变量对塔顶和塔釜关键组分的灵敏度分析,并对第一萃取精馏塔进行溶剂比优化,最后利用神经网络进行建模,预测不同C 4进料情况下的最佳溶剂比,并用于指导生产。实际生产情况表明该方法是有效的。     

精对苯二甲酸装置溶剂脱水塔中对二甲苯累积量对分离效果的影响

用ASPEN PLUS流程模拟软件模拟计算了精对苯二甲酸(Pure Terephthalic Acid,PTA)装置中溶剂脱水共沸精馏塔内醋酸与水的分离过程,在此基础上研究回流中不同质量分数的对二甲苯(PX)在塔内的分布及其对塔釜加热负荷的影响.结合剩余曲线分析对二甲苯、水和醋酸正丁酯三元系统的分离特性.研究结果表明:在PTA生产中采用醋酸正丁酯为共沸剂进行醋酸和水的分离时,应该在对二甲苯质量分数积累到0.15时,在回流罐分相器上增加旁路来排放部分溶剂以降低系统内PX的质量分数.     

基于化工流程动态模拟的HAZOP分析方法

采用化工流程动态模拟与传统危险与可操作性分析（HAZOP）相结合的方法，从机理模型和工艺危害后果定量分析的角度出发，以芳烃联合装置中重芳烃精馏工艺和设备为研究对象，选取塔釜热负荷失控和塔顶冷凝器失效两种危害场景进行分析。结果表明，相对于传统HAZOP方法，基于机理模型的HAZOP方法可以定量预测危险事件后果，其模拟结果可以为设定关键工艺参数的报警值和联锁值提供理论依据。     

产业化工况下木质纤维素生物炼制过程的流程模拟

针对产业化规模的木质纤维素生物炼制工艺,在Aspen plus流程模拟平台上建立了全过程流程模拟模型。构建了木质纤维素生物炼制中涉及物质的全组分物性数据库,建立了Aspen plus平台上的严格热力学流程模拟模型;对年加工300 000 t玉米秸秆原料生产纤维素乙醇的产业化装置进行了严格流程模拟计算,从节能减排角度对纤维素乙醇生产过程中的新鲜水用量、废水减排和蒸汽能耗等工程问题进行了分析,并给出了积极的节能减排解决方案。该模型可以为产业化纤维素乙醇生产技术的过程设计、操作优化以及技术经济评价提供设计和优化工具。     

基于软测量技术的Aspen Plus用户模型二次开发

Aspen Plus仿真软件能够很好地实现化工工艺流程的模拟,并能对化工工艺流程实现参数优化、灵敏度分析和经济评价等。但化工工艺流程复杂,装置模型众多,Aspen Plus中现有的模型库不可能提供所有的单元模型。基于Aspen与Matlab的数据交互功能,开发了Aspen与Matlab接口用户模型——AEM用户模型。该用户模型能够实现在Aspen界面下调用Matlab程序,建立基于软测量技术的用户模型,大大扩展了Aspen Plus的适用范围。应用本文方法,采用高斯过程回归（GPR）软测量多模型建模方法,完成了双酚A生产流程中结晶塔的用户模型开发,实现了双酚A加合物结晶过程的模拟,并应用于双酚A生产流程模拟中。     

大鼠坐骨神经慢性压迫性损伤后血清和脑脊液补体C3的动态观察

目的观察外周神经损伤后补体的变化特点,探讨补体活化在神经病理性疼痛(neuropathic pain,NPP)发病免疫机制中所起的作用。方法健康雄性SD大鼠20只,随机分为假手术组和慢性坐骨神经压迫损伤(constriction injury,CCI)组,CCI组大鼠参照王金保等方法处理,假手术组只暴露左侧坐骨神经不予处理。用免疫比浊法测定两组大鼠术前和术后1、2、3、4、5、6、7 d血清和脑脊液补体C3含量。结果两组大鼠血清补体C3含量手术前后比较均无统计学意义;与术前相比,CCI组大鼠脑脊液补体C3浓度逐渐升高(P<0.01),并在建模后第6d达高峰,而假手术组大鼠脑脊液补体C3无明显变化。结论外周神经损伤后,中枢神经系统存在补体异常活化现象,补体的这种变化特点可能在NPP的发生发展中发挥作用。