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煤气化废水处理和固体氧化物电池耦合系统的过程设计和经济分析

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华东理工大学学报（自然科学版） 2022年第1期48卷 34-43页

作者：汪鹏张桥冯霄西安交通大学化学工程与技术学院西安710049

以固定床鲁奇气化炉废水为例,耦合煤气化废水处理过程与固体氧化物电池(SOCs),并引入可再生能源组建废水资源化利用系统,探讨分别采用一步法和两步法副产二甲醚(DME)的工艺流程以降低处理成本。结果表明,风电结合两步法制取DME在经济上... 详细信息

以固定床鲁奇气化炉废水为例,耦合煤气化废水处理过程与固体氧化物电池(SOCs),并引入可再生能源组建废水资源化利用系统,探讨分别采用一步法和两步法副产二甲醚(DME)的工艺流程以降低处理成本。结果表明,风电结合两步法制取DME在经济上更具优势,碳排放量仅高出2.32%。通过与SOCs系统耦合,高效利用废水回收资源并转化为高附加值产品不仅可行,而且是降低成本和减少排放的有效方式。

关键词：煤化工废水固体氧化物电池二甲醚过程设计经济及CO 排放分析

基于相对增益和优先级的化工过程协调优化裕量设计

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化工学报 2022年第3期73卷 1280-1290页

作者：陈耀明许锋罗雄麟中国石油大学(北京)信息科学与工程学院自动化系北京102249

化工过程设计裕量一般是通过设计经验或经济优化给出的,设计经验无法保证经济性能的优化,而经济优化需要求解大规模非线性优化问题,计算复杂,容易陷入局部极值点,设计结果有时与设计经验违背。本文用非方相对增益阵和非方相对能量增益... 详细信息

化工过程设计裕量一般是通过设计经验或经济优化给出的,设计经验无法保证经济性能的优化,而经济优化需要求解大规模非线性优化问题,计算复杂,容易陷入局部极值点,设计结果有时与设计经验违背。本文用非方相对增益阵和非方相对能量增益阵描述化工过程设计的自变量和因变量的灵敏度关系,将自变量划分为操作变量和设计变量,将因变量划分为经济指标和约束变量。相对增益具有无量纲化和归一化的优点,因此可根据经济指标和约束变量的相对增益对操作变量和设计变量划分优先级,针对过程不确定性的大小按照优先级依次调整各个操作变量和设计变量,找到对过程经济性能影响最小并有效移动操作点、远离约束边界的裕量设计方案。以串联反应釜为例对该设计方法进行了验证,结果表明,与求解经济最优化问题的裕量设计方法相比,本设计方法得到了经济性能与之接近的设计结果,计算简单,无须求解最优化问题。

关键词：过程优化过程设计设计裕量相对增益优先级

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双隔离壁反应蒸馏塔的过程设计与控制

双隔离壁反应蒸馏塔的过程设计与控制

作者：秦伟北京化工大学

学位级别：硕士

隔离壁反应蒸馏塔(R-DWDC)作为反应蒸馏(RDC)和隔离壁技术过程强化与集成的产物,在资源节约和能源消耗方面具有巨大的潜在优势,但迄今为止很少有针对过程综合与设计的研究。尤其单隔离壁反应蒸馏塔(R-SDWDC)是现有研究中占绝对优势的过... 详细信息

隔离壁反应蒸馏塔(R-DWDC)作为反应蒸馏(RDC)和隔离壁技术过程强化与集成的产物,在资源节约和能源消耗方面具有巨大的潜在优势,但迄今为止很少有针对过程综合与设计的研究。尤其单隔离壁反应蒸馏塔(R-SDWDC)是现有研究中占绝对优势的过程结构,虽然它能很好的协调反应操作与分离操作之间的物质和能量耦合,但是分离与分离操作之间的物质和能量耦合却被完全忽略,因此R-SDWDC并不是过程强化的最优结构。基于此,我们推导出了双隔离壁反应蒸馏塔(R-DDWDC)结构,其显著提高了反应分离过程的热力学效率,与传统的反应蒸馏和R-SDWDC相比,在节能和降低成本方面具有明显的优势。虽然双隔离壁反应蒸馏塔具有较高的热力学效率,但其动态学和控制等问题却鲜有人研究。由于R-DDWDC结构复杂而且内部具有强烈的物质和能量耦合,其过程动态和操作性问题更为复杂。因此,本文对R-DDWDC进行了可控性和可操作性的分析,以一个最不利相对挥发度排序的理想四元可逆反应的分离为例,研究了所提策略的可行性和有效性。(1)本文对R-DDWDC结构进行了开环和闭环可控性评估,通过对控制通道和扰动通道两个方面的分析,研究R-DDWDC复杂的过程结构和操作机制对过程灵活性和可控性的影响。结果表明R-DDWDC具有严重的非线性和不对称性的特点,过程可控性较差,内部反应操作和分离操作之间的强烈物质与能量耦合恶化了系统的动态特性和可控性。(2)对R-DDWDC进行稳态操作分析,分析表明导致R-DDWDC具有窄操作范围和复杂的动态特点的原因在于反应物系的固有热力学特性和反应蒸馏环节和隔离壁蒸馏环节之间的强耦合关系,这些问题难以通过控制系统的设计来克服。因此本文提出在过程综合与设计阶段调整左侧隔离壁的气相分离比来提高R-DDWDC的可控性。结果显示提高气相分离比虽然增加了系统操作能耗,但是可以提高R-DDWDC的可操作性,获得更好的的动态表现。(3)本文从温度推断控制策略深入研究了R-DDWDC的操作可行性。分析比较了温度、温度与温度串级和温差与温度串级这三种控制方法在进料流量和组分的扰动下的闭环特性。结果表明后者的强化温度控制方案在提高R-DDWDC的可操作性,减小稳态偏差方面呈现出显著的优势。本文深入探究了R-DDWDC的过程动态表现和操作可行性,揭示了其内部强烈的物质和能量耦合是使其具有过程复杂性的根本原因,提出并且运用不同的方法改善了系统的动态特性和可操作性,对其它复杂蒸馏系统的研究具有普遍意义。

关键词：双隔离壁反应蒸馏塔过程设计过程操作过程控制温度推断控制

HeOH与BuAc酯交换反应共强化系统的评价

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北京化工大学学报（自然科学版） 2024年第3期51卷 40-48页

作者：李浩韩帅帅范晨阳陈海胜黄克谨北京化工大学信息科学与技术学院北京100029

鉴于己醇(HeOH)与乙酸正丁酯(BuAc)酯交换反应的不利动力学和热力学特性,采用基于过程强化的反应蒸馏装置是一条有利的途径。常规反应蒸馏塔(CRDC)虽然考虑了反应-分离操作之间的相互耦合,但却完全忽略了分离操作之间的相互耦合,必然导... 详细信息

鉴于己醇(HeOH)与乙酸正丁酯(BuAc)酯交换反应的不利动力学和热力学特性,采用基于过程强化的反应蒸馏装置是一条有利的途径。常规反应蒸馏塔(CRDC)虽然考虑了反应-分离操作之间的相互耦合,但却完全忽略了分离操作之间的相互耦合,必然导致过大的不可逆性同时可进一步降低系统的稳态性能。单隔离壁反应蒸馏塔(R-SDWDC)的确在一定程度上考虑了分离操作之间的相互耦合,但其外部限定耦合方式致使仍然无法有效降低分离操作的不可逆性。本文基于本课题组最近提出的共强化原理给出了两种双隔离壁反应蒸馏塔(R-DDWDC)的拓扑结构,并将其与CRDC和R-SDWDC进行了深入系统的比较与分析。结果表明,R-DDWDC明显优于CRDC和R-SDWDC,是实施HeOH与BuAc酯交换反应的最佳拓扑结构。得出这一结论的根本原因在于R-DDWDC既能充分考虑分离操作之间的相互耦合,又能有效协调R-DDWDC与反应-分离操作耦合子系统的相互作用。虽然上述结论是通过具有最有利相对挥发度排序的HeOH与BuAc酯交换反应所得到的,但对于任何具有不利动力学与热力学特性的该类反应物系均具有普遍性的指导意义。

关键词：过程强化共强化原理单隔离壁反应蒸馏塔双隔离壁反应蒸馏塔过程设计

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天基激光清理低轨空间碎片的最佳角度分析与过程设计

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航空学报 2015年第3期36卷 749-756页

作者：韩威华甘庆波何洋杨新中国科学院光电研究院北京100094 中国科学院大学北京100049 北京航天飞行控制中心北京100094

针对天基高能脉冲激光清理低轨(LEO)空间碎片的问题,建立了高能脉冲激光清理LEO碎片作用过程和轨道演化的模型,推导了脉冲激光作用碎片的最佳角度与碎片轨道参数的解析关系,证明了最佳角度下的清理效果具有关于碎片轨道主轴对称的特性... 详细信息

针对天基高能脉冲激光清理低轨(LEO)空间碎片的问题,建立了高能脉冲激光清理LEO碎片作用过程和轨道演化的模型,推导了脉冲激光作用碎片的最佳角度与碎片轨道参数的解析关系,证明了最佳角度下的清理效果具有关于碎片轨道主轴对称的特性。以平台飞行时间和激光作用时间综合优化为目标,提出了一种天基激光清理空间碎片过程的简化设计方法,能快速有效地获得清理方案。选取典型的激光器与空间碎片参数进行仿真验证,结果表明:采用最佳作用角度能极大提高激光清理的效果;基于优化设计方法可使得在平台飞行时间仅增长10%情况下激光作用时间减少30%。

关键词：空间碎片清理天基激光低轨空间碎片作用角度过程设计

基于问题驱动的高中数学教学中例题讲解过程设计的研究

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基于问题驱动的高中数学教学中例题讲解过程设计的研究

作者：李亚桐苏州大学

学位级别：硕士

问题是数学的心脏,问题驱动教学理论与当前课改的理念相一致,符合培养核心素养的要求.依据例题的分类准确选择与讲解例题也是教师专业素养的体现.以往对例题的研究多为解题教学或内容设计,本文旨在结合问题驱动教学法,对高中数学例题讲... 详细信息

问题是数学的心脏,问题驱动教学理论与当前课改的理念相一致,符合培养核心素养的要求.依据例题的分类准确选择与讲解例题也是教师专业素养的体现.以往对例题的研究多为解题教学或内容设计,本文旨在结合问题驱动教学法,对高中数学例题讲解过程进行研究.本文首先通过文献整理、专家型和熟手型教师的咨询与问卷,找到例题的纵向维度和横向维度,并确定例题分类;然后研究笔者所在实习中学的教师课堂所用例题、教师问卷中将基于问题驱动教学法开展例题讲解的教学过程设计,以及国家教育资源公共服务平台“一师一优课”中的例题的讲解过程,得到在不同分类下基于问题驱动的例题讲解过程设计的策略.研究发现:(1)高中数学例题可以分为概念型例题、法则型例题、说明型例题和综合型例题四类,其中综合型例题又可以分为横向型综合、纵向型综合和应用型综合三种;(2)优秀的课堂中,虽然根据不同教学目标的例题教学中会插入各种不同的教学内容,但基于问题驱动的各类例题的讲解都有一个基本相通的过程,即:提问或组织讨论,让学生先思考相关问题,对解答或解决问题进行尝试;教师或学生展示板书,由教师评价、归纳例题中的本质信息和关联知识;巩固和提高,用适量应用练习或变式练习巩固例题中的知识.但四种类型的例题过程设计又各有自己的特点:概念型例题强调例题的结论,教师应多用问题链让学生反复进行概念的表述、辨析和试错;法则型例题是为了介绍某种规律或方法,教师要预留较多思考时间让学生参与讨论;说明型例题是为了讨论解决问题的策略,教师应在审题环节带领学生从多个视角观察问题;综合型例题是要培养解决综合性问题能力,教师应做好铺垫或将例题做成阶梯型练习,多用线索式板书进行讲解.

关键词：例题分类例题讲解讲解策略过程设计

带多台侧反应器的间歇反应精馏生产氯化苄非稳态模拟与过程设计

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高校化学工程学报 2015年第2期29卷 388-394页

作者：孙玉玉汤吉海陈献崔咪芬费兆阳乔旭南京工业大学化学化工学院江苏省工业节水减排重点实验室江苏南京210009 南京工业大学材料化学工程国家重点实验室江苏南京210009

建立了带多台侧反应器的间歇反应精馏过程,采用Aspen Plus模拟软件构建该过程的非稳态模拟方法。以甲苯氯化生产氯化苄为对象,研究了侧反应器台数、侧线采出率和采出位置、氯气分配、反应精馏时间及再沸器蒸发量等设计参数对间歇反应精... 详细信息

建立了带多台侧反应器的间歇反应精馏过程,采用Aspen Plus模拟软件构建该过程的非稳态模拟方法。以甲苯氯化生产氯化苄为对象,研究了侧反应器台数、侧线采出率和采出位置、氯气分配、反应精馏时间及再沸器蒸发量等设计参数对间歇反应精馏过程的影响规律。模拟结果表明反应能力和分离达到最佳匹配的最优设计参数为:精馏塔塔板数8块、侧反应器2台、氯气分配7:3、从第3块塔板侧线采出、采出率85%、再沸器蒸发量25 kmol?h?1。在此结构参数和操作条件下完成50 kmol甲苯氯化所需时间为9 h,甲苯的转化率和氯化苄的选择性均可达到98.0%以上。

关键词：间歇反应精馏侧反应器非稳态模拟过程设计氯化苄

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基于实例的计算机辅助装配过程设计

计算机集成制造系统 2010年第11期16卷 2355-2362页

作者：孟秀丽南京财经大学工业工程系江苏南京210003 东南大学经济管理学院江苏南京210096

为了简化装配过程设计,使过于依赖人类经验的装配过程设计自动化,提出了基于实例推理技术的计算机辅助装配过程设计方法。提出装配线设计系统体系结构,研究如何确定装配过程设计系统的输入信息,利用基于实例的推理技术将装配功能树映射... 详细信息

为了简化装配过程设计,使过于依赖人类经验的装配过程设计自动化,提出了基于实例推理技术的计算机辅助装配过程设计方法。提出装配线设计系统体系结构,研究如何确定装配过程设计系统的输入信息,利用基于实例的推理技术将装配功能树映射为装配过程机制树,以实现装配过程设计。将装配实例分解为装配过程功能需求、装配过程行为和装配过程机制三个层次,根据输入零件类型和装配过程类型计算装配实例的相似性系数,并基于模糊评价方法从多个可行相似实例中选择最优的装配过程实例,通过机床修改、单元操作修改和工艺编程修改三步对实例进行修改,以满足给定的装配功能需求。运用具体实例验证了所提方法的正确性。

关键词：装配过程设计装配功能树基于实例推理

三峡电厂发电机层夏季分层空调负荷特性与过程设计分析

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重庆建筑大学学报 1999年第6期21卷 100-104页

作者：何天祺傅祥钊重庆建筑大学城市建设学院 400045

针对三峡电站主厂房设计的若干特殊性, 围绕发电机层夏季分层空调负荷特性与过程设计问题进行分析和探讨:在发电机层空调负荷核算基础上,根据不同核算结果进行其分层空调负荷特性分析以及节能效益乃至核算方法的评价; 进一步以发电机层... 详细信息

针对三峡电站主厂房设计的若干特殊性, 围绕发电机层夏季分层空调负荷特性与过程设计问题进行分析和探讨:在发电机层空调负荷核算基础上,根据不同核算结果进行其分层空调负荷特性分析以及节能效益乃至核算方法的评价; 进一步以发电机层标准机组段下游侧为代表, 对其空调过程设计中的设计工况与系统设计冷负荷确定等问题进行对比与分析,从而为该电站主厂房发电机层空调工程设计提供科学依据。

关键词：水电站分层空调负荷特性过程设计