过程系统

摘要： 过程流程模拟中广泛应用的序贯模块法处理循环物流系统存在很多困难,如断裂流股的选择、迭代方程的收敛性等。基于稳定性理论解决循环物流系统的流程模拟问题,首先根据化工单元装置的模型方程将其分为正向模型和反向模型,并将循环物流中的变量定义为迭代变量和收敛变量;然后在收敛变量处将循环物流的流股断裂,迭代变量分别通过正向模型和反向模型计算收敛变量,二者的偏差通过增益系数对迭代变量进行修正,进而得到迭代方程;最后,利用控制理论中的稳定性理论来确定迭代方程的增益系数,将迭代方程线性化,采用劳斯判据确定增益系数的稳定范围,当增益系数位于稳定范围以内时,迭代方程必然收敛。催化裂化装置反应-再生系统因催化剂循环的存在而成为典型的循环物流系统,本文将反应器作为正向模型,再生器作为反向模型,以再生温度和再生催化剂含碳量作为迭代变量,构造了催化裂化装置反应-再生系统流程模拟的迭代方程,利用稳定性理论找到增益系数的稳定范围,保证流程模拟计算必定达到收敛,验证了该方法的可行性和有效性。

摘要： 在“碳达峰、碳中和”的背景下,传统煤制甲醇工艺存在CO_(2)排放强度大、能耗高等问题成为制约煤制甲醇工艺发展的瓶颈问题。本研究基于外源性的绿氢,重构粉煤气化煤制甲醇工艺,省掉了空分单元、变换单元,开发了短流程低温甲醇洗单元,提出了粉煤气化集成绿氢的近零碳排放煤制甲醇新工艺。从碳元素利用率、CO_(2)排放、成本分析等角度对新工艺进行了评价。结果表明,与传统煤制甲醇工艺相比,新工艺碳元素利用率从41.50%提高到95.77%,CO_(2)直接排放量由1.939降低至0.035 t·(t MeOH)^(-1),通过分析H_(2)价格与碳税对产品成本的影响发现,当氢气价格和碳税分别为10.36 CNY·(kg H_(2_)^(-1)和223.3 CNY·(t CO_(2))^(-1)时,两种工艺的产品成本相当。新工艺不仅减少了煤制甲醇过程碳排放,而且可以提高可再生能源就地消纳能力,具有良好的应用前景。

摘要： 当前炼油企业氢气需求持续增长,导致炼厂成本及生产过程温室气体排放增加,炼油企业通过增设轻烃回收单元对氢气和轻烃组分进行回收利用,能有效缓解这一现状。因此,在氢气网络优化中有必要考虑轻烃回收单元。本研究提出了一种集成轻烃回收单元的氢气网络多目标数学规划模型,对轻烃回收单元采用代理模型建模方法,解决了直接嵌入严格机理模型可能导致的高计算成本问题,以总年度费用最小为优化目标,同时将系统的环境影响也纳入优化目标。实例计算表明,所提出的方法能够有效降低氢气网络的年度费用及温室气体排放,并揭示了集成轻烃回收单元的氢气网络经济性能与环境影响之间的权衡关系,为工业应用提供了一定的理论基础。

摘要： 针对原油性质的不确定性,提出了一种基于质量传递机理的随机规划建模框架,以实现炼厂氢气网络在经济效益和抗扰能力上的同步优化。该框架耦合了常减压蒸馏、加氢精制以及闪蒸分离等过程单元,从微观上解析原油性质波动对网络运行的影响;采用了代理模型技术增设脱硫模块,并利用了二阶段随机规划方法改造管网,从宏观上优化氢气网络以满足生产要求。为验证所提方法的有效性和适用性,对某一现有的炼厂氢网络进行了改造设计研究。结果表明,集成过程单元的多场景优化策略能够有效提升网络的经济性能,并且能使其灵活应对因原油性质波动引起的操作场景的改变。

摘要： 催化裂化是目前炼油厂中的核心加工工艺,其反应-再生系统是一个多变量紧密耦合的复杂系统,动态模拟和控制系统设计难度较大。目前,催化裂化装置在进行动态建模时设置了大量假设条件,与实际状况存在诸多不符,另外当前的控制回路配对方法未考虑工艺要求,也不适用于催化裂化这样的开环不稳定系统。基于以上原因,以已建立的反应-再生系统数学模型为基础,建立精细化动态模型,对反应器和再生器模型进行真实逼近,不再忽略气相动态变化,将原模型中气相对时间的导数项恢复,通过离散化的分布参数系统模型,对离散化模型中每段提升管和烧焦罐的时变变量加入时滞。仿真结果表明,精细化动态模型更加接近实际化工生产过程。根据上述模型搭建仿真平台,通过对不稳定的反再系统进行工艺优先的控制系统设计,首先根据化工工艺设计控制回路保证系统的稳定性,然后基于相对增益阵方法设计剩余变量配对,在降低了高维系统设计复杂度的同时保证了生产过程安全。设计结果表明,对于催化裂化装置反再系统,基于工艺特性完成控制回路配对后,剩余变量无须再添加多余的控制回路就能保证控制系统的稳定性和适当的控制性能。

摘要： 基于改性的高硅铝ZSM-5催化剂反应动力学模型,本文探讨了甲苯甲醇甲基化反应中影响对二甲苯(PX)选择性的因素,提出了基于选择性强化的短流程甲苯甲醇甲基化PX生产工艺,并从原料利用率、能耗以及经济指标等角度,与已有工艺进行了对比分析。结果表明,在短停留时间、高甲苯/甲醇进料比、高稀释剂/甲醇进料比、较低反应温度和压力条件下,可以促使PX在二甲苯异构体中的选择性达到99.7%以上。短流程PX生产工艺规避了二甲苯异构体的分离,具有原料利用率高、能耗低、工艺简单的特点,具有良好的经济性。当前工艺研究进一步提升了甲苯甲醇甲基化PX生产工艺的技术竞争力,利用非石油基的甲醇,有助于形成煤化工和石油化工技术互补、协调发展的新格局。

摘要： 流程工业的低碳/零碳/负碳转型,需从节能、降污、减碳出发,根本上要在能源和原料供给侧摆脱传统化石能源的束缚。风电、光电、水电等为未来社会提供源源不断的可再生能源,但其不具备资源属性,而生物质兼具能源和资源属性,是未来替代化石燃料和原料的重要载体。本文指出,当前生物质转化主要集中在能源、材料、化学品等领域,以生物甲烷、乙醇、航煤等为代表的生物质能源取得了阶段性成果。将生物质转化技术与流程工业耦合,是当下流程工业低碳转型的重要手段,也是实现未来零碳/负碳目标的根本性措施。本文从生物质气化热电联用、生物质气化与燃煤耦合发电、水泥工业生物质替代燃料等案例出发,简要阐述了生物质转化与流程工业耦合面临的挑战,以及未来亟需发展的可再生能源为主的流程再造新理论和前沿颠覆性技术。

摘要： 质量交换网络是化工过程系统的重要组成部分,其优化设计对降低污染排放具有重要意义。采用启发式算法优化质量交换网络时,存在难以兼顾全局搜索和局部搜索的问题。通过分析不同精度优化参数下的优化结果,揭示了该问题的成因,并提出一种精细搜索策略用于基础算法所得结构的深度优化。该策略包含两种方法,方法1采用具有个体回代与分化的高精度强制进化随机游走算法,可保留个体结构变异能力;方法2采用确定性方法依次对多维目标函数中的每个变量进行一维搜索,具有精度高收敛快的优点。将该策略应用于焦炉气脱硫和空气除氨算例,得到的结果分别为407308 USD·a^(-1)和127807 USD·a^(-1),经济性优于现有文献中的结果,验证了本策略的有效性。

摘要： 传统的邻域保持嵌入(neighborhood preserving embedding,NPE)算法通过k近邻(k-nearest neighbors,k-NN)方法选择邻域进行重构来实现降维。但在实际工业过程中采集的样本具有时序相关性,仅仅通过欧氏距离选择近邻样本不能充分反映数据中包含的信息,从而影响检测效果。因此,提出一种局部时差约束邻域保持嵌入(local time difference constrained neighborhood preserving embedding,LTDCNPE)算法,充分考虑样本间的时间和空间关系,从而建立准确的故障检测模型。首先,该算法在固定尺度的时间窗内,根据样本的时序关系和空间特征挑选出邻域。其次,利用样本间的时间差异为邻域样本进行加权,使数据特征保留了高维空间的局部结构。然后,对降维后得到的主元空间和残差空间构建T和SPE统计量并确定控制限。最后,通过数值例子和Tennessee Eastman(TE)过程仿真验证LTDCNPE算法的有效性。

摘要： 大量的化石燃料燃烧导致温室气体排放增加,全球气候变暖。世界各国以全球协约的方式减排CO_(2),我国也由此提出“碳达峰·碳中和”目标。CO_(2)捕集以及转化制液体燃料和化学品是双碳目标下行之有效的碳减排措施之一,不仅可以实现CO_(2)的资源化利用,同时也缓解了国家能源安全问题。本文以燃煤电厂烟气CO_(2)捕集和CO_(2)合成甲醇为研究对象,分析了基于四种不同CO_(2)捕集技术的CO_(2)耦合绿氢制甲醇工艺。对四种不同CO_(2)捕集技术的CO_(2)制甲醇工艺进行了严格的稳态建模和模拟,分析和比较了不同CO_(2)捕集技术情景下的CO_(2)制甲醇工艺的技术和经济性能。结果表明,MEA、PCS、DMC和GMS情景的单位甲醇能耗分别是7.81、5.48、5.91和4.66 GJ/t CH_(3)OH,GMS情景的单位能耗最低,其次是PCS情景,但随着更高效相变吸收剂的开发,PCS情景的单位甲醇产品的能耗将降低至2.29~2.58 GJ/tCH_(3)OH。四种情景的总生产成本分别是4314、4204、4279和4367 CNY/t CH_(3)OH,PCS情景的成本最低,更具有经济优势。综合分析表明PCS情景的性能表现最好,为可用于燃煤电厂最佳的碳捕集技术,为CO_(2)高效合成燃料化学品提供方向,缓解化石燃料短缺和环境污染问题。

摘要： 钢铁制造过程系统的可靠性对于钢厂运行控制、节能降耗和提高经济效益具有重要的作用。本文阐述了钢铁制造流程的特点，并借鉴一般系统可靠性理论，给出了钢铁制造过程系统可靠性的定义。另外，描述了系统可靠性故障树分析法的一般过程，提出钢铁制造过程应从时间、产能、能耗和产品质量四个因素来建立评价指标体系进行系统可靠性综合评价。

摘要： 本文提出了以系统工程理论为指导、热力学分析为基础的“过程系统能量集成技术”，可对现有生产装置的用能状况进行诊断，发现“瓶颈”问题，采用“能量集成策略”对过程系统“解瓶颈”，确定节能、扩容和清洁生产改进方案。本技术已成功应用于大型石化企业乙烯、合成氨等20余套生产装置的能量分析，提出节能改造方案，其中已实施10余项，实现节能10％-20％，扩产20％-30％，每年已创经济效益1亿元以上，投资回收期在1年以内。文中阐述了“过程系统能量集成技术”的核心内容，并列举部分石化企业实施的生产装置节能改造项目的简况。最后，提出过程系统能量集成的某些研究课题。

摘要： 综述了神经网络在过程系统建模中的应用.首先对过程系统建模技术及神经网络技术的基本概念与发展情况进行了概括:然后介绍神经网络用于过程系统建模的研究进展,列举了国内外提出的各种智能技术与神经网络结合的过程建模技术;最后对复杂过程系统中神经网络建模的研究方向作出评述.

摘要： 为解决振荡故障在过程系统中大范围传播时如何定位振荡源的问题，提出了一种新的过程知识和数据驱动相结合的定位方法。该方法利用过程知识构建回路因果图，并简化出因果根树，可有效提取实际过程中回路之间的因果关系。再以互相关函数分析受扰回路之间的时延量，结合定位回路振荡源。TE过程仿真结果表明，与单纯定性或定量方法相比，在关联严重的多回路过程系统的振荡故障定位中，该过程知识和数据驱动相结合的定位方法更有效。

摘要： 利用序贯方法,依照多目标夹点分析方法的方法和步骤,通过案例对此方法进行验证。最终得到系统需求最小新鲜水125.94 kg/s、最小热公用工程为5289kW,最小冷公用工程为3.36kW。在二氧化碳排放限制的情况下,得出能源合理分配结构及最小清洁能源用量2029kJ/s。同时得到节水效率为23.24％,节能效率:热公用工程削减81.34％,冷公用工程削减99.98％。

摘要： 现代科学理论研究和实践中存在着大量涉及多个目标优化的问题，例如在绿色化工过程中希望生产的原料转化效率最高、消耗能量最低，安全性最好，同时对环境的污染最小等。这些目标并不是独立存在的，它们往往是耦合在一起的互相竞争的目标，每个目标具有不同的物理意义和量纲，这种竞争性使得优化问题的解决变得复杂和困难。本文在综述现有化工过程多目标优化研究工作的基础上，指出考虑本质安全特征的多目标优化是当前化工系统优化领域的一个富有挑战性的课题。这一问题的解决将为实现具有效益高、环境友好、生产安全等特征的绿色化工过程提供重要的技术支撑。

摘要： 农业的持续发展不仅与农业系统的各个要素有关,而且取决于农业系统的结构、农业系统的环境、农业过程系统、农业系统的控制方式,它们在各自的方面影响农业的持续发展,是基于各自不同的机理,因而可以寻求确保农业持续发展的几个政策作用点.

摘要： 一种选择使用在管中的成形颗粒的过程，该管能够填充成形颗粒以在管中形成填充床。定义填充床的一种或多种性质的期望值。计算成形颗粒的尺寸，从而在具有所述计算尺寸的成形颗粒的管中的填充床满足或大体满足所述期望值，并且按照所述计算尺寸选择成形颗粒。填充床的性质可以是由成形颗粒占据的体积分数、填充密度、及气体流过填充床的阻力系数。

摘要： 本发明涉及一种过程自动化系统，该系统中的过程装置(1至6)实现过程自动化范围内给定的功能，并与过程自动化系统进行与功能和装置有关的数据(23，24)交换，其中至少一部分数据(23，24)在进行数据交换时经过加密处理。

摘要： 本发明提供处理过程管理装置，该处理过程管理装置可以通过高速地适应于用于信息处理的功能引擎的性能改变而确定处理过程。本发明包括：存储处理过程及其性能信息的过程数据库(31)；性能历史数据库(32)，其存储当根据处理过程来执行信息处理时观察到的性能、和对于执行处理模块的每个功能引擎观察到的性能，所述处理模块构成处理过程；性能观察单元(33)，其获取这里观察到的性能；未来性能计算单元(34)，其计算每个功能引擎在未来某一时点的性能；过程产生单元(35)，根据未来的性能重构处理模块并产生新处理过程；过程更新单元(36)，其将产生的处理过程及其性能信息增加到过程数据库(31)；和过程解决单元(37)，其从过程数据库(31)中确定用于执行指定的信息处理的处理过程。

摘要： 一种选择使用在管中的成形颗粒的过程，该管能够填充成形颗粒以在管中形成填充床。定义填充床的一种或多种性质的期望值。计算成形颗粒的尺寸，从而在具有所述计算尺寸的成形颗粒的管中的填充床满足或大体满足所述期望值，并且按照所述计算尺寸选择成形颗粒。填充床的性质可以是由成形颗粒占据的体积分数、填充密度、及气体流过填充床的阻力系数。

摘要： 本发明涉及一种过程自动化系统，该系统中的过程装置(1至6)实现过程自动化范围内给定的功能，并与过程自动化系统进行与功能和装置有关的数据(23，24)交换，其中至少一部分数据(23，24)在进行数据交换时经过加密处理。

摘要： 本发明提供处理过程管理装置，该处理过程管理装置可以通过高速地适应于用于信息处理的功能引擎的性能改变而确定处理过程。本发明包括：存储处理过程及其性能信息的过程数据库(31)；性能历史数据库(32)，其存储当根据处理过程来执行信息处理时观察到的性能、和对于执行处理模块的每个功能引擎观察到的性能，所述处理模块构成处理过程；性能观察单元(33)，其获取这里观察到的性能；未来性能计算单元(34)，其计算每个功能引擎在未来某一时点的性能；过程产生单元(35)，根据未来的性能重构处理模块并产生新处理过程；过程更新单元(36)，其将产生的处理过程及其性能信息增加到过程数据库(31)；和过程解决单元(37)，其从过程数据库(31)中确定用于执行指定的信息处理的处理过程。

摘要： 本发明涉及过程监控系统和用于操作过程监控系统的方法，过程监控系统具有至少一个第一操作单元，第一操作单元与服务器连接，服务器具有用于监控自动化设施的可视化服务，可视化服务设计有用于来自过程映像的过程值的可变预算，还设计有警报预算和具有警报消息的警报列表，输入输出窗口设计有用于短消息的输入框并且还具有激活构件，存在用于管理过程对象的管理部件并且管理部件设计为，在输入短消息和激活激活构件时，设立警报实例用于分配给输入框的过程对象，并且在警报列表中将分配的短消息储存为另外的警报消息，其中，消息序列显示被扩展以将来自警报列表的另外的警报消息显示为短消息。

摘要： 本公开涉及一种过程挑战装置(2)，该过程挑战装置(2)特别用于模拟灭菌室内负载在最坏情况下的渗透条件，包括用于容纳生物、化学或物理指示剂(140)的检测器容腔(90)，其中所述检测器容腔(90)被布置在一系列气体容腔(110、114、118)的终端处，其中所述过程挑战装置(2)包括两个部件(6、14)，即外壳部件(6)和插入部件(14)，其中所述插入部件(14)至少部分地可插入到所述外壳部件(6)中，使得所述检测器容腔(90)被布置为在所述两个部件(6、14)内没有任何密封。

摘要： 本实用新型提供了一种用于在过程中分析过程设备的操作的测量系统和用于过程中的过程测量系统。一种非侵入式传感器系统包括设置在过程中以测量不同的输入过程现象的传感器阵列以及使用经验模型来分析传感器测量值以产生未由该传感器阵列中的任意一个传感器直接测量的另一个过程现象的估计值的逻辑单元。该传感器阵列中的传感器可以是非侵入式传感器，该非侵入式传感器以侵入式或非侵入式的方式测量输入过程现象但是关于输出过程现象是非侵入式的，因为这些传感器中的任意一个都没有直接接触表现该输出过程现象的过程流体或过程元素。传感器阵列中的传感器可以是用于产生过程中的不同或相同位置处的特定过程现象的测量值的任意类型的传感器。

摘要： 基于通用过程系统库配置过程控制系统的方法和装置被公开。一种示例方法包括实例化出通用过程系统库的实例。该实例与过程控制系统的设备项目和对应过程信号相关联。该通用过程系统库包括通用过程图形数据或通用控制策略数据中的至少一项，该通用过程图形数据或通用控制策略数据对应于该过程控制系统的设备项目和对应过程信号。该示例方法进一步包括通过使与过程控制系统的运行相关联的过程特有数据和通用过程图形数据或通用控制策略数据中的至少一项合并，对该通用过程系统库的实例进行配置。