微机辅助常减压蒸馏塔的诊断与改造(Ⅰ)软件包的整体结构、数学模型选择及功能特点

本文介绍一种新型的微机辅助软件包(MIRT-1),阐述了开发软件包的主要指导思想和软件包的特点.它可以一次完成塔的工艺过程计算和塔内多种板型的计算并给出直观的性能图和各种重要的操作信息,便于生产技术人员对原油常减压分馏塔的运转状况作出诊断.由于软件包配备了多种功能,可以采用人-机对话方式在计算机上进行多种改造方案的模拟比较,和最后完成改造设计.本文第二部分列举了诊断和改造计算的实例.     

集成过程分析技术和群体粒数衡算模拟的药物材料造粒过程决策支持系统

通过集成在线近红外光谱仪、实时图像采集与处理系统和群体粒数衡算模型,开发了高剪切湿法造粒过程的决策支持系统(Decision support system,DSS)。利用近红外光谱仪和图像系统实时测量多个过程变量和产品质量指标,包括粉体混合均匀度、颗粒粘合剂含量、粒径分布以及团聚、破裂行为等,能够快速确定过程操作空间。同时,由过程分析平台得到的信息经分析处理后输入工艺过程模型模块,用于估算和校准群体粒数衡算模型中的团聚和破裂速率常数,以此持续提高模型精度。另一方面,模型可以指导实验体系寻找最优操作空间。该决策支持系统成功应用到了以微晶纤维素和甘露醇为原料,3%聚乙烯吡咯烷酮水溶液为粘合剂的高剪切湿法造粒过程中,对两个粘合剂喷淋速率下的造粒过程进行监测。DSS认定粘合剂喷淋过程分为四个阶段:润湿期、成核期、快速生长期和慢速生长期。不同阶段之间的分界点与粘合剂喷淋速率有关。在较高喷淋速率下,颗粒进入成核期和快速生长期所需粘合剂较少,但是对颗粒最终粒径无明显影响。此外,通过近红外光谱测定混合均匀度,确定了粉体的混合终点。该DSS系统将基于过程分析技术的高效实验和过程模拟结合,可以快速确定操作空间以及颗粒的生长行为,实时提供大量数据用于持续提高模型精确度和稳健性,提高造粒过程的优化效率。     

近红外光谱技术在中药质量控制应用中的化学计量学建模:综述和展望

近红外光谱(NIR)是制药工业领域应用最为广泛的过程分析技术(PAT),在中药产品质量的在线实时检测和控制中越来越受到重视。和化学药相比,由于中药组成的复杂性和生产加工过程的特殊性,对利用化学计量学建立NIR预测模型,提出了新的挑战。本文对NIR在中药质量控制应用中的化学计量学建模方法和技术进行了综述并对未来发展做了展望。综述涉及到NIR数据的采集、预处理、分组,特征波段自动选取,建模以及模型的验证和评价。讨论了平滑、导数、标准化算法、数据增强算法和主元分析等预处理方法对模型影响。特征波段的选取述及间隔偏最小二乘、遗传算法、无信息变量消除、随机蛙跳法、竞争自适应重加权采样和重要变量投影法等;建模方法论及线性和非线性技术包括主元回归、偏最小二乘回归、人工神经网络和支持向量机回归等。未来的NIR建模平台应该是一个在后台集成各种复杂的数学算法和实现数据的无缝共享,面向用户的前台则是友好、简单、智能的半自动界面环境。论述结合具体的实例进行。     

甘露醇喷雾干燥过程中液滴粒度分布变化的群体粒数衡算模拟和实验研究

利用群体粒数衡算（population balance，PB）计算机模拟和实验研究了甘露醇水溶液的喷雾干燥过程中液滴的粒度分布的变化规律。液滴干燥过程中的颗粒粒度的萎缩速率，在群体粒数衡算模型中描述为液滴的逆（或负）生长项，通过单个液滴反应动力学方法（reaction engineering approach，REA）获得。基于单个液滴干燥的反应工程方法模型REA和群体粒数衡算模型PB集成建立了PBREA模型。PBREA 模型的求解是通过高分辨率数值方法。本文模拟研究了不同工况下，不同粒径液滴的干燥时间、液滴平均含湿量以及液滴粒度分布随时间的变化。结果显示，液滴粒径越大，干燥时间越长，模型预测的颗粒平均粒径为实验值的1.0~1.5倍，粒度分布跨度是实验值的0.61~0.89倍。模拟误差主要来源于液滴及颗粒粒径分布统计精度、单个静止液滴与群体运动液滴干燥的差异、热导率及扩散系数是经验值3个方面。在使用Buchi 290 小型喷雾干燥仪进行的实验中，使用了图像采集和分析方法得到了液滴及颗粒的数密度分布，并和模拟结果做了对比。结果表明该模型可以有效地预测喷雾干燥过程中干燥颗粒的平均粒度及分布跨度。     

浮阀塔板泄漏速率的一个通用关联式

在F-1,V-4型浮阀塔板沿板泄漏速率分布的实验基础上,提出了一个同时适用于锥心及A型浮阀塔板的泄漏速率通用关联式,便于计算机工程计算.     

微机辅助常减压蒸馏塔的诊断与改造(Ⅱ)诊断与改造的计算实例

本文简要介绍了MIRT-1的使用步骤,给出了两个现场塔诊断与改造的计算实例.例1是一个直径6.4m润滑油型减压塔,用MIRT-1进行了诊断和三种板型的匹配改造.运行一年多来证明处理量有了提高,产品质量有了改善.例2是一直径2.0m原油常压塔,文中给出了包括诊断与改造共9种计算方案的对比研究.应用证明MIRT-1具有功能全、灵活、准确等特点,尤其适用于现场塔的诊断和改造.     

炼油蒸馏塔板选型和设计的专家系统

本文提出的塔板选型是一个经验规则、模糊综合评判与设计计算对比相结合的过程.对18种塔板就11个因素的对比作了综述.在此基础上建立了一个蒸馏塔板选型和设计的专家系统.可对上述塔板进行选型,对其中9种塔板可作详细设计并绘制出可行稳定域.系统用Turbo PROLOG和FORTRAN编写.     

炼油板式分馏塔的故障诊断和改造

提出了一个炼油板式分馏塔故障诊断和改造的步骤,系统综述了板式分馏塔产生故障的常见症状和原因,以指导现场技术人员迅速地诊断和排除故障。     

炼油厂分馏塔多功能一体化软件包MIRT—1

在IBM PC/XT微机上开发的MIRT-1型软件包,首次实现了原油常减压塔的全塔工艺计算,物性计算,塔内各板的诊断、改造计算和绘制塔板性能图的一体化结构.所用计算公式或数学模型均经过评选,并包括了七种常用板型.本软件包已在数个工业实用中取得满意的结果.     

近红外光谱技术应用于中草药口服液在线质量控制的化学计量学建模

以一种中草药口服液中多糖含量、可溶性固形物含量及pH为对象,利用近红外光谱技术对其进行实时在线检测,重点研究了化学计量学建模方法。建模过程采用了一种系统工程的方法,综合考虑了光谱预处理、特征波段选择、数据选择和分组、近红外原始光谱和化学分析参考值的误差分析,并把工具箱集成在一起。还考察了光谱采集的重复性、采样点取样条件,并对实验室测定的参考值进行了重复性及测量误差的考察。通过对比最终选择的是偏最小二乘法(PLS)结合遗传算法自动选波段。除此之外,以模型的交叉验证均方根误差(RMSECV)、预测均方根误差(RMSEP)、质量指标化学参考值与预测值间的相对误差为指标筛选最佳建模参数。建模结果显示,多糖模型预测值与化学参考值间的相对误差可控制在10%内,可溶性固形物误差在5%内,pH误差在4%内。生产使用表明,所建立的模型可有效应用于在线、快速对质量指标做出准确的预测。