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蒸汽再压缩隔离壁蒸馏塔的非对称温度控制

北京化工大学学报（自然科学版） 2024年第1期51卷 1-11页

作者：李一林黄克谨陈海胜张亮钱行苑杨王韶峰北京化工大学信息科学与技术学院北京100029

蒸汽再压缩热泵(VRHP)可以提升隔离壁蒸馏塔(DWDC)的稳态性能,但也加剧了被控变量间的相互耦合,给蒸汽再压缩隔离壁蒸馏塔(VRHP-DWDC)的平稳操作带来困难。针对分离中间组分(甲苯)绝对占优的苯/甲苯/二甲苯三元物系的VRHP-DWDC,通过非... 详细信息

蒸汽再压缩热泵(VRHP)可以提升隔离壁蒸馏塔(DWDC)的稳态性能,但也加剧了被控变量间的相互耦合,给蒸汽再压缩隔离壁蒸馏塔(VRHP-DWDC)的平稳操作带来困难。针对分离中间组分(甲苯)绝对占优的苯/甲苯/二甲苯三元物系的VRHP-DWDC,通过非方相对增益矩阵对操纵与被控变量进行配对,并依据闭环响应分析给出了一种新颖的单温度分散控制系统。由于采用塔顶/侧线热泵压缩机分别控制侧线段/公共提馏段的灵敏板温度,不但加快了侧线产品的响应速度,而且降低了塔底产品的峰值偏差。鉴于高度内部耦合以及失真的温度与组分对应关系导致二者存在较大的稳态偏差,采用双温差结构进一步强化系统设计,由此给出了一种非对称温度控制系统,降低了系统内在非线性因素的影响,因而能够减小侧线和塔底产品的稳态偏差。闭环仿真结果显示了该非对称温度控制系统的优越性。研究表明,VRHP的引入虽然加重了VRHP-DWDC的内部耦合,但也提供了压缩机功率这一潜在操作变量,其较好的控制通道特性与双温差结构的有效应用能在一定程度上改善VRHP-DWDC的闭环操作。

关键词：隔离壁蒸馏塔过程强化蒸汽再压缩热泵温度控制温差控制

气动式绝对压力调节器出口压力异常仿真及试验研究

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液压气动与密封 2024年第5期44卷 107-115页

作者：马越崎陈海胜封翔宇中航西安飞机工业集团股份有限公司西飞设计院陕西西安710089 新乡航空工业(集团)有限公司研发中心河南新乡453000 华北电力大学控制与计算机工程学院北京102200

某气动式绝对压力调节器使用过程中出现产品打不开及出口压力低的故障,基于MATLAB对产品内部二位四通阀进行建模分析,模拟在飞行振动条件下阀体弹簧和阻尼的运动工况并建立动画仿真,结果表明,双弹簧、双阻尼阀体在该振动条件下无法可靠... 详细信息

某气动式绝对压力调节器使用过程中出现产品打不开及出口压力低的故障,基于MATLAB对产品内部二位四通阀进行建模分析,模拟在飞行振动条件下阀体弹簧和阻尼的运动工况并建立动画仿真,结果表明,双弹簧、双阻尼阀体在该振动条件下无法可靠按压活门座,开度增大0.13~0.20 mm,关闭功能丧失,导致反馈腔压力升高,活门出口压力低;Simulink仿真电磁阀模型,得到不同电压下电磁铁吸力和出现干涉动摩擦力差值,结果表明,差值小于3 N,电磁铁通电无动作,产品气路无法打开。通过将双弹簧、双阻尼结构改为单弹簧、单阻尼结构,改进电磁铁磁芯及配合尺寸,并改进动密封的石墨环。通过试验复现故障情况,验证改进措施,为气动式压力调节器设计提供参考。

关键词： MATLAB仿真气动式压力调节器弹簧阻尼系统电磁铁吸力特性振动

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内部热耦合中间隔壁塔的设计与控制

北京化工大学学报（自然科学版） 2023年第4期50卷 10-20页

作者：武浩陈海胜黄克谨北京化工大学信息科学与技术学院北京100029

虽然隔离壁精馏塔(DWC)与多个常规精馏塔组成的常规分离序列相比具有明显的节能潜力,但是通过引入内部热耦合技术,仍然具有进一步强化设计的空间。以进料位置为界,可将DWC分为上、下两部分,上部包含公共精馏段和进料上端的隔离壁两侧,... 详细信息

虽然隔离壁精馏塔(DWC)与多个常规精馏塔组成的常规分离序列相比具有明显的节能潜力,但是通过引入内部热耦合技术,仍然具有进一步强化设计的空间。以进料位置为界,可将DWC分为上、下两部分,上部包含公共精馏段和进料上端的隔离壁两侧,下部包含进料下端的隔离壁两侧和公共提馏段,在两部分之间设置内部热耦合,得到一种新型内部热耦合中间隔壁塔(IHIMDWC)。在进料上、下两端的隔离壁一侧或两侧设置内部热耦合可以得到4种不同的IHIMDWC拓扑结构。以甲醇、乙醇与正丙醇三元物系的分离为例,通过启发式搜索法对4种IHIMDWC拓扑结构进行稳态设计,并提出了一种分散温度控制系统以验证它们的可控性。仿真结果表明,与DWC相比,IHIMDWC不但可以显著降低能量消耗,而且所设计的分散温度控制系统可以有效地抑制干扰。

关键词：隔离壁精馏塔内部热耦合稳态设计分散温度控制可控性

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内部热耦合-上置隔壁塔的设计与优化

现代化工 2023年第2期43卷 215-218,222页

作者：纪玉陈海胜北京化工大学信息科学与技术学院北京100029

为了提高化工分离过程的节能效果、扩展内部热耦合精馏塔以及隔壁塔的运用,提出了内部热耦合-上置隔壁塔(ITC-TDWC)的新结构。以甲醇-乙醇-正丙醇三元混合物系作为研究对象,选用进料比例为0.5、0.25、0.25,以上置隔壁塔(TDWC)的结构为... 详细信息

为了提高化工分离过程的节能效果、扩展内部热耦合精馏塔以及隔壁塔的运用,提出了内部热耦合-上置隔壁塔(ITC-TDWC)的新结构。以甲醇-乙醇-正丙醇三元混合物系作为研究对象,选用进料比例为0.5、0.25、0.25,以上置隔壁塔(TDWC)的结构为基础并结合发展内部热耦合(ITC)来设计ITC-TDWC的最优化结构。在最终确定ITC-TDWC的最优结构后,将该结构的回收年限、能耗等数据与TDWC进行了对比分析,结果表明,ITC-TDWC在达到三元混合物分离要求的同时,回收年限会略有增加,但节能效果显著,比TDWC的分离过程节能约30%。

关键词：内部热耦合隔壁塔 Aspen 节能

基于动态模式分解的精馏吸收状态变量非设计条件下的重构与预测

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化工学报 2023年第10期74卷 4229-4240页

作者：党青梅李强丁晖殿贾胜坤钱行苑杨黄克谨陈海胜北京化工大学信息科学与技术学院北京100029 中石化石油化工科学研究院有限公司炼油工艺与催化剂国家工程研究中心北京102299 天津大学化工学院化学工程联合国家重点实验室天津300350

精馏和吸收作为典型的非线性过程,其操作过程中存在大量描述系统特征的状态变量。为了对这些状态变量进行重构和预测,实现精馏吸收过程的实时数字孪生,通过动态模式分解算法(DMD)获取非线性系统的近似线性化模型,用于快速获取精馏吸收... 详细信息

精馏和吸收作为典型的非线性过程,其操作过程中存在大量描述系统特征的状态变量。为了对这些状态变量进行重构和预测,实现精馏吸收过程的实时数字孪生,通过动态模式分解算法(DMD)获取非线性系统的近似线性化模型,用于快速获取精馏吸收过程中各级浓度、流量、温度和持料量等状态变量。在此基础上,应用Kalman滤波器对DMD生成的线性模型进行实时校正,使得在非设计和有限测量条件下,也可以有效地预测吸收或精馏的状态变量,而无须重新训练模型。

关键词：非线性系统吸收精馏动态模式分解算法近似线性化重构预测

一种有效的双隔壁反应蒸馏塔的综合与设计策略

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现代化工 2023年第1期43卷 234-239页

作者：吴盛荣黄克谨陈海胜苑杨钱行北京化工大学信息科学与技术学院北京100029

提出了一种反应蒸馏过程强化原理,在反应和分离操作有效耦合的基础上进一步加强分离操作之间的耦合,得到一种有效的双隔壁反应蒸馏塔。该结构可显著提高过程中的能量利用效率。以理想四元反应和碳酸二甲酯与乙醇之间的酯交换反应为例对... 详细信息

提出了一种反应蒸馏过程强化原理,在反应和分离操作有效耦合的基础上进一步加强分离操作之间的耦合,得到一种有效的双隔壁反应蒸馏塔。该结构可显著提高过程中的能量利用效率。以理想四元反应和碳酸二甲酯与乙醇之间的酯交换反应为例对所提出的结构进行评价分析,结果表明,与常规和单隔壁结构相比,这种双隔壁反应蒸馏结构能有效降低能耗。此外,基于反应系统的性质对节能效果的影响进行了研究,结果表明,该双隔壁反应蒸馏塔适用于难反应与难分离系统,且具有优越稳态性能。

关键词：双隔壁反应蒸馏塔过程强化稳态性能能量耦合参数分析

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双隔壁反应精馏塔的设计与控制

现代化工 2022年第3期42卷 221-226页

作者：张铁权臧立静黄克谨陈海胜苑杨钱行北京化工大学信息科学与技术学院北京100029

以1个反应精馏塔串接2个常规精馏塔的多塔流程为基础,通过过程强化设计了一种双隔壁反应精馏塔(R-DDWDC),左隔壁集成反应操作和分离操作,右隔壁集成2个常规分离操作,二者的有效协作能够显著降低过程的设备投资成本和操作能耗。在稳态设... 详细信息

以1个反应精馏塔串接2个常规精馏塔的多塔流程为基础,通过过程强化设计了一种双隔壁反应精馏塔(R-DDWDC),左隔壁集成反应操作和分离操作,右隔壁集成2个常规分离操作,二者的有效协作能够显著降低过程的设备投资成本和操作能耗。在稳态设计的基础上,提出了一种R-DDWDC的5点温度控制策略。该温度控制策略能够抑制较大的进料流量和浓度干扰,且具有很小的稳态误差。研究结果验证了采用R-DDWDC可分离具有最不利热力学特性和不利动力学特性的四元反应物系。

关键词：双隔壁反应精馏塔低转化率低选择性过程设计过程控制

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简化外部热耦合双精馏塔的控制与优化

化工学报 2011年第8期62卷 2195-2199页

作者：马江鹏陈海胜黄克谨北京化工大学信息科学与技术学院北京100029

针对具有3个换热器结构的外部热耦合双精馏塔(S-EHIDDiC),提出了一种新型的控制与优化策略。顶部与底部换热器的热负荷能够改变高压精馏塔的回流量和低压精馏塔的上升汽量,因而可以用来控制高压精馏塔塔顶和低压精馏塔塔底的产品质量。... 详细信息

针对具有3个换热器结构的外部热耦合双精馏塔(S-EHIDDiC),提出了一种新型的控制与优化策略。顶部与底部换热器的热负荷能够改变高压精馏塔的回流量和低压精馏塔的上升汽量,因而可以用来控制高压精馏塔塔顶和低压精馏塔塔底的产品质量。这种控制方法与常规精馏塔的LV控制结构相似。S-EHIDDiC还有多余的决策变量(如进料分流比,高压精馏塔塔压和中间换热器的热负荷),可以对稳态操作进行优化。闭环仿真证明了这种控制结构的可行性,稳态优化也提高了系统的热力学效率。

关键词：外部热耦合双精馏塔控制优化

压力调节关断活门动态特性对座舱压力影响试验的研究

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压力调节关断活门动态特性对座舱压力影响试验的研究