基于重组分占优的热泵隔壁塔最佳拓扑结构

在隔壁塔（DWC）分离重组分占优宽沸点三元物系的过程中，重组分的分离产生的大量高温过热蒸汽可以被蒸汽再压缩热泵（VRHP）加以利用，进而形成不同的热泵隔壁塔（VRHP-DWC）拓扑结构。根据DWC的稳态运行特征，提出VRHP-DWC的最佳拓扑结构，包括两个VRHP：第一个VRHP用来压缩过热蒸汽并将其潜在热量释放至预分离塔的再沸器或公共再沸器；另一个VRHP用来压缩由第一个VRHP产生的高温冷凝液体和塔底产品流预热后的塔顶蒸汽，并将其潜在热量释放至预分离塔的再沸器或公共再沸器。用苯/甲苯/邻二甲苯和正戊烷/正己烷/正庚烷两组物系验证了所提出结构的经济性能，结果表明，对于隔板在中部的DWC （DWC with a middle partition，DWCM），两个例子的年度总成本（TAC）分别下降了17.22%和7.11%；而当隔板位于顶部（DWC with a top partition，DWCT）和底部（DWC with a bottom partition，DWCB）时，TAC也都有不同程度的降低。此外，还讨论了不同隔板位置对DWC性能的影响，对于两个例子而言，DWCT显示出的性能最差，而DWCM与DWCB在稳态与动态上的性能表现各有优劣。VRHP-DWC最佳拓扑结构的预先确定可以大大降低化工过程开发阶段的复杂性和乏味性，并对过程中强化技术的应用具有重要意义。     

基于重组分占优的热泵隔壁塔最佳拓扑结构

在隔壁塔（DWC）分离重组分占优宽沸点三元物系的过程中，重组分的分离产生的大量高温过热蒸汽可以被蒸汽再压缩热泵（VRHP）加以利用，进而形成不同的热泵隔壁塔（VRHP-DWC）拓扑结构。根据DWC的稳态运行特征，提出VRHP-DWC的最佳拓扑结构，包括两个VRHP：第一个VRHP用来压缩过热蒸汽并将其潜在热量释放至预分离塔的再沸器或公共再沸器；另一个VRHP用来压缩由第一个VRHP产生的高温冷凝液体和塔底产品流预热后的塔顶蒸汽，并将其潜在热量释放至预分离塔的再沸器或公共再沸器。用苯/甲苯/邻二甲苯和正戊烷/正己烷/正庚烷两组物系验证了所提出结构的经济性能，结果表明，对于隔板在中部的DWC （DWC with a middle partition，DWCM），两个例子的年度总成本（TAC）分别下降了17.22%和7.11%；而当隔板位于顶部（DWC with a top partition，DWCT）和底部（DWC with a bottom partition，DWCB）时，TAC也都有不同程度的降低。此外，还讨论了不同隔板位置对DWC性能的影响，对于两个例子而言，DWCT显示出的性能最差，而DWCM与DWCB在稳态与动态上的性能表现各有优劣。VRHP-DWC最佳拓扑结构的预先确定可以大大降低化工过程开发阶段的复杂性和乏味性，并对过程中强化技术的应用具有重要意义。     

双反应段精馏塔温度控制系统的综合与设计

双反应段精馏塔（RDC-DRS）具有十分复杂的稳态与动态特性,给温度控制系统的综合与设计带来极大困难。为解决这一问题,提出了一种基于稳态偏差最小原理的温度控制系统的综合与设计方法。该方法主要通过单变量搜索找到使稳态偏差达到最小值的被控塔板位置,进而设计出RDC-DRS温度控制系统。稳态偏差设计温度控制系统可以很好地体现产品浓度与温度之间的对应关系,从而设计出有效可行的温度控制方案。通过与常规灵敏度分析方法设计的温度控制系统的控制效果对比,证明了该方法可以实现对RDC-DRS产品质量的严格控制。     

模糊控制器在温度控制系统中的应用

针对温度控制系统被控对象中普遍存在的大惯性、纯滞后的实际情况,采用把模糊控制与PID控制方式相结合的控制策略,设计了温度模糊控制系统.同时,设计时考虑到温度控制系统升温时一般温度偏差负值较小,因此模糊控制器误差的论域采用了正负不对称取法,以简化控制规则和控制器.仿真与实验结果表明,该控制方法很好地改善了系统的动态特性,提高了稳态精度.     

低温闪蒸气压缩机气缸温度场的有限元分析

针对低温闪蒸气(BOG)压缩机工作时吸气温度低、变工况时气缸温度变化剧烈的问题,建立了压缩机导热有限元计算模型,得到了稳态、周期性非稳态气缸温度场及常温启动、预冷启动时气缸瞬时温度变化。研究结果表明:BOG压缩机稳定运行时气缸吸排气腔平均温度分别达-97℃和-21℃,周期性非稳态温度波动小于0.1℃。常温(30℃)启动后气缸内外壁最大温差为87.1℃,当预冷至-30℃启动时气缸内外壁最大温差仅为53.5℃,比常温启动时下降了38.6%。     

酒类工业发酵自动控制工艺优化

基于开环控制系统无法克服的偏差,本文提出了人可以参与控制的半闭环控制系统,通过测量、判断和改变变量关系,从温度、pH值、压力和物料四个方面优化酒类工业发酵自动控制工艺,实现对其调节器的控制。     

Smith－McMillan形并矢展开近似模型的多变量系统设计及其稳定性

讨论了由被控对象传递函数阵Ｓｍｉｔｈ－ＭｃＭｉｌｌａｎ形并矢展开近似模型的多变量反馈系统设计。该法适用范围广，控制器和反馈构造简单，实际系统闭环稳定性易于检验，且近似模型闭环系统与实际闭环系统稳态相同，附算例。     

两位控制系统稳态特性的一种计算方法

本文提出的两位控制系统稳态特性的计算方法,能比较全面和准确地计算出系统进入稳态后被控变量的波动过程。对于传递函数比较复杂的被控对象,只要能写出其幅频和相频特性的公式,都可以用本文提出的方法计算。     

提取杂醇油新技术

酒精生产中的杂醇油,是发酵过程中代谢产生的一种高沸点杂质。在酒精生产过程中如不提取杂醇油会影响酒精产量和质量。目前采用的气相或液相提取法,常因塔内温度变化造成提取困难。本发明不用抽取蒸馏塔内含杂醇油的酒精气体或酒液,也不用淡酒回塔复蒸,是一种节省蒸汽,操作简单,杂醇油提取率高的技术。办法是在酒精蒸馏塔的下部、温度在98℃—101℃杂醇油区的塔板上装一杂醇油分离     

重力对压缩机气液分离器回油影响分析及数值模拟

蒸汽压缩式热泵作为空间热控制系统对未来航天有着重大的意义,而蒸汽压缩式热泵的核心部件之一是压缩机。为了探究重力对压缩机气液分离器回油特性的影响,对常重力和微重力环境下回油进行分析并开展数值模拟。建立了气液分离器的数学模型,并利用Fluent软件对其内部的气-油混合物进行了数值模拟,探讨了重力对润滑油相分布的影响以及润滑油量和速度对在微重力下流场的影响。数值模拟的结果表明,当压缩机入口速度大于10m/s或重力加速度小于0.04m/s²时,制冷剂和润滑油的混合物可平稳回流。尽管微重力下气液分离器可以正常运行,但是会使大量润滑油进入压缩室,造成压缩恶化,严重影响压缩机的性能,后续会针对微重力下润滑油大量进入压缩室造成的压缩恶化对压缩机进行微重力适应性改造。     

精馏塔提馏段温控系统设计

精馏是复杂的化工过程,精馏控制系统的主要被控对象是精馏塔。精馏控制系统的设计,难在控制变量的选取,约束条件的取舍,以及操作变量的组合形式复杂。本文采用温度作为间接质量指标,设计一种按提馏段指标的控制系统,以实现对精馏过程的有效控制。     

锅炉蒸汽温度的广义智能控制系统设计与应用

以具有时变特性、大惯性和非线性的锅炉蒸汽温度受控对象为背景,设计广义智能控制系统,给出闭环控制系统全局渐近稳定的充分条件及其数学证明。仿真实验和在火电厂锅炉蒸汽温度控制系统所取得的实际效果,验证了设计理念的实用性和有效性,较好地解决了控制系统稳定性和快速性的矛盾。     

直序双塔精馏分离BTX过程的稳态模拟与动态控制研究

利用Aspen Plus模拟软件对BTX直接序列双塔精馏过程进行稳态研究,在设计规定下分别对苯塔和甲苯塔的操作参数进行确定和优化,确定了各塔的理论塔板数、最佳进料位置、回流比以及灵敏板温度.在稳态模拟设计数据的基础上,采用Aspen Dynamics考察了进料流量扰动(±10%)和进料组成扰动(±10%)的工况下,各项控制指标均可在较短响应时间内达到平衡,动态控制结构可以很好地应对工艺过程中进料流量和进料组分的扰动.     

芳烃联产装置生产对二甲苯工艺的全流程模拟优化

[目的]为了整体把握对二甲苯(PX)全流程生产工艺状况并实现优化,利用Aspen Plus流程模拟软件建立了芳烃联产装置生产PX工艺全流程的稳态模型.[方法]以C8的富集和分离功能进行分区以简化建模过程,并以产品质量和能耗为目标对重要操作参数进行优化,然后利用Aspen Energy Analyzer对该工艺进行能量衡算和燃料气排放计算.[结果]所建模型的模拟结果与原工艺流程高度吻合,可对工艺流程进行操作优化;优化后重整稳定塔的塔顶压力为1.7 MPa,抽提蒸馏塔进料溶剂比为2.8,苯塔、甲苯塔、抽余液塔和成品塔的回流比分别为2.0,2.9,1.0和1.1;通过能量衡算计算出优化调整后的节能潜力达10.33%,预计节省能耗费用可达3 950万元/年;计算出全流程生产燃料气118万吨/年,若将其作为生产化工产品的原料而非燃料,即可减少572万吨/年的CO₂排放量.[结论]应用Aspen Plus流程模拟软件实现芳烃联产装置生产PX全流程的模拟和操作参数的优化,从全局能量优化和CO₂排放角度提出改进方案,可达到节能降耗的目标.     

直热式空气源变频热泵热水系统的特性分析

模拟分析了一种直热空气源变频热泵热水系统,包括水箱模块与热泵模块的理论耦合特性和热泵系统在变工况下的运行特性,并且比较了压缩机频率每变化1Hz和冷凝温度每变化1℃对系统的影响.模拟分析表明:压缩机功率随环境温度变化的趋势为抛物线状,在20℃左右达到最高;制热量与环境温度呈正线性相关;热泵模块出热水流量随环境温度变化呈指数增长;当压缩机有效容积和吸气系数等参数不变时,制冷剂质量流量与环境温度呈正线性变化;制热COP随环境温度呈指数增长,随出水温度的升高而降低;调节频率可以更有效改善系统制热量,而降低冷凝温度从而适当降低用水温度(如42℃),可以更有效地降低功耗、增加出水流量.     

工业过程多变量系统常规控制结构的频域设计

多变量常规分散PID(proportional-integral-differential)控制系统设计的首要工作是进行常规控制系统的结构设计,即对被控变量和操纵变量进行配对。该文在相对增益阵的基础上,充分利用过程频域动态信息,提出了一种控制回路配对的频域方法。首先提出相对频率增益的概念,将其定义为特定输入输出通道的开环频率增益和闭环频率增益之比。然后通过在整个频率范围内计算相对频率增益与(1,j0)点的平均距离导出特定输入输出通道的耦合衡量系数。最后基于耦合衡量系数矩阵提出一种控制回路配对准则,应用该准则进行常规控制系统的结构设计。通过实例分析表明:与基于时域信息的相对增益阵及其改进方法相比,本文配对方法不但能获得正确的配对结果,而且简单有效,易于处理纯滞后过程、积分过程和不稳定过程。     

对超临界发电厂直流锅炉给水控制系统探讨

某发电厂2×600MW机组给水控制系统的原始控制方案在实际调试过程中存在一系列技术问题,结合该系统的控制要求及特点,提出了将减温器温差作为被控量、被控量汽水分离器出口焓值由温度代替等改进措施,改进后的控制系统既能有效完成设计任务,又能满足该超临界机组的要求。     

机械蒸汽再压缩蒸发结晶系统优化设计

为使机械蒸汽再压缩(MVR)并联双效蒸发结晶系统在满足生产要求的同时性能达到最优,提出基于强度Pareto进化算法2(SPEA2)的系统优化设计方法,进一步挖掘系统的节能潜力。对于既定的系统工艺流程,通过分析操作变量对系统性能的影响规律,建立了优化问题的数学模型,并加以质量和能量平衡的约束条件;以系统总功耗最低和总换热面积最小为优化目标,利用SPEA2多目标进化算法对操作变量取值进行寻优计算,在模糊集合理论支撑下得到蒸发温度和压缩温升的最优组合解。结果表明:在相同设计任务条件下,系统总功耗降低了22.1 kW,总换热面积减少了31.2 m~2,效能系数值提高7.94%,效率提升5.91%,损失减小38.4 kW,说明采用基于SPEA2算法的优化设计方法,能够提高机械蒸汽再压缩并联双效蒸发结晶系统的能量利用率及热力学完善程度。     

内部热耦合中间隔壁塔的设计与控制

虽然隔离壁精馏塔(DWC)与多个常规精馏塔组成的常规分离序列相比具有明显的节能潜力,但是通过引入内部热耦合技术,仍然具有进一步强化设计的空间。以进料位置为界,可将DWC分为上、下两部分,上部包含公共精馏段和进料上端的隔离壁两侧,下部包含进料下端的隔离壁两侧和公共提馏段,在两部分之间设置内部热耦合,得到一种新型内部热耦合中间隔壁塔(IHIMDWC)。在进料上、下两端的隔离壁一侧或两侧设置内部热耦合可以得到4种不同的IHIMDWC拓扑结构。以甲醇、乙醇与正丙醇三元物系的分离为例,通过启发式搜索法对4种IHIMDWC拓扑结构进行稳态设计,并提出了一种分散温度控制系统以验证它们的可控性。仿真结果表明,与DWC相比,IHIMDWC不但可以显著降低能量消耗,而且所设计的分散温度控制系统可以有效地抑制干扰。     

基于PFC-(PID-H_∞)300MN模锻水压机动梁速度跟踪控制

提出基于PFC-(PID-H∞)的双闭环串级速度跟踪控制策略,内环为基于PID-H∞串级控制的凸轮转角控制环,外环为基于预测函数控制器的动梁速度控制环。将内控制环及后续水路系统看作PFC的广义被控对象,将广义被控对象简化为一阶加纯滞后对象,作为PFC的预测模型,设计水压机动梁速度跟踪控制系统,从模型失配、外加干扰2个方面对控制系统进行仿真。仿真和试验结果表明:该控制系统稳态精度、动态品质、跟踪性能和鲁棒性好,在不同载荷下,动梁速度控制精度为0.26～1.35mm/s。