醋酸乙烯精馏四塔控制结构的设计与模拟

首先运用Aspen Plus软件对醋酸乙烯精馏四塔进行稳态优化,优化后的操作条件为进料板位置31块板、回流比7.22、塔顶馏出量1007 kg/h。根据实际生产经验及Shinskey精馏控制三项准则,提出了单板温度控制方案(CS1)与双板温度控制方案(CS2)。动态模拟研究结果表明CS1可以保证精馏塔的稳定操作,CS2在产品质量控制上更胜一筹,但两者均不能克服进料组分的扰动。因此本文提出了一种新的控制结构：组分-温度控制结构（CS3）,动态模拟结果显示,添加进料组分扰动后,塔顶产品浓度仍可满足质量要求。     

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。     

二甲醚/甲醇/水液相侧线精馏塔的模拟与控制

利用Aspen Plus和Aspen Dynamics对二甲醚/甲醇/水侧线精馏过程进行稳态模拟及动态控制研究。首先,以全年总费用为目标函数对10种设计方案进行模拟分析,确定最佳设计方案:理论板数为37,进料位置为第33块,侧线采出位置为第4块,回流比为44.07。然后,分别应用4种不同判据确定了侧线精馏塔的温度灵敏板位置,结果一致为第3块和第36块;最后,对设计的侧线精馏塔产品纯度双温度控制方案进行动态模拟,结果表明:该塔面临进料流量扰动(±20%)和进料组成扰动(±1mol%)时,在约1.5h后,再沸器热负荷、塔板温度和产品纯度等参量均可回复至设定值,故该控制方案是有效可行的。     

反应精馏制备丙酸乙酯的过程模拟与优化

使用Aspen Plus11.1模拟甲醇与异丁烯反应精馏制备丙酸乙酯的过程研究,对进料温度、进料位置、回流比进行了灵敏度分析,得到了最佳工艺参数为:最佳进料温度是70℃;最佳进料醇烯摩尔比是3:2;最佳进料位置是第10块塔板;最佳回流比是1.0.模拟得到了反应精馏塔的温度和浓度分布,为更好地指导丙酸乙酯的工业生产提供参考.     

磷钨酸/活性炭催化合成二甘醇双丙烯酸酯

用磷钨酸／活性炭为催化剂，催化合成二甘醇双丙烯酸酯，其性能优于硫酸和其他质子酸。结果表明，在酸醇物质的量比为2．1：1、催化剂用量为丙烯酸质量的1．3％、反应温度为115－120℃、反应时间75min及以甲苯为共沸剂的条件下，酯化率达94．2％，产品质量分数大于98％，并且催化剂可以重复使用多次。     

2-乙基乙烯基醚丙烯酸酯的制备及其阴离子聚合

在相转移催化剂存在下,以2-氯乙烯醚和丙烯酸钠为原料设计合成了双官能团单体2-乙基乙烯基醚丙烯酸酯,研究了相转移剂的种类以及反应条件对反应的影响。结果表明最佳反应条件为：2-氯乙烯醚/丙烯酸钠物质的量比5∶1;反应温度110℃;反应时间4h;以三乙基苄基氯化铵(TEBA)为相转移剂效果最佳。随后在一定的温度下,以1,1-二苯基己基锂（DPHL）为催化剂,以2-乙基乙烯基醚丙烯酸酯为单体在四氢呋喃中进行了阴离子聚合,得到分子量可控的单分散的聚合物。     

苯/甲苯/邻二甲苯精馏系统的稳态模拟与动态控制

利用Aspen plus对苯/甲苯/邻二甲苯体系的直接分离序列和间接分离序列两种方案进行模拟分析,确定了最佳工艺条件;然后,对两种方案的能耗和固定成本进行比较,结果表明前者较后者固定成本节约7.62%,能耗成本节约9%,年度总成本节约8.87%;最后分别用斜率判据、温度增益判据和恒温板判据三种方法确定精馏塔的灵敏度板位置并建立了精馏系统的控制结构,通过动态模拟得出系统面临进料流量和进料组成扰动时,控制不同灵敏度板的流量、再沸器热负荷、塔板温度和产品纯度的过渡分析曲线,从而得出最佳温度控制板位置。     

UV涂料用聚氨酯丙烯酸酯弹性预聚体

以甲苯-2,4-二异氰酸酯、SAN树脂、丙烯酸羟乙酯等原料合成聚氨酯丙烯酸酯预聚物,研究了反应温度、反应时间及催化剂浓度对树脂合成的影响.得出合成该预聚物的适宜条件:第1步反应温度为25~35℃,反应时间为2.5 h;第2步反应温度控制在75~80℃,反应时间为3 h,催化剂质量分数为0.4%.同时通过调节活性稀释剂三缩丙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、1,6己二醇二丙烯酸酯的不同配比制备紫外光固化涂料,测试涂膜光泽、硬度、柔韧性、耐冲击强度、附着力等各项性能,找出涂膜具有良好弹性及柔韧性且符合光固化膜性能要求的涂料配方.     

丙烯酸改性邻甲酚醛环氧树脂的研究

目的合成丙烯酸改性邻甲酚醛环氧树脂。方法研究反应温度、催化剂种类和反应时间对丙烯酸转化率的影响。结果在烯丙基／环氧基的摩尔比为0．30：1时,温度控制在95℃,采用N,N-二甲基苯胺作为催化剂（用量为反应物的1．00％）,反应3h后,丙烯酸转化率可达到98．80％。结论控制适当的反应条件,丙烯酸可以达到较高水平的转化率。     

复合阻聚剂的动态评价

针对兰州石化公司丙烯酸装置丙烯酸酯化工艺过程,由于在发生酯化反应时容易发生自聚,故在进行酯化反应时需加入阻聚剂。采用反应精馏装置模拟丙烯酸装置丙烯酸酯化工艺过程,并配置与工业装置相同浓度的阻聚剂溶液,从反应精馏装置填料塔上部回流线加入(连续抽真空)。选用丙烯酸丁酯第一酯化反应器反应条件为实验条件,对复合阻聚剂进行动态评价。复合阻聚剂采用对苯二酚为主配方,分别用ZJ-Z01、ZJ-705、MQ、PZ与其复配成二元、三元复合阻聚剂。用反应精馏装置对丙烯酸丁酯酯化工艺阻聚剂进行详细的评价,得出了阻聚剂的较佳使用条件:二元阻聚剂为HQ+ZJ-701,浓度为0.040%;三元复合阻聚剂为HQ+ZJ-701+ZJ-705,浓度为0.045%。通过对丙烯酸丁酯阻聚剂的动态评价,详细阐述了阻聚剂的评价方法,为装置引进新型阻聚剂搭建了实验室评价平台。     

135m~3聚合釜PVC生产的温度控制方案

介绍了135m3聚合釜PVC生产的温度控制方案,由于聚合釜的大型化,变量多,温度控制异常复杂。传统的PID控制策略控制效果不是很好,所以使用批量程序控制聚合温度,缩短消除干扰时间,确保反应温度偏差控制在±1℃以内,从而达到产量的提高,产品质量的稳定。     

以丝光沸石为载体的异丁烯齐聚反应催化剂的研究

研究了以丝光沸石为载体的催化剂对异丁烯齐聚反应的催化作用。以NH4NO3作为离子交换溶液,在微型反应器上考察了改性丝光沸石催化剂的酸中心量、浸渍液浓度、焙烧温度等制备条件对异丁烯齐聚反应转化率及选择性的影响,得到了适宜的制备条件。在此基础上,研究了温度、压力、进料速率等反应条件的影响。结果表明,最佳制备条件为换铵两次、铵浓度0.5 mol/L、焙烧温度400℃;最佳操作条件为反应温度100℃、反应压力3.0 MPa、进料速率1~2 mL/min。     

以丝光沸石为载体的异丁烯齐聚反应催化剂的研究

研究了以丝光沸石为载体的催化剂对异丁烯齐聚反应的催化作用.以NH4NO3作为离子交换溶液,在微型反应器上考察了改性丝光沸石催化剂的酸中心量、浸渍液浓度、焙烧温度等制备条件对异丁烯齐聚反应转化率及选择性的影响,得到了适宜的制备条件.在此基础上,研究了温度、压力、进料速率等反应条件的影响.结果表明,最佳制备条件为换铵两次、铵浓度0.5mol/L、焙烧温度400℃;最佳操作条件为反应温度100℃、反应压力3.0MPa、进料速率1～2 mL/min.     

水性丙烯酸树脂/HDI缩二脲复混物的制备及表征

将水性丙烯酸树脂和HDI缩二脲混合后,加水稀释,制备了水性双组份聚氨酯（2K-WPU）.研究了加水稀释过程中复混物粘度的变化和HDI缩二脲加入方式对2K-WPU性能的影响,并用粒径分布仪、透射电镜（TEM）和红外光谱（FTIR）对2K-WPU的性能进行了表征.结果表明：复混物在固含量为45%（质量分数）左右发生相转变;HDI缩二脲在水性丙烯酸树脂相转变点前加入,能被稳定分散于水中.从TEM分析结果来看,2K-WPU乳液粒呈核-壳结构,HDI缩二脲被水性丙烯酸酯包裹而分散于水中.添加HDI缩二脲后,2K-WPU乳液比相应的丙烯酸乳液粒径更大,粒径分布变窄;而添加HDI三聚体的2K-WPU乳液不但粒径大,而且呈双峰分布.FTIR结果证明了水性丙烯酸酯-HDI缩二脲之间的固化反应在12h内就已完成.     

酸烯酯化合成醋酸叔丁酯的精馏分离过程

针对醋酸与异丁烯加成酯化合成叔丁酯的反应液,提出先脱酸后提纯的两塔精馏分离流程,采用Aspen Plus软件进行模拟研究.在采用简捷计算方法获得精馏塔初步配置参数的基础上,用严格计算模型对进料位置、回流比的影响进行敏感度分析,得到脱酸塔和提纯塔塔板数、最佳进料位置和回流比分别是25和24、14和20、3和20.在模拟基础上,对精馏过程进行实验研究,实验结果与模拟结果吻合较好,分离得到醋酸叔丁酯的质量分数大于99.50%,为工业应用与放大设计提供了依据.     

双环基聚氨酯丙烯酸酯的合成

以双环戊二烯(DCPD)为原料合成的双环基不饱和聚酯二醇(DUPG)、异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)、季戊四醇三丙烯酸酯(PET3A)、二缩三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)为原料,通过溶液聚合法合成了双环基聚氨酯丙烯酸酯(DPUA),考察了反应温度、反应时间、催化剂和阻聚剂用量对合成DPUA的影响,研究了UV固化涂膜的铅笔硬度、附着力和柔韧性等性能。结果表明:合成过程中第1步反应温度、时间和催化剂质量分数分别为55℃、2.5h、0.04%,第2步反应温度、时间和催化剂质量分数分别为75℃、2.5 h、0.06%,阻聚剂质量分数为0.2%时,树脂性能最佳。     

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。     

丙烯酸十八酯的合成

以丙烯酸和十八醇为原料,由酯化反应合成丙烯酸十八酯。研究了丙烯酸与十八醇的摩尔比、催化剂和阻聚剂的用量、反应温度及反应时间对反应的影响。由实验得出最佳合成条件是：丙烯酸与十八醇的摩尔比为1．2对甲苯磺酸、对苯二酚的用量（质量分数）分别为1．0％和0．8％,反应温度为120℃,反应时间为8h。在此反应条件下,酯化产率可达98％。其酯化产物的熔点、元素分析、红外光谱及核磁共振分析证明所得产物为丙烯酸十八酯。     

丁基缩水甘油醚丙烯酸酯光敏稀释剂的合成

以三乙胺为催化剂、以对羟基苯甲醚为阻聚剂,利用丁基缩水甘油醚和丙烯酸为两种主要原料合成了一种低气味、低刺激性的丁基缩水甘油醚丙烯酸酯光敏活性稀释剂,研究了反应温度,阻聚剂和催化剂用量等因素对其反应的影响,结果表明优化的合成反应条件是温度100～110℃,三乙胺质量分数为0．60％～0．80％,对羟基苯甲醚质量分数为0．20％～0．40％,实验表明所合成的丁基缩水甘油醚丙烯酸酯这种稀释剂能有效地稀释高黏度双酚A型环氧丙烯酸酯。     

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。