基于Kriging代理模型的复杂精馏系统操作参数优化

优化常减压装置的操作参数可有效提升炼化企业的经济效益，但基于其严格机理模型进行迭代寻优将十分耗时。为降低计算成本，提出了一种基于Kriging代理模型的常压精馏系统操作参数智能优化方法。该方法采用Kriging元建模技术构造精馏过程中关键操作参数与主要输出变量间的关系模型，并以此关系模型代理复杂精馏系统的MESH方程组（包括物料守恒方程M、气液平衡方程E、归一方程S、焓守恒方程H），在设计空间中采用粒子群优化（PSO）算法进行操作参数的全局智能搜索。所提方法不仅能够保证寻找到的操作参数全局最优，而且可以大幅度地减少求解的时间，具有十分明显的工程实用性。基于Aspen HYSYS的仿真试验表明了本文所提方法的有效性和优越性。     

基于代理模型与遗传算法的海上油田聚合物驱注入参数优化控制方法

针对传统优化方法效率低、精度差的问题,将响应面方法引入到化学驱注入参数优化设计中,提出了基于二次响应面代理模型与遗传算法的海上油田聚合物驱注入参数优化控制方法,即运用Box-Behnken试验设计方法,以油藏数值模拟为计算手段,采用二次响应面方法建立了拟合净现值增幅与注入参数之间非线性关系的代理模型,并以此作为适应度函数,由遗传算法在变量空间范围内进行全局寻优,获得注入参数最优组合。渤海SZ36-1油田A7井组聚合物驱注入参数优化结果表明,基于代理模型和遗传算法的优化策略可以有效减少数值模拟的次数和计算量,同时能够获得较高的求解精度。     

基于中间换热器-吸收式热泵精馏节能系统的优化

为提升精馏环节的能源利用效率,基于高效回收换热器余热和梯级用能的理念,提出了设置中间换热器与吸收式热泵相结合的精馏节能系统;以某石化企业180 kt/a气体精馏“三塔”（脱丙烷塔、脱乙烷塔、丙烯精制塔）系统中的脱丙烷塔为研究对象,采用Aspen Plus建立数学模型,对中间换热-吸收式热泵精馏节能系统的中间再沸器、中间冷凝器以及热泵的操作参数进行优化,并对“三塔”精馏流程的节能效果进行分析。结果表明,采用中间换热-吸收式热泵精馏节能系统可将脱丙烷塔的蒸汽消耗量降低25%;对于完整“三塔”精馏流程,蒸汽消耗量可降低38.8%,循环冷却水用量节约42.5%,新增利润约530.8万元/a,项目静态投资的回收期为3 a。     

完全热集成变压精馏分离正丁醇和氯苯的模拟

根据正丁醇-氯苯在不同压力下共沸组成变化较大的特点,采用变压精馏对正丁醇-氯苯共沸体系进行高纯度分离。利用化工流程模拟软件对变压精馏流程进行稳态优化模拟计算,以NRTL方程作为物性计算模型,以再沸器总热负荷最低为优化目标,对理论板数、进料位置和回流比等参数进行优化,得到变压精馏分离正丁醇-氯苯体系最佳操作参数。采用完全热集成变压精馏工艺进行节能,即利用高压塔塔顶气相潜热作为常压塔再沸器热源。模拟结果表明,利用完全热集成变压精馏冷凝器和再沸器热负荷分别节能38.88%和35.38%,同时可得到99.96%(w)的正丁醇和99.98%(w)的氯苯产品。完全热集成变压精馏是一种高效节能的分离正丁醇和氯苯共沸物的方法。     

醋酸甲酯加氢制乙醇工艺模拟与优化

建立了醋酸甲酯加氢制乙醇的工艺流程,采用化工流程模拟与分析软件Aspen Plus进行了系统的模拟研究。通过对工艺条件的分析,获得了过程较优的工艺参数。提出使用变压精馏的方法分离醋酸甲酯 甲醇共沸物,低压塔采用常压操作,较优的高压塔操作压力为11 MPa。同时针对多组分分离精馏序列的问题,模拟对比了逆序精馏和顺序精馏2种工艺,年度总费用（Total annualized cost, TAC）分析表明,首先分离出乙醇的逆序精馏工艺更经济合理。     

变压精馏和萃取精馏分离乙腈-正丙醇工艺优化

通过乙腈-正丙醇的共沸性质剖析,探索了变压精馏与萃取精馏进行该二元共沸物分离的可行性.利用NRTL方程计算液相的活度系数,其二元相互参数采用实验相平衡数据拟合,通过Aspen Plus对上述2种分离方法开展模拟优化,以年度总费用(T AC)最小为目标函数,得到了2种工艺的优化设计参数.结果表明,采用双塔变压精馏或萃取精馏工艺均能有效地实现乙腈与正丙醇共沸体系的分离,而萃取精馏工艺更适合乙腈和正丙醇的分离.与常规变压精馏工艺相比,热集成变压精馏工艺由于能量集成使得T AC减少了28.2％,主要是操作费用的节省.与热集成变压精馏工艺相比,萃取精馏工艺的总设备折旧费和总操作费用均有一定幅度降低,萃取精馏工艺所需的T AC降低13.9％.     

双元理想溶液精馏实际级数的近似分析解

对双元理想溶液精馏,分精馏段与提馏段,采用y_n=a_1x_n+b_1x_ny_n+c_1拟合“拟平衡曲线”,并与操作线方程联解,得出Riccate型非线性差分方程。解此差分方程导出计算精馏段或提馏段实际级数的方程式。验算表明,该式与逐级计算(模拟x～y图上的作图过程)相比,实际级数的相对误差为1％左右,适用于工程计算。本文提供一种已知塔顶、进料和塔底三板的板效率近似计算双元理想溶液精馏的全塔实际级数和适宜进料位置的可行方法。     

基于HYSYS和GA的天然气净化装置用能优化

为了降低含硫天然气处理过程中的能量消耗和操作成本,应用工业流程模拟软件HYSYS建立了含硫天然气净化装置工艺模型,并基于数据对象接口（Automation）技术开发了HYSYS与矩阵数值分析软件Matlab之间的接口程序,将HYSYS工艺模型作为适值函数计算的基础并入遗传算法（GA）中,从而建立了基于HYSYS模拟和遗传算法的天然气净化装置用能优化模型。应用此优化模型对川渝地区某50×10⁴ m³/d天然气净化装置的用能进行了操作参数优化,结果表明：在保证净化气产品质量的前提下,净化装置的用能降低了12.8%,经济效益明显提高。该方法通用性强,可用于其他过程系统的操作参数优化。     

基于前馈补偿和模糊PID的提馏段温度串级控制系统

针对精馏过程内部机理复杂、参数动态变化情况,提出一种基于前馈补偿和模糊PID的提馏段温度串级控制系统,根据提馏段工况的改变,自适应调整主控制器PID参数,同时引入前馈控制,克服系统不可控扰动。结果表明,该系统能够较好地克服各种干扰,稳定提馏段温度,从而达到间接控制精馏产品纯度的目的。     

基于操作参数大数据分析的电脱盐系统运行优化技术研究

基于电脱盐系统400余天的运行数据,采用大数据分析方法建立了运行参数与脱后盐含量之间的映射关系模型,模型对2019.4~2020.9期间共1052个电脱盐系统的实际运行样本进行了智能预测,与实际监测结果比对预测的平均误差在0.42mg/L。提出了基于模型的电脱盐系统影响因素分析及系统优化方法,利用该模型对影响电脱盐的关键因素进行筛选。依据筛选结果,分析了当前电脱盐系统的关键运行参数,并提出了优化运行建议。依据运行建议可以使电脱盐系统的脱后盐含量显著下降。     

常减压蒸馏装置负荷转移技术的模拟与优化

用ASPEN PLUS软件对卡宾达原油常减压蒸馏装置进行流程模拟计算，并通过灵敏度分析确定装置的最大加工负荷，并找出常压塔与减压塔之间关联操作的影响因素，提出常减压装置负荷转移技术的扩能改造操作优化方案。     

复杂石油蒸馏塔的稳态模拟

针对石油蒸馏塔结构复杂、参数校正难和产品性质计算难等问题，分析了不同结构的石油蒸馏塔模型、参数校正方法和产品性质计算方法，开发了带有参数校正的复杂石油蒸馏的稳态模型。通过与某装置常压塔的工艺数据比较，证实该模型具有较好的模拟精度和运算速度，能够预测原油蒸馏塔的实际工艺状态。     

共沸-萃取耦合精馏分离醋酸乙烯与甲醇混合物

在C2H4-乙烯醇共聚物生产过程中,醋酸乙烯(VAC)和甲醇(CH4O)可形成共沸物,难于通过普通精馏进行分离.结合VAC-CH4O-H2O体系三元相图,设计了以H2O为萃取剂的共沸-萃取耦合精馏分离工艺流程,有效控制聚合物中VAC含量,实现了VAC和CH4O的高效分离回收;基于Aspen Plus流程模拟软件,对设计...     

基于格兰杰因果关系检验的炼化系统故障根原因诊断方法

为了减少故障对炼化系统造成的影响,快速诊断出故障的根原因,使用格兰杰因果关系检验进行炼化系统故障诊断。分析炼化系统中过程参数之间的关联,建立过程参数作用关系图。在过程参数发生报警后,根据过程参数作用关系图,选出可能造成该过程参数报警的其他过程参数,进而使用格兰杰因果关系检验对其进行两两检验。根据计算得出的各个过程参数之间的因果关系量值,建立故障的定量因果关系图。使用定量因果关系图从发生报警的过程参数开始,寻找图中因果关系量值最大的路径,该路径即故障在系统的传播路径,该路径终点的过程参数即故障的根原因。将该方法应用于某化工厂常压塔装置的故障诊断,结果表明,该方法可以准确地诊断出系统中存在的故障,并找出故障在系统中的传播路径,对根原因进行定位,方法有效、可行。     

具有能量集成的萃取精馏新工艺及模拟

提出了一种新的单塔萃取精馏精制芳烃和非芳烃的新工艺,新工艺采用分隔壁萃取精馏塔替代常规萃取精馏流程的萃取精馏塔及溶剂回收塔,不仅节省了设备投资,而且降低了总能耗。利用ASPENPLUS模拟软件,对分隔壁萃取精馏塔及常规萃取流程进行了模拟,考察了溶剂比、回流比及分配比对分隔壁萃取精馏塔的影响,并对两种流程进行了比较,结果表明,分隔壁萃取精馏塔的最佳操作条件为:塔板数为41块,侧线精馏段的板数为10块,回流比为1,溶剂比为3.5,分配比为1.25。在此条件下,分隔壁萃取精馏塔比常规的两塔萃取精馏流程节能25.2%。     

炼油厂常减压蒸馏装置流程模拟系统的开发

本文在研究原料性质以及系统联接的基础上，进行了开发模拟油品裂解和聚合的减压炉模型的尝试，不但建立了以机理模型为基础的完整的常减压蒸馏流程模拟系统，而且初步了解决了多年来减压蒸馏模拟误差大等一系列问题，对实际装置的模拟计算表明，本文开发的模拟系统具有满意的模拟精度（最大平均偏差＜３％）。     

采用双效变压精馏工艺分离甲苯-正丁醇的模拟

采用双效变压精馏工艺流程分离甲苯-正丁醇物系。利用Aspen Plus化工模拟软件,以分离过程能耗最低为目标函数、甲苯和正丁醇纯度为约束变量,对双效变压精馏工艺流程进行了优化计算。模拟结果表明,采用负压和常压双效变压精馏工艺可以实现甲苯-正丁醇物系的高纯度分离,即负压塔的优化操作参数为:塔压20.0 kPa、理论塔板数26块、进料板为第12块塔板、回流比1.1;常压塔的优化操作参数为:塔压102.0 kPa、理论塔板数32块、进料板为第14块塔板、回流比3.2。计算结果表明,与两塔采用外界蒸汽供热的方式相比,采用常压塔塔顶汽相潜热为负压塔塔底再沸器供热可节能约42.3%。     

常减压装置塔顶低温系统露点腐蚀及铵盐沉积研究

炼油厂常减压装置塔顶低温部位的腐蚀和铵盐沉积是影响装置长周期安全运行的主要因素,腐蚀薄弱环节发生在露点区域,而影响露点腐蚀的关键因素是pH值。选用Aspen软件中的电解质模型,根据塔顶的组分及腐蚀气体的含量,对此低温系统的pH值进行了模拟计算,确定了露点区域溶液中的pH值,并对工艺防腐措施中的注氨和注水进行模拟计算,研究其变化对pH值的影响。利用氯化铵盐的结晶曲线分析塔顶系统的氯化铵结晶趋势,得到了沉积温度,同时探讨塔顶系统的操作压力、注氨量和注水量等变化对氯化铵盐沉积温度的影响,得到了沉积规律。