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不确定条件下石化供应链计划层与操作层的集成优化研究

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不确定条件下石化供应链计划层与操作层的集成优化研究

作者：赵用明天津大学

学位级别：硕士

随着现有石油资源的开发消耗以及社会环保意识的日益提高,粗放的管理模式已经无法满足石化产业的发展需要。供应链管理的概念强调系统的最优化,应用到石化产业当中可以有效提高企业运行中的资源和能源效率,对于企业的经济效益以及社会... 详细信息

随着现有石油资源的开发消耗以及社会环保意识的日益提高,粗放的管理模式已经无法满足石化产业的发展需要。供应链管理的概念强调系统的最优化,应用到石化产业当中可以有效提高企业运行中的资源和能源效率,对于企业的经济效益以及社会的环境效益都具有重要意义。在进行优化管理时,将系统的不确定性考虑在内,可以提高供应链管理方案的可行性以及抵御风险的能力,对于供应链优化的理论研究和实际应用来说都是非常必要的。依据决策时间尺度的大小,供应链管理可以分为战略层管理(长周期)、计划层管理(中等周期)、操作层管理(短周期),第一项为供应链的设计问题,后两项为不同时间尺度的计划调度问题,对计划层和操作层进行集成,可以得到更加准确可行的两层决策方案。本文针对不确定条件下石化供应链计划层和操作层的问题进行了研究,主要的研究内容如下:(1)分别采用情景分析法和蒙特卡洛法来产生多种不确定场景。考虑的不确定情况包括计划层的产品价格和需求,操作层的原料供应量以及炼化厂内设备维护时间;(2)建立了一种基于有限场景的两阶段随机混合整数线性规划(MILP)模型,来优化不确定条件下多周期、多层级的石化供应链的计划层管理。模型以碳排放税的形式将减少CO排放的环境目标融入到经济目标之中,各级计划节点以黑箱的形式表示,使模型得以简化,并且引入了风险管理约束;(3)针对三种不同内部结构的炼化厂,建立了基于有限场景的两阶段随机MILP模型,在操作层中进行炼化厂的生产调度优化。其中的操作单元被分为反应单元、分离单元和存储单元,简化了模型的复杂性;(4)对石化供应链的计划层优化模型和操作层中炼化厂的生产调度优化模型进行了迭代集成研究,从而得到更加合理可行的计划层管理方案和操作层炼化厂的生产调度方案。

关键词：石化供应链集成优化计划层调度层不确定性

CNFT-1费托合成催化剂长周期运行性能研究

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煤炭学报 2020年第4期45卷 1290-1296页

作者：杜冰卜亿峰孟祥堃赵用明谢晶门卓武北京低碳清洁能源研究院北京102211 中国神华煤制油化工有限公司上海研究院上海201108

利用催化剂百吨级中试评价装置,对自主开发的费托合成CNFT-1浆态床铁基催化剂进行了工业运行条件下的2000 h长周期连续运转试验。催化剂百吨级中试评价装置内浆态床反应器总高28 m,直径DN200,配备有催化剂活化系统、费托合成反应系统、... 详细信息

利用催化剂百吨级中试评价装置,对自主开发的费托合成CNFT-1浆态床铁基催化剂进行了工业运行条件下的2000 h长周期连续运转试验。催化剂百吨级中试评价装置内浆态床反应器总高28 m,直径DN200,配备有催化剂活化系统、费托合成反应系统、蒸汽包取热系统、催化剂在线置换系统、蜡过滤系统、产物分离系统、气体循环和尾气计量系统等。2000 h长周期连续运转试验期间CNFT-1催化剂活化温度为250~270℃,活化压力为2.5~3.0 MPa,恒温时间24 h;费托合成反应温度260~270℃,反应压力3.0 MPa,催化剂装填量15 kg。2000 h长周期性能评价结果表明CNFT-1催化剂在置换率为质量分数13%、置换周期为5~7 d的条件下,百吨级中试评价装置稳定运行,催化剂各项性能数据平稳。其中CO总转化率为95%~96%,CO2选择性明在煤基浆态床费托合成工业装置工艺条件下,CNFT-1催化剂各项性能指标满足工业生产要求值,完全具备工业应用条件。

关键词：费托合成中试浆态床铁基催化剂长周期

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费-托合成催化剂CNFT-1的工业试验

石油炼制与化工 2021年第4期52卷 27-32页

作者：杨加义赵用明王峰卜亿峰门卓武国家能源集团宁夏煤业有限公司银川750411 北京低碳清洁能源研究院

费-托合成催化剂CNFT-1的工业试验在4 Mt a煤制油装置的两个系列费-托合成反应器中分两个阶段进行,第一阶段为逐步替换原有催化剂的工业试验,最终置换率超过了95%,结果表明:催化剂CNFT-1性能满足工业生产要求。第二阶段基于工业替换试... 详细信息

费-托合成催化剂CNFT-1的工业试验在4 Mt a煤制油装置的两个系列费-托合成反应器中分两个阶段进行,第一阶段为逐步替换原有催化剂的工业试验,最终置换率超过了95%,结果表明:催化剂CNFT-1性能满足工业生产要求。第二阶段基于工业替换试验数据,采用浆态床费-托合成反应器模拟软件,对采用100%催化剂CNFT-1运行的工艺条件进行优化,指导工业试验。在最优条件,即新鲜气负荷102.34%、催化剂藏量69.3 t、有效新鲜气空速5112 m^(3)(h·t)、温度273℃、压力2.81 MPa、循环比2.4、脱碳比(φ)0.156、新鲜气H_(2)CO体积比1.66下,CO总转化率为97.4%,CO_(2)选择性为18.8%,CH 4选择性为2.0%,生成每吨油品(C_(3)+)的合成气消耗量为5630 m 3。

关键词：费-托合成催化剂合成气浆态床过程优化

工艺条件对费托铁基催化剂气固流化特性的影响

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煤炭学报 2020年第4期45卷 1282-1289页

作者：佟瑞利杨卓鲁波娜冯留海杜冰赵用明卜亿峰门卓武北京低碳清洁能源研究院北京102211 中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室北京100190 中国科学院大学化工学院北京100049

传统上浆态床费托合成铁基催化剂主要采用浆态床反应器进行还原,之后转移至费托合成反应器中进行反应。随着费托合成反应器规模的扩大,配套的浆态床还原技术显现出了生产能力小,还原周期长等不足。通过对费托合成铁基催化剂气固流化特... 详细信息

传统上浆态床费托合成铁基催化剂主要采用浆态床反应器进行还原,之后转移至费托合成反应器中进行反应。随着费托合成反应器规模的扩大,配套的浆态床还原技术显现出了生产能力小,还原周期长等不足。通过对费托合成铁基催化剂气固流化特性进行研究,开发产能大、还原周期短的气固流化床还原技术能够显著提高费托合成装置的经济效益。在分析了费托铁基催化剂物性参数的基础上,利用氢气和氮气的混合气模拟还原合成气,在能够升温加压的不锈钢气固流化床反应器内,研究了工艺条件对催化剂气固流化特性的影响,包括温度、压力条件对床层压差脉动幅值的影响,温度、表观气速对反应器床层内气固分布的影响,并结合数值模拟揭示了加压条件下表观气速和温度条件对反应器床层轴向和径向的颗粒体积分数分布、径向颗粒速度分布的影响规律,获得了加压条件下床层从鼓泡流化态到湍动流化态的转变速度并与常压结果进行了对比。实验结果表明,压力增加能够降低床层压差脉动幅值;床层气固分布变化规律及关联计算结果表明在3.0 MPa条件下床层由鼓泡流化态转变为湍动流化态的气速为0.26 m/s。床层不同高度的径向模拟结果表明,在不同表观气速下,反应器内颗粒体积分数都沿径向呈中心稀、边壁浓的“环-核结构”,颗粒速度沿径向呈中心上行、边壁下行的流动趋势;温度升高会造成床层压差脉动幅值减小,但对颗粒体积分数和颗粒速度分布的影响并不显著。在气固流化床的工业运转中适当加大操作压力,利于湍动流化态的形成及流化质量的改善。

关键词：费托合成铁基催化剂流化床流化特性

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工业费托浆态床反应器扩能模拟与优化

天然气化工—C1化学与化工 2022年第3期47卷 101-108页

作者：郭中山赵用明卜亿峰王峰门卓武王铁峰清华大学化学工程系北京100084 国家能源集团宁夏煤业有限公司宁夏银川750411 北京低碳清洁能源研究院北京102209

针对现有工业费托合成浆态床反应器产能提升问题,基于Aspen Plus平台建立了费托合成全流程模型。根据工业实际情况,选择了连续多级串联全混釜模型来模拟反应器内部的流体流动与传质特性,拟合了实际应用的CNFT-1催化剂的反应动力学模型,... 详细信息

针对现有工业费托合成浆态床反应器产能提升问题,基于Aspen Plus平台建立了费托合成全流程模型。根据工业实际情况,选择了连续多级串联全混釜模型来模拟反应器内部的流体流动与传质特性,拟合了实际应用的CNFT-1催化剂的反应动力学模型,采用集总的方式将复杂的烃类产物简化为CH_(4)、C_(3)H_(8)、n-C_(8)H_(18)、n-C_(16)H_(34)和n-C_(42)H_(86)这5种物质,并根据工业实际情况给定了链增长因子模型来模拟不同条件下的产物分布。在优化的工艺操作参数下:新鲜合成气进气量(标准状况)为420 km^(3)/h、新鲜合成气n(H_(2))/n(CO)为1.57、催化剂装填量为80 t、反应温度为275°C、反应压力为3 MPa,模拟结果显示反应器的C_(3+)产能可以从约500 kt/a提升到约600 kt/a。同时通过对比产能提升前后换热、分离和脱碳等配套工艺系统的模拟数据,发现配套工艺在可承受130%负荷的情况下,整个系统才可以在扩能后正常稳定运行。

关键词：费托合成浆态床反应器模型产能提升工艺优化

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统计过程控制方法在费托合成中试运转中的应用

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控制工程 2021年第1期28卷 23-28页

作者：赵用明李初福卜亿峰杜冰门卓武李永龙北京低碳清洁能源研究院北京102211

统计过程控制是一种采用统计技术对过程数据进行分析和控制的方法,为了提高费托合成过程关键技术指标的稳定性和过程能力,将这一方法应用到了该过程当中。以产油量100 t/a规模的费托合成中试过程为应用场景,对已经完成的试验过程参数进... 详细信息

统计过程控制是一种采用统计技术对过程数据进行分析和控制的方法,为了提高费托合成过程关键技术指标的稳定性和过程能力,将这一方法应用到了该过程当中。以产油量100 t/a规模的费托合成中试过程为应用场景,对已经完成的试验过程参数进行控制图分析,发现并消除过程中引起参数异常波动的特殊原因。过程参数达到统计受控状态后,过程的关键技术指标稳定性和过程能力都会提高,消除异常波动后的试验结果也更加准确可信。同时,分析获得的过程参数统计受控范围也可以作为相同条件后续试验过程的参数控制限。该方法的应用对于费托中试过程异常波动的发现、消除和过程稳定性、能力的提高具有一定的指导作用。

关键词：统计过程控制费托合成控制图过程能力

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泡罩分布器的研究现状分析

当代化工研究 2022年第20期 105-107页

作者：卜亿峰梁倩卿杜冰赵用明门卓武北京低碳清洁能源研究院北京102209

泡罩分布器是多相流设备的重要内构件,因其应用场景的差异,导致其结构型式多样化。本文总结了泡罩结构、排布对流体力学和相间传递过程的影响,包括在精馏塔中气液相分布情况、上层清夜高度和持液率等;在气固流化床中均匀布气特性和流化... 详细信息

泡罩分布器是多相流设备的重要内构件,因其应用场景的差异,导致其结构型式多样化。本文总结了泡罩结构、排布对流体力学和相间传递过程的影响,包括在精馏塔中气液相分布情况、上层清夜高度和持液率等;在气固流化床中均匀布气特性和流化性能;在鼓泡床反应器布中气泡的尺寸、气含率和压降等。对泡罩分布器在多相流设备的应用现状也进行了分析,为设计开发新型分布器提供参考。

关键词：泡罩分布器精馏塔气固流化床鼓泡床反应器

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球轴承刚度斜弹簧计算方法

轴承 2025年第1期 69-75页

作者：赵联春赵纪辉晏丽明王东上海斐赛轴承科技有限公司上海201199 洛阳摩梯普润滑技术有限公司河南洛阳471611 上海斐耐润滑技术有限公司上海201612

针对传统轴承刚度计算方法计算过程复杂,计算结果正确性存疑的问题,提出了一种斜弹簧计算方法,以角接触球轴承为例,推导了受联合载荷、高速运转和仅受中心轴向载荷、中低速运转2种极端情形下的轴承刚度计算公式,斜弹簧计算方法整个过程... 详细信息

针对传统轴承刚度计算方法计算过程复杂,计算结果正确性存疑的问题,提出了一种斜弹簧计算方法,以角接触球轴承为例,推导了受联合载荷、高速运转和仅受中心轴向载荷、中低速运转2种极端情形下的轴承刚度计算公式,斜弹簧计算方法整个过程无需微分和矩阵运算,物理意义清晰,正确性能够自证,计算过程简洁,计算精度高。并与虚功原理法、刚度投影法、准静态模型的增量法进行对比,结果表明:与虚功原理法误差较小,进一步证明了斜弹簧计算方法的正确性;与刚度投影法、准静态模型的增量法误差较大,两者所依据的物理基础不实的计算结果正确性存疑。

关键词：滚动轴承角接触球轴承刚度弹簧载荷变形

以改善体验为目的的博物馆数字解说设备使用行为机制研究

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系统科学学报 2025年 155-160页

作者：赵子瀚太原理工大学艺术学院

本文从游客的心理和行为意向视角入手,探讨游客使用博物馆数字解说设备的行为机制和影响因素。基于现有行为意向理论的相关研究,并结合博物馆场景中解说自身特点,构建了博物馆数字解说设备行为意向模型,通过验证确定了六个使用行为意向... 详细信息

本文从游客的心理和行为意向视角入手,探讨游客使用博物馆数字解说设备的行为机制和影响因素。基于现有行为意向理论的相关研究,并结合博物馆场景中解说自身特点,构建了博物馆数字解说设备行为意向模型,通过验证确定了六个使用行为意向影响因素,并据此提出相应策略。

关键词：博物馆体验数字解说设备行为意向