CSTR配备的不同类型控制器的参数整定及寻优

以水合法制丙二醇为例,利用Ziegler-Nichols法及经验法考察了CSTR反应器配备的比例控制器(P)、比例积分控制器(PI)及比例积分微分控制器(PID)的控制参数对CSTR反应器控制效果的影响,进而确定其优化的控制参数值。动态模拟结果表明:当配备P型控制器且控制参数kc=2×107时,控制效果最好,但存在控制余差;当配备PI型控制器时,利用Ziegler-Nichols法对控制参数进行调试;当配备PID型控制器时,采用与PI型控制器相同的控制参数整定方法,能够满足对CSTR反应器的控制要求。     

CSTR反应器抗扰动能力的稳态模拟与动态模拟

本文以环氧丙烷PO水合法制1,2-丙二醇为例,对CSTR抗扰动能力进行了稳态及动态模拟的对比研究,分析了进料温度扰动对PO转化率的影响。结果表明:若进料温度升高,稳态与动态模拟结果一致,PO转化率增幅较小;当进料温度降温幅度4.00K时,稳态与动态模拟结果一致,PO转化率减幅较小;当进料温度降温幅度≥4.00K但高于熄火温度时,稳态模拟结果显示CSTR仍处于较高PO转化率状态,转化率变化较小,但动态模拟结果表明此时CSTR已从高PO转化率状态跌至低PO转化率状态,稳态与动态模拟结果不符;当进料温度降至熄火温度以下时,稳态与动态模拟结果一致,CSTR均从高PO转化率状态跌至低PO转化率状态。通过对比可知,动态模拟比稳态模拟能更真实地反映CSTR的抗扰动能力。     

聚丙烯反应器的动态模拟

针对聚丙烯生产中广泛采用的ＣＳＴＲ反应器,建立了了聚合过程的动态模型,包括固体物料和催化剂、氢气浓度、熔融指数的动态方程。本模型可以准确地计算ＣＳＴＲ反应器的浆液浓度、产物固含率、催化剂残贸率、熔融指数等重要的生产指标。对产品牌号切换过程的仿真结果表明,丙烯聚合反应的质量闭环控制能带来巨大的经济效益。     

水合法制丙二醇的CSTR开车模拟及反应器稳定性分析

以水合法制丙二醇为例,对连续搅拌釜式反应器(CSTR)的开车过程进行了动态模拟研究,分析了开车过程中温度、浓度、转化率随时间的变化曲线,确定了影响反应器开车能否成功的主要因素,并对反应器的抗干扰能力进行了分析.研究结果表明,在反应器进料温度(T0)297.15K的条件下,反应器开车失败;而将反应器的进料温度升至300.00K,可使反应器开车成功:影响反应器开车成功与否的主要因素是反应器的进料温度是否高于其点火温度,而该反应体系的点火温度为297.70 K.借助多态理论指导使反应器成功开车后,在T0为297.15 K的条件下稳态操作,当反应器的进料温度升高时,对反应器的操作稳定性影响不大;当进料温度降温幅度低于 3.00 K时,反应器仍能维持在高转化率的状态下操作:但当反应器的进料温度降温幅度大于或等于 4.00 K时,反应器的操作状态将从高转化率跌落至低转化率,导致反应器的白动停车.山此可知,该反应器虽具有一定的抗扰动能力,但其稳定性较差.     

苯加氢制环己烯反应器动态模拟及故障分析

建立了苯加氢反应制环己烯的反应器模型,借助动态模拟与分析系统平台DSAS实现了该反应的动态模拟。在充分了解工艺流程的基础上绘制仿真工艺流程图,根据仿真流程图完成工艺平台所需的信息输入,利用Visual C++编译出工艺模型并进行动态模拟。在程序中输入反应动力学并调试校正系数,使得模拟值与设计值一致,以验证模型的准确性。在建立的反应器动态模型上设立常见的进料量扰动、冷却水扰动及液位变化3个故障,通过动态模拟分析这些故障产生的后果。     

连续搅拌釜式丙烯聚合反应器的模拟：（Ⅱ）的反应器的动态模拟

建立了丙烯液相本体聚合搅拌釜式反应器的动态数学模型，通过计算机模拟，研究了进夹套冷却水流量、丙烯蒸汽冷凝量、催化剂浓度及进料温度４个变量在矩形波和阶跃两种干扰方式下反应器的动态行为，为反应器控制系统的设计提供了定量依据。     

丙烷脱氢固定床反应器的动态模拟与优化

在丙烷脱氢制丙烯反应过程中,由于焦的沉积使催化剂活性不断降低,而且失活速度很快。本文建立了径向绝热固定床反应器丙烷脱氢 失活过程的动态模型,在Pt-Sn催化剂动力学基础上对脱氢过程进行了模拟和分析。得到了不同时刻反应器内的压力、温度、催化剂活性等的分布情况以及转化率、选择性、收率等的变化规律,并在分析反应器入口温度、流量及压力对过程影响的基础上对反应的操作条件进行了优化。     

CSTR反应器好氧颗粒污泥脱氮影响因素研究

在连续流反应器中接种厌氧颗粒污泥,成功培养出好氧颗粒污泥,具有良好的COD及氨氮去除能力。通过脉冲试验考察反应器水流流态,同时考察温度、C/N、水力停留时间、溶解氧质量浓度、pH、间歇曝气周期等对好氧颗粒污泥脱氮的影响,并确定最佳工艺参数为:温度为25℃、C/N在6～8、HRT为8 h左右、溶解氧质量浓度为2 mg·L-1、pH为7.5～8.0、曝气3 h及缺氧搅拌3 h和曝气4 h及缺氧搅拌3 h。     

起始浓度对全混釜热稳定性的影响

讨论了反应物起始浓度对全混釜热稳定性能的影响, 提出用调节起始浓度控制热稳定性的新方法。     

连续反应釜温度控制系统的设计与仿真

针对连续反应釜中进行的化学反应特性,按照过程的动力学方程和能量平衡等关系,设计了一套基于西门子PCS7的连续化学反应釜(CSTR)温度控制系统。由于连续反应釜内温度的非线性、时变等特性,采用变结构模糊控制结合前馈、串级、分程等先进的控制方式,克服了传统PID算法参数调整复杂、超调量大的缺点。仿真结果表明:对温度采用变结构模糊控制能获得较好的稳态精度和动态特性,满足了反应釜内温度控制的要求。     

Dynamic and pseudodynamic modelling of transient and periodic CSTR operation

Using the simple catalytic reaction A+B°C, catalytic surface dynamics can be modelled either by assuming finite rates of adsorption and desorption (termed the dynamic model) or by assuming adsorption equilibrium between the gas and the surface (the pseudodynamic model). In general, the responses of the two models are quite different, the pseudodynamic model being unable to predict rate overshoot for reactor start-up. Both models appear able to describe rate enhancement and simple (i.e. single frequency) resonance for forced feed composition cycling. Reasons for preferring the dynamic model over its pseudodynamic counterpart are discussed.     

一种基于PWA模型的控制策略在连续搅拌反应釜中的应用

在化工系统实际运行过程中,常常会出现一些不正常的工作状态,为了使系统运行状态能够避开这些不正常的工作状态,往往需要对控制器进行重构。针对这种情况,本文阐述了一种基于分段仿射模型的控制策略,该控制策略采用显式模型预测控制算法对系统进行控制,当检测到系统出现异常工作点时,先对系统进行形式验证,根据验证结果,再决定是否进行控制器重构,这样,既大大节约了生产时间和成本,也提高了控制效率。将该控制策略应用到连续搅拌反应釜系统中,取得了显著的应用成效。     

An application of Routh stability criterion to derive the necessary conditions for multiplicity of a CSTR

It is well known that the Routh stability criterion (RSC) is a powerful method for analyzing control system stability. A new RSC finding that can aid the tangent analysis method (TAM) to determine the necessary conditions for multiplicity is presented. Adding RSC to TAM can find the bifurcation start point which cannot be obtained using TAM alone. To the author's knowledge, the above new RSC application has not been discussed in past literatures. Our results are helpful for chemical reactor design. We used two examples of the binary reaction in a non‐adiabatic CSTR to demonstrate the merit of our methods.     

Dynamic simulation and control of auto-refrigerated CSTR and tubular reactor for bulk styrene polymerization

Dynamic simulation and control of a two-stage continuous bulk styrene polymerization process is developed to predict the performance of auto-refrigerated CSTR and tubular reactors. The tubular reactor is subdivided into three temperature-control jacket zones. In this paper temperature control of auto-refrigerated continuous stirred tank reactor and tubular reactor are carried out, simultaneously. Two strategies are proposed for the control of tubular reactor. At the first strategy the controlled variable is jacket temperature and in the second strategy the controlled variable is the reactor temperature at the exit of each section. The set points for polymer grade transition are obtained using optimization of reactors temperatures via genetic algorithm (GA). Simulation results show that both of the control strategies are successful but second strategy has better performance in the control of polymer properties in the presence of disturbance and model mismatch.     

基于半实物仿真技术的分数阶PID控制器

采用半实物仿真技术获得被控对象特性,进而得出系统传递函数。在此基础之上采用分数阶控制器的设计算法设计系统的分数阶控制器。并将该控制器与经典PID控制器进行仿真对比,结果表明：分数阶PID控制器较传统PID控制器,在对系统响应时间的调节上取得了较好的效果。