无实验参数模型的汽液平衡模拟

在无实验参数的条件下模拟汽液平衡,计算量大,计算过程复杂,对一些特殊的混合物计算误差较大,限制了模拟计算的应用范围,本文采用改进的UNIFAC计算活度系数模型和修正的拉乌尔定律模拟汽液平衡,再用构造饱和蒸汽压计算误差函数迭代计算汽液平衡温度,用试位法克服迭代计算中的收敛问题.改进了试位法的终止条件,通过调整迭代的初始温度,大大降低了迭代次数,有效提高了计算速度,对一些特殊的混合物也具有较好的模拟结果,在5 931 mmHg压力下,对水-乙酸混合物模拟计算的平均迭代次数仪19次,在Visual C++环境中,用面向对象的方法,实现了无实验参数模型模拟汽液平衡,数据处理用独立的类完成,并采用了动态分配内存的方法处理数据,使计算模块具有较好的独立性和复用性,最后在不同的压力下,模拟计算了乙醇-水、水-醋酸和苯-甲苯等混合物,证明该法可模拟实际过程,计算速度较快,模拟效果较好.     

渣油制氨气化—变换系统流程模拟

本文对UBE型渣油制氨的气化—变换系统进行稳态模拟。用马丁-候状态方程作为热力学模型来计算真实气体的热力学性质,并在此基础上引入平衡温距的概念来描述高温高压下的气化反应。根据Prausnitz提出的方法建立了8.7MPa压力下的汽液平衡模型,用校正的动力学方程来计算变换反应速度,采用序贯模块法进行了流程模拟。以设计工况为基准的实例分析表明模拟结果与实际数据符合良好。对各关键单元进行的模拟操作分析,为该系统的优化计算和改进现行操作工况提供了较好的依据。     

序贯模块法在选矿流程模拟中的应用与实现

选矿流程模拟软件旨在实现各种选矿过程的模拟计算,以作为选矿过程设计与优化的强有力工具。首先给出选矿流程模拟模型;接着阐述了序贯模块法用于选矿流程模拟计算的自动解算方法,给出了基于可及矩阵法的系统分块方法,根据选矿流程拓扑结构特点,提出了基于有向图广度优先搜索的环路切割方法;说明了基于序贯模块法的流程模拟软件设计思路。采用设计的选矿流程模拟软件,模拟某有色冶炼企业选矿厂的磨矿分级过程,得到了与实际吻合的模拟计算结果,说明所设计软件能较好地模拟实际选矿流程。     

折半搜索法预测二元混合物的共沸点

在化工分离过程设计中,共沸点预测的作用十分重要,目前常用的方法有牛顿迭代和牛顿同伦等,都需要求解大型非线性方程组,且牛顿迭代法易发散,本文提出修正UNIFAC模型的逐次代入法同时与折半搜索联合的算法,既克服牛顿迭代计算时因取初值不合适时而容易发散的缺点,又不需要求解大型非线性方程组,且计算速度快,计算中对逐次代入法进行改进,使温度初值的取法更简捷,且无发散现象,通过验证乙醇-苯等10多种二元混合物,计算过程均可在1 MS以内完成,计算所得共沸点与文献所载实验值比较,平均误差＜1%,共沸点组成与文献所载实验值比较,平均误差＜2%,证明该法不但可用于二元混合物共沸点预测,又可在相应大型数据库中查找可产生共沸效果的混合物.     

有序搜索法加调优法研究有机硅单体的分离序列

针对有机硅单体混合物(甲基氯硅烷混合物)中组分较多、分离塔系复杂的特点,提出了利用有序搜索法加调优法研究其最优分离序列的方法。利用AspenPlus模拟软件中的DSTWU模块和WILSON热力学计算模型,对提出的合成序列中涉及到的各分离子问题进行初步模拟计算。将模拟结果代入相关的费用计算模型,并利用探试成本函数概念,估算不同切割位置分离序列的年总成本。以年总成本最低为目标函数,利用有序搜索法递减确定不同组分混合物的最佳切割点。结果表明,序列Ⅰ为最佳切割点分离序列。然后,以序列Ⅰ作为初始序列,提出相关的3组相邻分离序列,采用渐进调优法对其进行调优。利用AspenPlus模拟软件中的RADFRAC严格精馏计算模块对以上4组分离序列进行精确模拟计算,分别对其各塔的进料位置和回流比进行优化,将优化结果代入相关的费用计算模型,计算并比较以上4组序列的年总成本。研究结果表明,序列Ⅳ的年总成本最低,较初始序列Ⅰ的年总成本降低了2.31%,因此选择序列Ⅳ作为分离有机硅单体混合物的最优方案是合适的。     

乙酸丁酯反应精馏过程模拟设计

反应精馏偶合了反应和精馏两种单元操作,通过精馏促进反应,可以提高反应转化率和收率,为可逆反应的化工过程生产提供了新的设计途径。基于严格热力学分析计算,利用计算机模拟和优化手段。提出了乙酸丁酯反应精馏、分离纯化的生产流程。采用UNIQUAC方程表征乙酸-正丁醇-乙酸丁酯-水四元非理想体系的汽液平衡,首先,根据实验数据回归了热力学模型中的交互作用参数,并预测了体系中5个共沸物组成,模型的计算结果与实际数据吻合。基于平衡级模型,提出了由平衡反应器、反应精馏塔、倾析器和纯化塔构成的可行流程,对提出的设计流程进行了模拟、优化,得到了操作工艺参数。模拟结果对工业过程的设计和改造具有一定的指导意义。     

流程模拟软件SysCAD及其在过程工业中的应用

流程模拟技术及其商业化软件已被广泛应用于石油化工和矿物加工等过程工业的众多领域,成为工艺流程设计和优化的重要工具。本文介绍1种面向矿物加工和冶金领域的工厂级大型模拟软件—SysCAD,该软件与Aspen、PRO/Ⅱ等传统的化工流程模拟软件不同,提供了丰富的处理固体物料和固液混合物的单元模块,更适合于矿物加工及冶炼过程的流程模拟。通过初步建立镍闪速熔炼过程的SysCAD流程模型,概述了该软件的使用方法和步骤,探讨了如何使用SysCAD的通用模块和Sub-models实现实际过程中复杂单元设备或过程的模拟,以及火法冶金领域流程模拟的应用前景。     

面向对象技术的多元缔合体系闪蒸模拟

用面向对象技术抽象出闪蒸类结构和功能,实现闪蒸类的封装、继承、属性和方法.对缔合体系汽相采用维里方程,液相用UNIQUAC方程修正其非理想性,校正缔合组分汽相焓的计算,建立相平衡模型.用一维或二维New-ton-Raphson法对缔合和一般体系的闪蒸过程方程组进行多元闪蒸分离计算,模拟结果与文献值对比平均卡机对偏差小于2.46%.软件将面向对象技术和缔合物系热力学模型及数值分析方法结合,进行闪蒸单元操作的模拟分离计算.可作为基础模块用于化工过程流程模拟、分析、优化及系统集成开发并可用于实际生产过程的闪蒸计算.     

连续过程的多目标优化

在模块环境(Aspen Plus)下,建立了基于多目标遗传算法NSGA-Ⅱ求解多目标优化问题的系统结构,并对含循环物流的连续过程废料最小化问题进行求解。在求解过程中遗传算法需要反复调用流程模拟,而流程中循环物流的迭代收敛使优化计算效率较低。为减少流程迭代次数本文提出2个加速策略:一是变收敛精度策略,在优化计算初始阶段,使流程在较低精度下收敛,快速淘汰劣点,随着优化的进行,将流程收敛精度逐步提高,得到高质量的非劣解;二是循环流初值策略,利用已有的计算值,回归决策变量与循环流变量的对应关系,改善循环流初值。实例结果表明,加速策略减少了一半左右的流程迭代次数,效率提高50%,本文提出的求解多目标问题的方法能方便地得到问题的Pareto最优解集,可应用于一般连续化工过程的多目标优化。     

基于CAPE-OPEN标准的对二甲苯氧化反应器建模

流程工业开发的竞争力很大程度上取决缩短计算机辅助软件开发的周期,CAPE-OPEN(computer-aided process environment,OPEN)就是这样1套标准规范,它允许软件供应商、各研究机构及个人进行可兼容组件开发。这些组件以动态链接库的形式无缝构建了1个集成的模拟仿真环境。本文在现有精对苯二甲酸(pure terephthalic acid,PTA)全流程建模与仿真的基础上,将流程核心模块对二甲苯(p-Xylene,PX)氧化反应(continuous stirred tank reactor,CSTR)机理模型重构,封装成为符合国际流程工业接口标准CAPE-OPEN的独立组件,该组件通过开放(equation set object,ESO)接口,向数值求解器与仿真环境提供模型信息,调用CAPE-OPEN兼容物性包进行物性计算,从而完成模型的求解工作。该模块可与标准兼容流程仿真环境Aspen Plus交互,在该环境下将迭代求解结果与原流程模型仿真结果保持在0.1%以内,验证了模型的精确性与稳定性。     

常减压蒸馏装置流程模拟及优化研究

在实际生产过程中,对流程模拟的研究关系到产品的质量和产量.根据石化炼油厂常减压蒸馏装置中初馏塔和常压塔的生产工艺和原油精馏原理,结合现场工艺数据,并基于Aspen Plus化工流程模拟软件,实现了初馏塔和常压塔的流程模拟.同时,通过灵敏度分析工具优化操作条件,指导操作人员对常压塔的操作条件进行有效调节,调节效果令人满意.     

煤矿供电系统雷击情况的仿真研究

选取矿区常用的110 kV级的输电线路作为仿真研究对象,采用ATP-EMTP电磁暂态分析软件建立了雷击输电线路的数学模型,通过改变杆塔接地电阻值的大小以及安装与不安装线路避雷器对雷击过程的影响进行了仿真分析。仿真结果表明,雷击杆塔顶时,输电线路杆塔接地电阻值越大,输电线路的耐雷水平会降低;输电线路安装避雷器可有效降低输电线路过电压。     

计算流体力学在烟气脱硫中的应用

为优化脱硫吸收塔内流场分布,提高脱硫效率,降低脱硫投资和运行成本,提出基于RANS方程和多相流模型的烟气脱硫数值模拟方法,基于FLUENT采用多相流模型针对吸收塔内烟气脱硫过程进行模拟.通过对吸收塔烟气和浆液区域进行建模及网格划分,并对内部和喷枪局部处流场进行数值模拟,分析得到浆液和烟气在吸收塔内的流动规律.模拟结果验...     

动态流程模拟及其在精馏塔的操作分析中的应用

采用HYSYS流程模拟软件,对丙烯丙烷精馏塔进行动态流程模拟,分析了丙烯丙烷精馏塔在操作条件变化和进料流量及进料成分干扰变化时,整个塔的动态响应变化过程,研究了常规PID控制方案以及通常的先进控制方案所存在的问题,为改进的集实时优化与先进控制于一体的控制方案设计提供了依据。     

基于EMTP-ATP的风力发电机雷电电磁暂态特性分析

为解决风力发电机组雷电暂态过程研究的问题,本文根据雷电流在风机系统内的流通路径,利用EMTP-ATP软件建立了单台风机系统一体化电路暂态仿真模型以及整个风电场电路暂态模型,分析了各部件模型的建立过程与模型中参数的计算方法。该模型将雷电流在风机系统内的传播路径立体地集成在一起,反映雷电流在风机系统各部件内传播时的暂态特性。基于风机系统的一体化电路暂态模型,研究了风机叶片、机舱、塔筒和变压器等部件的雷电暂态特性,并分析了电缆屏蔽层接地方式等因素对风机雷电暂态特性的影响。研究表明塔筒-线芯间的过电压在线芯的上下两端达到最大;电缆金属屏蔽层能有效降低塔筒-线芯间的感应过电压与线芯的雷电流,感应过电压的抑制比可以达到41%,线芯雷电流抑制比可达60%;此外,屏蔽层的接地方式采用两端接地时感应过电压幅值最小。     

桌面式机场塔台管制仿真系统的设计与实现

桌面式机场塔台管制仿真系统是面向现代空管教育的要求,采用虚拟现实技术构建的一套人在回路的复杂实时仿真系统。系统以机场塔台视景仿真为中心,通过分布交互实时网络,真实模拟机场塔台管制各个环节,为学员提供一个真实的虚拟仿真训练环境。系统成本低、性能高,突破了机场管制实训课程的瓶颈,满足了管制专业本科教学的需求,取得了良好的教学效果。     

基于改进蚁群算法的催化裂化分馏塔在线多目标优化

为了对催化裂化分馏塔多目标问题在线智能优化,本文选择可以在线催化裂化分馏塔多目标的优化模型,同时提出一种新的改进蚁群算法,作为智能优化手段.对分馏塔的优化过程作单位化和数字位的处理,通过研究优化过程中参数的取值对优化的影响,确定一组合适的参数组合,去优化分馏塔.实验数据表明:优化结果较好并大大缩短了优化时间,为在线优化分馏塔提供行之有效的方法.     

软件集成环境下的精馏塔动态仿真

化工过程动态仿真的关键问题是物性数据的计算及非线性微分方程和代数方程的求解，商品化的过程稳态模拟软件能够精确计算纯组分及混合物的物性，而MATLAB/SIMULINK具有强大计算及仿真功能。该文通过将Matlab／Simulink与Aspen Plus模拟软件物性和热力学数据库集成，对精馏塔进行了动态仿真研究。文中阐述了软件集成的方法，建立了精馏塔的通用动态数学模型，在Simulink中以S-函数的方式进行了实现。通过软件集成进行过程的仿真研究，充分利用了现有软件的优势，减少了编程工作量，提高了开发效率。     

蒸馏塔的过程建模控制及在Simulink中的实现

通过对某炼油厂常压蒸馏塔生产工艺的分析,建立了蒸馏塔复杂控制对象的简化模型,以冷却水流量为控制量,以回流储液罐的液位为被控制量,达到控制塔顶馏出产品质量的效果,并在Simulink中实现蒸馏塔的建模、控制设计分析和仿真,既提高了蒸馏塔这类复杂对象过程建模和控制分析的可操作性,同时在实际运行中也取得了较好的控制效果。     

无线传感器网络RaSMaLai算法的改进

针对RaSMaLai算法有可能进入无效循环和无效等待状态的问题,对RaSMaLai进行了两点改进并提出了一种新的随机转换算法NRaSMaLai:改进一在算法初始化过程中遍历树中节点进行初始化检查,防止树进入无效等待状态;改进二在更新树操作过程中对树中最大负载节点及其所有子孙节点时进行状态检测,防止树进入无效循环状态。NRaSMaLai通过增大最小负载节点及其子孙节点的负载使树平衡。仿真实验表明,使用改进一、二的算法能使树达到平衡状态或更接近预设的平衡状态。当sink节点位于区域中心时,NRaSMaLai使树平衡时所需的迭代步数减小为原来的1/5并很少出现振荡,对使数据收集树快速收敛并延长网络寿命具有重要意义。