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炼油厂氢气网络柔性优化

化工学报 2012年第9期63卷 2739-2748页

作者：焦云强苏宏业侯卫锋工业控制技术国家重点实验室、浙江大学智能系统与控制研究所浙江杭州310027 浙江中控软件技术有限公司浙江杭州310053

随着炼油厂对氢气的需求量不断扩大,氢气系统已成为炼油厂的重要组成部分。炼油厂氢气网络的优化设计既要实现总成本最小的经济性目标,还要保证各种工况下氢气系统的安全稳定运行。针对炼油厂氢气系统不断变化的工况和氢气需求,提出了... 详细信息

随着炼油厂对氢气的需求量不断扩大,氢气系统已成为炼油厂的重要组成部分。炼油厂氢气网络的优化设计既要实现总成本最小的经济性目标,还要保证各种工况下氢气系统的安全稳定运行。针对炼油厂氢气系统不断变化的工况和氢气需求,提出了炼油厂氢气网络柔性优化策略,建立了多工况下的氢气网络柔性优化混合整数非线性规划(MINLP)模型,并对优化模型进行了线性化处理,采用优化建模工具Lingo建模求解。采用本文提出的柔性优化策略对某炼油厂氢气网络进行了柔性优化设计,与炼油厂的原始氢气网络对比表明,柔性优化后的网络可操作性强且具有较好的柔性调节能力,既节省了大量的运行成本,又为各种工况下氢气系统的安全稳定运行提供了保障,对实际炼油厂氢气网络的优化管理起了指导作用。

关键词：氢气网络柔性优化超结构

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炼油厂氢气系统优化调度及其应用

化工学报 2011年第8期62卷 2101-2107页

作者：焦云强苏宏业侯卫锋工业控制技术国家重点实验室浙江大学智能系统与控制研究所浙江杭州310027 浙江中控软件技术有限公司浙江杭州310053

氢气是一种宝贵而洁净的能量资源,在炼油行业中,它既是石油炼制和石油化工的副产品,又是石油炼制和石油化工加氢工艺过程的重要原料来源。为了满足炼油企业工艺过程对氢气不断变化的需求,实现企业降低成本、节能降耗的目的,必须保证氢... 详细信息

氢气是一种宝贵而洁净的能量资源,在炼油行业中,它既是石油炼制和石油化工的副产品,又是石油炼制和石油化工加氢工艺过程的重要原料来源。为了满足炼油企业工艺过程对氢气不断变化的需求,实现企业降低成本、节能降耗的目的,必须保证氢气系统在最优的状态下运行。针对这一问题,详细分析了当前炼油厂氢气系统实际调度中的影响因素,建立了综合考虑多项影响因素的氢气系统多周期优化调度的混合整数非线性规划模型,提出了相应的优化调度策略。利用通用建模工具Lingo建模求解,并通过实例证明了模型的有效性和可行性,为实际的炼油厂氢气系统优化调度起到了指导作用。

关键词：氢气系统优化调度多周期 MINLP

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催化重整集总动力学模型的建立及其在线应用

化工学报 2006年第7期57卷 1605-1611页

作者：侯卫锋苏宏业胡永有褚健浙江大学先进控制研究所

按照集总理论的指导原则,在原17集总反应网络的基础上,提出了一种包含20个集总组分、31个反应的催化重整动力学模型.该模型进一步细分了八碳芳烃组分,并考虑了烷烃组分的所有加氢裂化反应.在某工业连续重整装置上的验证结果表明,所建立... 详细信息

按照集总理论的指导原则,在原17集总反应网络的基础上,提出了一种包含20个集总组分、31个反应的催化重整动力学模型.该模型进一步细分了八碳芳烃组分,并考虑了烷烃组分的所有加氢裂化反应.在某工业连续重整装置上的验证结果表明,所建立的20集总模型可以精确地模拟包括八碳芳烃4个异构体在内的反应产物组成;与原17集总模型相比,裂化产物的预测精度明显提高.随后,采用特定的在线预测和校正策略,将该模型用于在线预测此连续重整过程的总芳烃收率、各芳烃组分收率以及重整油辛烷值,在进料和反应操作条件较大的变化范围内,在线预测趋势和预测精度均令人满意.总芳烃收率和重整油辛烷值的平均预测偏差仅分别为0.52%和0.36,与离线模拟精度相当.

关键词：催化重整集总动力学模型计算机模拟在线应用

新型锗桥联单核（稀土）、双核、多核茂金属催化乙烯和极性单体聚合行为研究

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新型锗桥联单核（稀土）、双核、多核茂金属催化乙烯和极性单体聚...

作者：侯卫锋浙江大学

学位级别：硕士

20世纪90年代世界聚烯烃工业最重要的技术进展之一，就是将茂金属催化剂用于乙烯等烯烃聚合物的合成。茂金属催化剂不但以显著的催化特性、所得聚烯烃的优异性能占领着越来越大的市场份额，同时还极大地丰富了金属有机化学、高分子化学... 详细信息

20世纪90年代世界聚烯烃工业最重要的技术进展之一，就是将茂金属催化剂用于乙烯等烯烃聚合物的合成。茂金属催化剂不但以显著的催化特性、所得聚烯烃的优异性能占领着越来越大的市场份额，同时还极大地丰富了金属有机化学、高分子化学以及高分子物理等基础学科的内涵。但是，茂金属聚烯烃也存在一些问题有待解决，主要包括，改善加工性能、提高与极性单体共聚性能等。有效的解决方法已有许多，例如，采用混合催化剂、双核催化剂或稀土催化剂、后过渡催化剂等，但在工业应用方面还远不够成熟。本论文瞄准这一前沿领域，以稀土催化剂和双核催化剂为重点，进行了一些探索性工作。众所周知，正是桥基的引入大大丰富了茂金属催化剂的种类。桥联茂金属催化剂在提高聚合活性、聚合物立构选择性以及共聚性能等方面都显示出巨大优势。而桥基在稀土催化剂和双核催化剂体系中的作用更加突出。本论文将性能优异的单原子锗桥引入这两个研究领域，合成了近十种新型锗桥联稀土茂金属、同核茂金属或稀土-过渡金属异核茂金属化合物，并通过测试进行了较为严格的表征，通过聚合实验发现，各体系性能优异或与众不同。研究工作主要包括：(1)锗桥联稀土茂金属氯化物单组分催化s-己内酯聚合;(2)锗桥联同核茂钛化合物／MAO体系催化乙烯聚合;(3)锗桥联稀土-过渡金属异核、多核茂金属化合物／MAO体系催化乙烯聚合。本文发现锗桥联稀土茂金属催化剂可以单组分、高活性催化己内酯开环聚合，60℃只要3～4小时即可使己内酯的转化率达到100％，聚合物分子量小于6万，聚合物分子量分布在1.3～2.0之间。桥基和稀土元素都对催化性能有很大的影响，催化ε-CL本体聚合的活性顺序依次为：MeGe≈MeSi＞＞CHOCH;Y＞Nd＞Sm。聚合物分子量的变化规律则恰恰相反：MeSi＞MeGe;Sm＞Nd。Cat-Nd所得聚合物分子量分布较Cat-Sm窄。提高温度有利于聚合速率增加，而锗桥联配体显示了更好的热稳定性，在较高的温度(80℃)下，聚合活性和聚合物分子量仍有提高，聚合物分子量分布甚至更窄。单体／催化剂比增加，聚合活性减小，在其它条件相同时，聚合速率与单体浓度呈一级关系。非极性或弱极性溶剂如甲苯、石油醚等是己内酯聚合的良溶剂。体系具有拟活性聚合特征。微量Lewis酸或Lewis碱的加入可以显著提高聚合活性。桥联稀土茂金属氯化物催化己内酯聚合属于配位活化、酰氧键断裂、开环引发机理。将锗桥引入双核茂金属催化剂中，发现锗桥茂钛体系[MeGe(CH)][(CH)TiCl]2具有优异的催化性能，催化活性在0.5～5×10gPE／mol.Ti.h之间。虽比CpTiCl／MAO体系活性低，但与其它桥联类似体系的活性相当，甚至比有些长桥联双核茂钛催化体系的活性还要高。其浙江大学硕士学位论文另一优点是在较高温度(50’C)下仍保持较高活性，单原子锗桥对稳定活性中心起了很大的作用。所得聚乙烯分子量比其它长桥茂钛体系要高乃～130万L甚至与CpZT汇l。／MAO体系相当。对锗桥双核茂钛体系聚合条件的详细考察发现，聚合时间与MAO／Cat比对催化性能的影响与单核类似物基本一样。不同的是，此体系在较低催化剂浓度下(ICat］＜80mpol／1)，催化活性随催化剂浓度的降低而降低，认为可能是较大的空间位阻限制了双分子失活，使得聚合活性受杂质毒化的影响更大，聚合物分子量也因活性升高而增大。在较宽温度范围内(0‘C～ 50’C)保持较高活性也与单核类似物不同c 将锗桥引入异核茂金属催化剂，合成了三种新型异核或多核催化剂，即［(。HS)ZSmCI(THF)］［(CH。)。Ge(C。N)。］［(C。H。)TIC12］(异核Ti一Sin)、［(C。H。)。SmCI］［(CH。)。－Ge(C。N)。］［(C。H。)Z汇l。］ (异核 Zr－Sin)和卜二Ge(。N)2］。SmC以(C。H。)。Z汇l。】(多核 Zrsm 工r人三种化合物在 MAO 助催下，都能高活性催化乙烯聚合(约 l～20X fgPE／md尸at．h人聚合物分子量比同核类似茂金属催化剂要高，甚至与单核茂金属催化剂相当或更高。锗桥异核或多核催化剂的催化性能也远比硅桥或乙撑桥类似物优异。三种体系随聚合条件的变化规律，也表现出与单核或同核体系所不同的特征：川三种体系无一例外，与同核茂钛体系类似，聚合活性随催化剂浓度的增加呈峰值变化，在较低的催化剂浓度下，聚合活性随催化剂浓度的降低而降低。(2)异核TISm体系和异核Zr－Sin体系与同核类似体系相比，均表现出分子量升高和聚合活性降低的规律。认为在锗桥异核体系中，稀土元素基本不形成活性中心，也就不存在双核体系中回为休眠种缺电子导致链转移速度加快的现象。(3)异核 Ti－Sin体系在较大的温度范围内(0’C～ 80

关键词：单原子锗桥茂金属化合物稀土茂金属氯化物稀土茂金属催化剂

双层递阶结构聚丙烯牌号切换联立优化和控制（英文）

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Chinese Journal of Chemical Engineering 2015年第12期23卷 2053-2064页

作者：娄海川苏宏业古勇谢磊荣冈侯卫锋 Laboratory of Industrial Control Technology Institute of Cyber-Systems and Control Zhejiang University Zhejiang Supcon Software Co. Ltd

In this paper,a two-layer hierarchical structure of optimization and control for polypropylene grade transition was raised to overcome process uncertain disturbances that led to the large deviation between the open-loop reference trajectory and the actual process.In the upper layer,the variant time scale based control vector parametric methods(VTS-CVP) was used for dynamic optimization of transition reference trajectory,while nonlinear model predictive controller(NMPC) based on closed-loop subspace and piece-wise linear(SSARX-PWL) model in the lower layer was tracking to the reference trajectory from the upper layer for overcoming high-frequency disturbances.Besides,mechanism about trajectory deviation detection and optimal trajectory updating online were introduced to ensure a smooth transition for the entire process.The proposed method was validated with the real data from an industrial double-loop propylene polymerization reaction process with developed dynamic mechanism mathematical model.

关键词：控制向量聚丙烯同时优化递阶结构非线性模型预测控制参考轨迹偏差检测参数化方法

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新型桥联烯烃聚合茂金属催化剂研究进展

高分子通报 2002年第4期 18-25,40页

作者：侯卫锋孙俊全浙江大学化工系联合化学反应工程研究所杭州310027

概述了桥联茂金属催化剂催化乙烯、α 烯烃均聚及共聚的最新进展。

关键词：研究进展桥联茂金属催化剂烯烃聚合催化性能聚烯烃

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零手动操作系统在R142b生产装置的应用

自动化与仪表 2022年第5期37卷 20-24,74页

作者：汤阳徐林强刘文烈侯卫锋巨化集团有限公司运营督考部衢州324000 浙江中巨智能科技有限公司衢州324000

为提升R142b装置的自动化水平,稳定产品品质,延长催化剂使用寿命,降低能耗物耗,该文以先进控制技术为基石,通过完善基础自动化改造,结合精良装备改造,开发了R142b装置零手动操作系统,实现了装置全流程、全过程无人控制,实现了DCS零手动... 详细信息

为提升R142b装置的自动化水平,稳定产品品质,延长催化剂使用寿命,降低能耗物耗,该文以先进控制技术为基石,通过完善基础自动化改造,结合精良装备改造,开发了R142b装置零手动操作系统,实现了装置全流程、全过程无人控制,实现了DCS零手动操作控制。应用结果表明:零手动系统投用后,R142b装置自动化水平显著提升,实现了连续3个月手工操作次数为每天0次,关键控制指标的标准方差至少降低了40.00%以上,蒸汽单耗降低了38.74%,电单耗降低了33.24%,不仅实现了节能降耗、增产增效,还能使装置自动化程度产生质的飞跃。

关键词：零手动操作先进控制技术 R142b装置一氯二氟乙烷三氟乙烷无人值守装置自动化

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基于混合遗传算法的催化重整过程多目标优化

化工学报 2010年第2期61卷 432-438页

作者：李鸿亮陆金桂侯卫锋赵英凯南京工业大学自动化学院江苏南京210009 浙江大学智能系统与控制研究所工业控制技术国家重点实验室浙江杭州310027

为实现催化重整过程生产指标的综合优化,基于已实现工业应用的催化重整17集总反应动力学模型和催化重整过程机理模型,考虑相应的多种约束条件,建立了以最大化总芳烃收率和最小化重芳烃收率为目标的多目标操作优化模型。提出了一种将遗... 详细信息

为实现催化重整过程生产指标的综合优化,基于已实现工业应用的催化重整17集总反应动力学模型和催化重整过程机理模型,考虑相应的多种约束条件,建立了以最大化总芳烃收率和最小化重芳烃收率为目标的多目标操作优化模型。提出了一种将遗传算法与局部优化方法相结合的多目标混合遗传算法HNAGA,并用于多目标操作优化模型的求解。现场工业数据的仿真研究表明,HNAGA在寻找Pareto最优解前沿方面比原遗传算法具有一定的优越性。将该多目标优化模型和求解方法应用于工业催化重整装置的操作优化,可以有效提高决策的准确性。

关键词：催化重整多目标优化混合遗传算法机理模型

基于修正闭环子空间辨识–分段线性结构的环管式丙烯聚合反应过程非线性模型预测控制(英文)

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控制理论与应用 2015年第8期32卷 1040-1051页

作者：娄海川苏宏业古勇侯卫锋谢磊荣冈浙江大学工业控制技术国家重点实验室智能系统与控制研究所浙江杭州310027 浙江中控软件技术有限公司浙江杭州310053

针对环管式聚丙烯生产过程装置多变量、耦合和非线性等特性容易导致过程控制不稳定及质量指标波动问题,本文提出了一种基于修正闭环子空间辨识–分段线性(MSSARX--PWL)维纳(Wiener)模型结构的非线性模型预测控制算法.利用修正的闭环子... 详细信息

针对环管式聚丙烯生产过程装置多变量、耦合和非线性等特性容易导致过程控制不稳定及质量指标波动问题,本文提出了一种基于修正闭环子空间辨识–分段线性(MSSARX--PWL)维纳(Wiener)模型结构的非线性模型预测控制算法.利用修正的闭环子空间辨识方法(MSSARX)辨识对象在闭环工况下的线性状态空间模型,并将该线性模型与多变量分段线性化(PWL)方法辨识得到的非线性稳态模型结合,建立双环管丙烯聚合反应动态过程的非线性预测模型,而后进一步将非线性模型转化为线性模型,在线性预测控制算法框架下用二次线性规划方法(LQP)优化控制器,无须用非线性规划方法(NLP)求解.从双环管丙烯聚合反应过程仿真例子表明,该算法不仅能保证模型和控制精度,而且能提高计算效率.

关键词：非线性模型预测控制 MSSARX–PWL结构双环管丙烯聚合反应过程分段线性化