十七集总催化重整反应器的稳态模拟

电力系统动态模拟综合实验

《电力系统动态模拟综合实验》 实验报告 实验名称发电机及系统短路故 障影响实验 姓名XXX 学号XXX 日期XXX 地点XXX 成绩教师 电气工程学院 东南大学

1.实验目的： （1）了解动模实验室的构成，主要设备及其功能。 （2）熟悉和掌握发电机的启动，调压，调速，并网，解列，停机等操作。 （3）通过单机---无穷大系统中不同点的短路故障实验，理解发电机在短路时的电磁暂态过程，分析和掌握短路起始相角及回路阻抗对发电机运行状态的影响。 2.实验内容： 在单机----无穷大主接线模拟实验系统中，通过实验操作，熟悉实验室环境及实验设备，掌握发电机的启动，调压，调速，并列，解列及停机操作方法，选择不同的短路点进行短路故障实验，录取短路时刻的电压，电流波形，然后，根据所学知识，分析求取发电机或系统的状态参数，理解和掌握短路故障对发电机及系统运行状态的影响。 3.实验原理（实验的理论基础）： 根据《电力系统暂态分析》相关理论，可知在三相短路时，发电机定子绕组电流中含有以下四个分量 图1.发电机短路电流波形图 i w(∞)为强制分量，不衰减 ?i w为按此时励磁绕组的时间常数T d’衰减的分量 ?i w2为按直轴阻尼绕组的时间常数T d’’衰减的分量 iα和i2w为按定子绕组的时间常数T a衰减的分量 根据发电机三相短路时电流波形图，由短路电流波形图绘制其包络线。包络线中分线即直流分量。将短路电流减去直流分量，则可以认为是基频交流分量。根据发电机参数，T d’和T d’’都较小，在短路后0.5s，可以认为基频电流中只含有稳态分量，读出此时电流幅值i w(∞)。在此时刻前找两处幅值I1，I2及对应时刻T1，T2，则可得方程组：

气固相催化反应固定床装置操作说明

气固相催化反应固定床装置 一、前言 本装置由管式炉加热固定床、流化床催化反应器组成，是有机化工、精细化工、石油化工等部门的主要实验设备，尤其在反应工程和催化工程及化工工艺、生化工程、环境保护专业中使用的相当广泛。该实验装置可进行加氢、脱氢、氧化、卤化、芳构化、烃化、歧化、氨化等各种催化反应的科研与教学工作。它能准确地测定和评价催化剂活性、寿命、找出最适宜的工艺条件，同时也能测取反应动力学和工业放大所需数据，是化工研究方面不可缺少的手段。 本装置由反应系统和控制系统组成：反应系统的反应器为管式反应器和流化床反应器，由不绣钢材料制。 气固相催化反应固定床装置是管式反应器，床内有直径3mm0勺不绣钢套管穿过反应器的上下两端，并在管内插入直径1mm勺垲装热电偶，通过上下拉动热偶而测出床层各不同高度勺反应温度。加热炉采用三段加热控温方式，上下段温度控制灵活，恒温区较宽。控制系统勺温度控制采用高精度勺智能化仪表，有三位半勺数字显示, 通过参数改变能适用各种测温传感器，并且控温与测温数据准确可靠。 气固相催化反应流化床是一种在反应器内由气流作用使催化剂细粒子上下翻滚作剧烈运动勺床型。流化床也为不锈钢制，床下部有填装勺陶瓷环做预热段，中下部为流化膨胀勺催化剂浓相段，中上部为稀相段，顶部为扩大段。也采用三段控温方法。控制系统勺温度控制采用高精度勺智能化仪表，有三位半勺数字显示，通过参数改变能适用各种测温传感器，并且控温与测温数据准确可靠。它勺换热效果比固定床优越，能及时把反应热移走，床层温度均匀，避免产物产生过热现象，提高了催化剂勺反应效率。故流化床在许多有机反应中得到应用，如丙烯氨氧化制丙烯晴、丁烷或苯氧化制顺酐、二甲苯或萘氧化制苯酐、乙烯氯化、石油催化裂化、烷烃催化脱氢、二氧化硫氧化等都有工业规模生产，在实验室用流化床研究催化剂和工艺条件对产品开发有重大作用。 整机流程设计合理，设备安装紧凑，操作方便，性能稳定，重现性好。此 外，还有与计算机联机的接口，可安装软件能在计算机上显示与存储有关数据实现计

7.1第七章 化工过程动态模拟与分析

第七章化工过程动态模拟与分析 第一节化工过程系统动态模拟简介 化工进展 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2000 Vol.19 No.1 P.76-78 化工过程模拟及相关高新技术 (Ⅱ)化工过程动态模拟 陆恩锡张慧娟 随着化工过程稳态模拟的发展，动态模拟相继被提到日程上来。由于化工稳态过程只是相对的、暂时的，实际过程中总是存在各种各样的波动、干扰以及条件的变化。因而化工过程的动态变化是必然的、经常发生的。归纳引起波动的因素主要有以下几类： ·计划内的变更，如原料批次变化，计划内的高负荷生产或减负荷操作，设备的定期切换等。 ·事物本身的不稳定性，如同一批原料性质上的差异和波动，冷却水温度随季节的变化，随生产时间的增加而引起催化剂活性的降低，设备的结垢等。 ·意外事故，设备故障、人为的误操作等。 ·装置的开停车。 以上的种种波动和干扰，都会引起原有的稳态过程和平衡发生破坏，而使系统向着新的平衡发展。这一过程中，人们最为关心的问题是： ·整个系统会产生多大的影响?产品品质、产量会有多大的波动? ·有无发生危险的可能?可能会导致哪些危害?危害程度如何? ·一旦产生波动或事故，应当如何处理、调整?最恰当的措施、步骤是什么? ·干扰波动持续的时间有多久?克服干扰、波动到系统恢复正常需要多长时间? ·开停车的最佳策略。 这些问题就不是稳态模拟所能解决的，而必须由化工过程动态模拟来回答。也正是在这样一个背景下，动态模拟在近20多年来尤其是进入90年代后获得了长足的进展和广泛的应用［1～14］。 1动态模拟的主要功能和应用领域 1.1 动态特性研究 动态模拟广泛地应用于各种过程动态特性的研究。研究过程参数随时间变化的规律，从而得到有关过程的正确的设计方案，或操作步骤。过程的动态特性并非完全可以从静态特性或者根据经验推断而出，而且往往这类推断是片面的、

电力系统动态模拟综合实验

实验一 发电机组的基本操作 1． 实验目的 掌握发电机的启动、并网、增减负荷、解列停机等基本操作。 2．实验要求 （1）严格遵守实验室的各种规章制度。 （2）熟悉动模实验室模拟发电机组的基本构成。 （3）熟悉发电机的相关知识及起停基本操作步骤。 3． 实验原理 同步发电机投入并联时，为了避免电机和电网中产生冲击电流，以及由此在电机转轴上产生的冲击转矩，待投入并联的发电机应当满足下列条件： （1） 发电机的相序应与电网一致； （2） 发电机的频率应与电网相同； （3） 发电机的激磁电动势0 E 应与电网电压U 大小相等、相位相同； 上述三个条件中，第一个条件必须满足，其它两个允许稍有出入。 图1-1表示投入并联时的单相示意图。若相序不同而投入并联，则相当于在电机的端点上加一组负序电压，这是一种严重的故障情况，电流和转矩冲击都很大， 必须避免。若发电机的频率与电网频率不同，0E 和U 之间便有相对运动，两相量间的相角差将在0~3600之间逐步变化，电压差U E U Δ -=0 忽大忽小。频率相差越大，电压差变化越剧烈，投入并联的操作亦困难；若投入电网，也不易牵入同步，而将在发电机与电网之间引起很大的电流和功率振荡。若机端电压与电网电压大小不等如图1-1（a ）或相位不同如图1-1（b ）所示，而把发电机投入并联，则将在发电机与电网中产生一定的冲击电流。在严重情况下，该电流可达到额定电流的5~8 倍。 (a) (b) 图1-1 发电机投入并联时的情况 (a)0E 和U 大小不等；(b) 0 E 和U 相位不同 为了投入并联所进行的调节和操作过程，称为同步过程。实用的同步方法有两种：准同步和自同步。 把发电机调整到完全合乎投入并联的条件，然后投入电网，叫做准同步。为了判断是否满足投入并联条件，常常采用同步指示器。准同步的优点是，投入瞬间电网和电机没有（或很少）冲击，缺点是同步手续比较复杂。为了把发电机迅速投入电网，可采用自同步方法。自同步方法的投入步骤为：首先校验发电机的相序，并按照规定的转向（和定子旋转磁场的转向一致）把发电机拖动到接近于同步转速，励磁绕组经限流电阻短路，然后把发电机投入电网，并立即加上直流励磁，此时依靠定、转子磁场间所形成的电磁转矩，就可以把转子自动牵入同步。自同步的优点是投入迅速，不需增添复杂的装置，缺点是投入时定子电流冲击稍大。 4．内容与步骤 4.1、准备工作： u ? U E u ? U E

固定床反应器

4.2.3 固定床反应器的常见结构 固定床反应器的结构型式主要分为绝热式和换热式两类，以适应不同的传热要求和传热方式。 1.绝热式固定床反应器 1.1单段绝热式 绝热式固定床反应器甲醇氧化的薄层反应器 1-矿渣棉2-瓷环3-催化剂 1-催化剂 2-冷却器 特点：反应器结构简单，生产能力大。 缺点：反应过程中温度变化较大。 应用：适用于反应热效应不大的放热反应，反应过程允许温度有较宽变动范围的反应；热效应较大的，但对反应温度不很敏感或是反应速率非常快的过程也可适用。 1.2多段绝热床 多段绝热式固定床反应器 (a)、(b)、(c)中间换热式；(d)、(e)冷激式

根据段间反应气体的冷却或加热方式，多段绝热床又分为中间间接换热式和冷激式。 中间间接换热式 特点：催化剂床层的温度波动小。 缺点：结构较复杂，催化剂装卸较困难 应用：适用于放热反应 冷激式 特点：反应器结构简单，便于装卸催化剂，催化剂床层的温度波动小。 缺点：操作要求较高 应用：适用于放热反应，能做成大型催化反应器 2、换热式固定床反应器 按换热介质不同，可分为对外换热式固定床反应器和自热式固定床反应器。 2.1、对外换热式固定床反应器 以各种载热体为换热介质的对外换热式反应器多为列管式结构，类似于列管式换热器。 列管式固定床反应器 特点：传热面积大，传热效果好，易控制催化剂床层温度，反应速率快，选择性高。 缺点：结构较复杂，设备费用高。 应用：能适用于热效应大的反应。 载热体的选择：一般反应温度在240℃以下宜采用加压热水作载热体；反应温度在250℃～300℃可采用挥发性低的导热油作载热体；反应温度在300℃的则需用熔盐作载热体，如KNO353%，NaNO37%，NaNO240%的

新一代动态模拟软件gPROMS及应用实例[1]

新一代动态模拟软件gPROMS 及应用实例 动态模拟(Dynam ic Sim ulation)现已越来越受到学术界和工业界的重视。过程动态模拟有助于研究者比较深入地了解过程的本质,使中试阶段的试验设计和组织更加合理、有效。对间歇过程而言,动态模拟则是唯一的选择。过程的动态模拟可以方便地比较各种控制方案,过程的优化则离不开动态模拟。动态模拟的另一功能是模拟开停车过程和其他异常现象,制定相应的程序和对策。此外,动态模拟是培训操作人员的工具。 动态模拟比定态模拟揭示的内容要丰富地多,所需要的过程信息也多。动态模拟实际上是对过程更为严格的描述。例如,动态模拟不仅需要确定设备尺寸(size)和积存量(holdups),还需要制定控制方案,对数据采集要求也高了。但是对化学工程研究者而言,应用动态模拟的最大困难可能是算法的选择和大量编程工作,计算方面的困难制约了动态模拟的应用。 gPROM S(g eneral PROcess M odelling System)是由英国帝国理工学院(IC,LON-DON)系统工程中心开发的新一代动态模拟软件,是SPEEDUP的后继产品。g PROM S 的特点是应用范围广:可以用于离散或连续过程,集总参数或分布参数系统,可以灵活地用于特殊过程的模拟和优化。 gPROM S的另一特点是使用方便。gPROM S将描述过程的化学、物理或生物规律的数学方程组构成MODEL模块;外部的作用(控制)或扰动构成TASK模块;由TA SK驱动M ODEL即成为PROCESS。gPROM S软件语言已非常接近通常的数学方程式。软件包含了常用的算法,如向前、向后、中心差分,正交配置有限元,只需要简单的调用语句即可。模拟计算的结果可能以数据文件的形式输出,也可以直接打印出二维或三维图形。 动态模拟软件应用两例:1.反应器和精馏塔耦联(Reactor/Separator Coupled Process)的过程模拟和优化。 三聚甲醛(T O)工程塑料聚甲醛(POM)的单体,一般从浓甲醛水溶液经酸催化三聚化反应而生成。由于液相中T O平衡转化率很低,工业上利用T O和水形成最低共沸物的特点,将TO以汽相形式蒸出反应器,使反应单程转化率达到30%。为充分利用能量,将精馏塔叠加在反应器上,反应器出口的汽相作为精馏塔的进料汽相,增浓的未反应的甲醛以及部分水从精馏塔底部以液相形式返回反应器。对这类反应器和精馏塔耦联过程,如果将反应器与精馏塔分开模拟,难以确定反应器和精馏塔耦联处的物流组成,模拟结果失真。如果将反应器与精馏塔耦联模拟,则很难地确定状态变量。采用g PROM S模拟这一过程,在TASK模块上加上反应器液位控制回路和回流控制回流,模拟系统的开车至达到定态的定态过程,与试验结果相当吻合。如果利用gPROM S中的优化程序,还可以实现多种目标的优化。 2.压力变换反应器PSR(Pressure Swing Re-actor)的动态模拟 PSR是一种将吸附过程与反应过程结合的多功能反应器,反应产物在反应器中被吸附剂吸附,在反应器轴向和气固相之间,反应物和产物发生一定程度的分离。因此PSR 可能可以突破反应平衡的限制,获得比平衡转化率更高的转化率。产物吸附至一定程度,降低系统压力,收集产物,然后开始新一轮循环。 PSR的潜在应用前景很有吸引力,但多功能反应器固有的多因素的综合影响,以及PSR所特有的非定态行为(压力变化、流向变化引起的速度分布和浓度分布变化),使得PSR的模拟非常困难。而gPROMS则可以比较方便地模拟这一非定态过程,它可以直接显示周期定态的模拟结果,还可以对PSR 的众多参数优化,得出有意义的结果。 华东理工大学联合化学反应工程研究所 胡　鸣　(200237) ? 275 ? 第5期化 学 世 界

固定床流化床设计计算讲义

炔烃液相选择加氢固定床床反应器设计计算 由于固定床反应器具有结构简单、操作方便、操作弹性大、建设投资低等 优点，而广泛应用于各类油品催化加氢裂化及精制、低碳烃类选择加氢精制等领域。将碳四馏分液相加氢新工艺就是采用单台固定床绝热反应器进行催化选择加氢脱除碳四馏分中的乙基乙炔和乙烯基乙炔等。在工业装置中，由于实际所采用的流速足够咼，流体与催化剂颗粒间的温差和浓差，除少数强放热反应外，都可忽略。对于固定床反应器来讲最重要的是处理好床层中的传热和催化剂粒子内扩散传质的影响。 一、固定床反应器设计 碳四馏分选择性加氢反应器一般采用绝热固定床反应器。在工程上要确定反应器的几何尺寸，首先得确定出一定生产能力下所需的催化剂容积，再根据高径比确定反 应器几何尺寸。 反应器的设计主要依据试验结果和技术要求确定的参数，对反应器的大小及高径比、催化剂床层和液体分布板等进行计算和设计。 1.设计参数 反应器进口温度：20 C 进口压力：O.IMPa 进料量（含氢气进料组分） 体积流量：197.8m3/h 质量流量：3951kg/h 液相体积空速：400h-1 2.催化剂床层设计计算 正常状态下反应器总进料量为2040nVh 液体体积空速400h-1 贝U催化剂用量V R=V总/S V =2040/400=5.1m3 催化剂堆密度 \ = 850kg/m3 催化剂质量mB = :?B V R =850 5.1kg = 4335kg 求取最适宜的反应器直径D: 设不同D时，其中高径比一般取2-10，设计反应器时，为了尽可能避免径向的影响，取反应器的长径比5,则算出反应器的直径和高度为：按正常进料量2040m> h及液体 空速400h-1，计算反应器的诸参数： 取床层高度L=5m则截面积S=V R/L =5.1/5 =1.02m2 床层直径D h：；4§忘=確4 1.02/3.14 = 1.140m 因此，圆整可得反应器内径可以选择1200mm

第六章固定床催化反应器设计

第六章气-固相催化反应器设计本章核心内容：本章讨论的气固相催化反应反应器包括固定床反应器和流化床反应器。在固定床反应器部分，介绍了气固相催化反应器的各种类型和固定床层的流动特性，给出了固定床反应器的两种设计方法：经验或半经验法和数学模型法。在流化床反应器部分，在对固体颗粒流态化现象和流态化特征参数介绍的基础上，讨论了流化床反应器的分类和工业应用。 6-1 固定床反应器的型式 反应器内部填充有固定不动的固体催化剂颗粒或固体反应物的装置，称为固定床反应器。气态反应物通过床层进行催化反应的反应器，称为气固相固定床催化反应器。这类反应器除广泛用于多相催化反应外，也用于气固及液固非催化反应，它与流化床反应器相比，具有催化剂不易跑损或磨损，床层流体流动呈平推流，反应速度较快，停留时间可以控制，反应转化率和选择性较高的优点。 工业生产过程使用的固定床催化反应器型式多种多样，主要为了适应不同的传热要求和传热方式，按催化床是否与外界进行热量交换来分，分为绝热式和连续换热式两大类。另外，按反应器的操作及床层温度分布不同来分，分为绝热式、等温式和非绝热非等温三种类型；按换热方式不同，分为换热式和自热式两种类型；按反应情况来分，分为单段式与多段式两类；按床层内流体流动方向来分，分为轴向流动反应器和径向流动反应器两类；根据催化剂装载在管内或管外、反应器的设备结构特征，也可以对固定床催化反应器进行分类。图6-1、6-2、6-3分别是轴向流动式、径向流动式和列管式固定床反应器结构示意图。其中，图6-1和图6-2所示的反应器为绝热式，图6-3所示的反应器为连续换热式。 图6-1 轴向流动式图6-2径向流动式图6-3列管式固固定床反应器固定床反应器定床反应器 6-1-1 绝热式固定床反应器 绝热式固定床催化反应器有单段与多段之分。绝热式反应器由于与外界无热交换以及不计入热损失，对于可逆放热反应，依靠本身放出的反应热而使反应气体温度逐步升高；催化床入口气体温度高于催化剂的起始活性温度，而出口气体温度低于催化剂的耐热温度。 1.单段绝热固定床催化反应器

动态模拟技术与化学工程

动态模拟技术与化学工程 陈晓春　马桂荣 (北京化工大学化学工程学院,北京100029) 摘要:介绍了化工过程动态模拟技术及相应软件的发展与应用状况,总结了动态模拟技术的最新进展。指出动态模拟技术应当与动态优化技术相结合,动态计算机网络管理将实现石油化工过程的连续实时优化,动态模拟技术将向工艺流程和生产方案的合成、能量系统集成、结合生态工业园区实例进行动态流程模拟等方向发展。 关键词:动态模拟技术;过程工业;化学工程;应用中图分类号:T Q018;T Q015.9　 文献标识码:A Dynamic simulation technique and chemical engineering CHEN Xiao 2chun ,MA Gui 2rong (Institute of Chemical Engineering ,Beijing University of Chemical T echnology ,Beijing 100029,China ) Abstract :Developments and applications of dynamic simulation technique in chemical engineering and relative s oftware are https://www.wendangku.net/doc/4115722962.html,test advances in dynamic simulation technique are summarized.It is als o pointed out that dynamic simulation technique should be combined with dynamic optimization technique.C ontinuous real 2time optimization of petroleum and chemi 2cal production will be implemented in computer netw ork administration.Dynamic simulation technique will develop towards the combination of process flow with production scheme ,the integration of energy system and the dynamic process flow simulation based on cases in ecological industry parks. K ey w ords :dynamic simulation technique ;process industry ;chemical engineering ;application 　收稿日期:2001210219 　作者简介:陈晓春,男,1963年生,博士,副教授,从事化工过程系统工程、化学反应工程、绿色化工工艺等方面的研究与开发。 20世纪下半叶以来,能源和原材料日益紧张,环境污染日益加剧,传统化学工程方法难以适应对复杂系统整体行为的研究以及在此基础上开展的过程系统实时分析与控制。在复杂的化工生产过程中,稳态过程只是相对的、暂时的,而实际过程总是存在各种各样的波动、干扰以及条件的变化。因而化工过程的动态变化是必然的、经常发生的,由此带来的一些问题用稳态模拟的思路无法解决,必须由过程的动态模拟来完成。在这种形势下,动态过程模拟技术应运而生,并在过程操作特性的研究方面显示出独特的优越性。 1　动态模拟技术在化学工程中的应用 111　动态特性的研究 动态模拟技术广泛应用于对各种过程系统的行为分析、预测与决策,研究过程系统参数随时间的变化规律,从而得到有关过程的正确设计方案或操作 步骤。过程系统的动态特性并非完全可以从静态特性或者根据经验推断得出,而且往往这类推断是不全面的,有时甚至是错误的。而认识判断的失误往往是导致事故发生的根源,因而对于重要的过程,采用动态模拟技术深入研究与分析其动态特性是十分必要的。 112　化工生产过程的开、停车研究 在化工生产过程中,开、停车是极其重要的环节。在这一环节中不仅有大量的设备需要开始投入使用或停止操作和运转,而且有大量的物料需要处理。任何疏忽或处理不当都极易产生各种各样的事故,从而导致严重的经济损失或人员伤亡。对于大型的石化装置,每开、停车一次,即使是完全正常,也会造成数十万元、甚至数百万元的经济损失,因此生产管理者无不对开、停车过程给予高度重视。然而在没有应用动态模拟技术的情况下,开、停车过程主要根据经验进行操作,不可能、也不允许直接在装置 ?41?　Mar.2002现代化工 第22卷第3期M odern Chemical Industry 2002年3月

固定床反应器的设计计算

周波主编.反应过程与技术.高等教育出版社,2006年6月. 四、固定床反应器的设计计算 固定床反应器的设计方法主要有两种：经验法和数学模型法。 经验法的设计依据主要来自于实验室、中间试验装置或工厂实际生产装置的数据。对中间试验和实验室研究阶段提供的主要工艺参数如温度、压力、转化率、选择性、催化剂空时收率、催化剂负荷和催化剂用量等进行分析，找出其变化规律，从而可预测出工业化生产装置工艺参数和催化剂用量等。 固定床反应器的主要计算任务包括催化剂用量、床层高度和直径、床层压降和传热面积等。(一)催化剂用量的计算 经验法比较简单，常取实验或实际生产中催化剂或床层的重要操作参数作为设计依据直接计算得到。1．空间速度 空间速度Sv指单位时间内通过单位体积催化剂的原料处理量，单位为s-1。它是衡量固定床反应器生产能力的一个重要指标。 (2-36) 式中： 2．停留时间 停留时间r指在规定的反应条件下，气体反应物在反应器内停留的时间，单位为s。 式中：； 停留时间与空间速度的关系为

。(二)反应器床层高度及直径的计算 催化剂的用量确定后，催化剂床层的有效体积也就确定。很明显，床层高度增高，床层截面积将变小，操作气速、流体阻力(动力)将增大；反之，床层高度降低必然引起截面积(直径)增大，对传热不利或易产生短路等现象。因此，床层高度与直径应通过操作流速、压降(即动力消耗)、传热、床层均匀性等影响因素作综合评价来确定。 通常，床层高度或直径的计算是根据固定床反应器某一重要操作参数范围或经验选取，然后校验其他操作参数是否合理，如床层压降不超过总压力的15％。床层高度与直径的计算步骤如下。

hysys动态模拟介绍

Hysys.Dynamic---动态流程模拟软件 化工流程模拟系统分为两大类：稳态模拟及动态模拟系统。 稳态模拟系统以所有工艺参数不随时间变化为前提。由于干扰的存在，实际装置的工艺参数是不断变化的。我们无法用稳态软件，求出装置不同调节通道的时间常数和它的动态特性，所有的控制方案的选择只能靠参考已有的生产装置或大概的理论定性分析。为了分析实际装置，找出最佳的操作条件，人们不得不冒极大的风险用实际装置做试验，而得到的只是某些特定条件下的回归公式。 动态模拟系统将时间变量引入系统，即系统内部的性质随时间而变。它将稳态系统、控制理论、动态化工及热力学模型、动态数据处理有机地结合起来，通过求解巨型常微分方程组来进行动态模拟。这种软件要求庞大的资源及多任务操作系统，过去只能在大型机上运行，同时由于操作非常复杂，动态模拟软件在国外也只能为极少数权威及专家所享用。由于微机的高速发展及Microsoft Windows 软件的推出，改变了DOS 对微机资源及单任务的限制，使得动态模拟系统在微机上运行成为可能。加拿大Hyprotech公司不负众望，以雄厚的技术实力，率先开发出微机版动态模拟系统Hysys1.0。动态模拟系统Hysys的推广及应用必将给石油化工设计领域、生产领域、研究领域带来一场深刻的革命，成为石化领域划时代的里程碑。化工模拟软件基本是沿两个方面发展和提高，一是在化工模拟理论和技术方面发展，以使软件应用范围更广泛；另一方面是在软件及计算机辅助工具发展，也就是研究更好的方法，使工程师更易掌握、使用这种软件，在研究方案中更灵活地运用这种软件。近年来，第一方面发展很快，后一方面则进展很慢。由于前一方面各家公司的水平都较高，所以后一方面就显得尤为重要。将两者结合起来，利用新一代的编程工具开发新一代的模拟软件，必将给化工模拟行业带来一场变革。 Hyprotech在软件发展过程中始终坚持一个宗旨：“使软件操作简单、方便，工程师易学、易懂”。达到这个目的的方法之一就是工程师在使用过程中能随心所欲地更改变量，软件运行中的任何时刻都可暂停以观察数据的变化。这就是我们所说的“完全交互式软件”，这就是Hyprotech公司的第一代产品HYSIM。它也是世界上第一个完全交互式的化工模拟软件。 Hyprotech的成功源于两个方面，其一是Hyprotech不断发展的技术能力；其二是Hyprotech对计算机技术发展带来的潜在新技术的认识，以及对这种变化做出的快速反应。从交互模拟到微机上的交互模拟技术，Hyprotech一直以提供创新的软件而领先于世界。 Hysys以具有十几年世界各地化工、石油领域的应用历史的HYSIM为其坚实的基础。Hysys包含更多、更复杂的物性计算包及单元操作。为了能更快速、准确得到计算结果，我们增加了强大的初始化及快速迭代计算工具。同时我们还增加了系统优化、反应蒸馏、先进的变量计算表，用于控制研究的控制器和传递函数发生器。 2002年7月，Hyprotech公司与AspenTech公司合并，Hyprotech成为AspenTech公司的一部分。 Hysys.Dynamic动态模拟软件的特点： 1 最先进的集成式工程环境由于使用了面向目标的新一代编程工具，使集成式的工程模拟软件成为 现实。在这种集成系统中，流程、单元操作是互相独立的、流程只是各种单元操作这种目标的

化工过程模拟分析与优化综合作业

化工过程模拟分析与优化综合作业一、概念题 ）过程系统由一些特定功能的过程单元按照一定的方式相互联结而组成，单元间通过、能量流和信息流相连而构成一定的关系。 ）过程系统的含义已不局限于生产工艺过程，而逐步延伸到经营管理业务和决策过程，即。 ）如下图所示的示意图，为。 （A、过程系统分析；B、过程系统综合；C、过程系统优化） ）过程系统综合研究的主要课题有：反应路径综合、反应器网络综合、换热器网络综合、、、控制系统综合、全流程系统综合及过程系统能量、质量集成。 ）过程系统模拟，包括稳态过程系统模拟和。对于化工过程工艺方案设计，常采用。 ）过程系统优化可分为和结构优化。 ）过程系统分析与综合课程研究的主要方法和策略是建立过程系统的，描述出系统中每一单元及总体性能，并给以评价。 ）建立单元过程的数学模型，一般选择和“黑箱”实验法。 ）复杂蒸馏塔的数学模型M、E、S、H方程组是指、、液相及气相摩尔分数加和归一方程、能量衡算方程。 （10）如右图所示的混合器，进料组分数为C，则其自由度d为。 ）说出一种常用的化工过程稳态模拟软件。 ）处热、冷物流间传热温差最小，它限制了进一步回收过程系统的能量，构成了系统用能的“瓶颈”；可通过 方法，以“解瓶颈”。 ）一热回收换热网络，如选用的热、冷物流间匹配换热的最小允许传热温差增大，则该过程系统所需的最小公用工程加热负荷，过程系统所能达到的最大热回收。（增大、减小、不变、不确定）

）如下图所示的a、b、c三种不同的热机放置方式，为有效的放置。

（15）如图，在T-H图中有三条热流股，试画出其组合曲线。 （16）如图采用中间再沸器与过程系统进行有效能量进行能量集成，图（a）为流程图，图（b）为系统总组合曲线（不含中间再沸器）。试在图（b）中画出中间再沸器示意图，确定其位置在夹点上方还是夹点下方。 二、换热网络综合 某一换热系统包含的工艺流股为两个热物流和两个冷物流，数据如下所示： 物流标号初始温度 T in/℃ 终了温度 T out/℃ 热容流率 CP/(kW/℃) H1180706 H2160403 C1201354 C2801408 计算： （1）若系统最小允许传热温差ΔT min=20℃，试用问题表格法确定过程的夹点温度，最小公用工程冷却负荷和最小公用工程加热负 荷，最大热回收量； （2）当ΔT min=20℃时，利用夹点设计法设计该换热过程的初始网络，使其具有最大热回收； （3）若ΔT min=15℃，试用T-H图定性分析最小公用工程冷、热负荷的变化情况。

化工系统过程模拟与优化

学院化学化工学院 专业化学工程与工艺 年级2009级 姓名 论文题目化工系统过程模拟与优化 指导教师职称讲师成绩 2012年6月15日

目录 摘要 (2) 关键词 (2) Abstract (2) 前言 (2) 1 发展迅猛的成因 (2) 2 化工过程模拟的进展 (3) 2.1 分子模拟 (3) 2.2 单元过程的模拟 (4) 2.3 化工流程模拟 (5) 2.3.1 模型化的方法 (5) 2.3.2 动态流程模拟 (6) 3 化工过程的优化 (6) 3.1 化工数据的校正 (6) 3.2 化工过程优化的层次结构 (7) 4 主要的化工模拟软件及其应用 (8) 5 结束语 (9) 参考文献 (10)

化工系统过程模拟与优化 摘要：化工系统过程模拟是计算机化工应用中最为基础、发展最为成熟的技术之一。本文从分子模拟、单元过程模拟及流程模拟三个模拟层次综述其发展现状及发展趋势。并对过程的优化和当前流行的国际国内商业化化工过程模拟软件及其主要功能、应用领域作了系统的总结。 关键词：过程优化；分子模拟；过程模拟；流程模拟 Abstract：Chemical process simulation system is the most basic computer chemical application, development of one of the most mature technology. This article from molecular simulation, unit process simulation and process simulation three simulation in its development level situation and the development tendency. And the process optimization and the current popular international and domestic commercial chemical process simulation software and its main function and application field is the summary of the system. Keywords：Process optimization; Molecular simulation; Process simulation; Process simulation 前言 利用计算机高超的能力解算化工过程的数学模型[1]，以模拟化工过程系统的性能，这种技术早在50 年代已开始在化学工业中应用。经过40年的发展，现已成为一种普遍采用的常规手段，广泛应用于化工过程的研究开发、设计、生产操作的控制与优化，操作工的培训和老厂技术改造。而且随着计算机硬件的性能价格比的迅速提高、软件环境的改善与丰富，过程模拟技术发展的势头有增无减。 1 发展迅猛的成因 这种发展的成因可以归结为以下几个方面： 首先，化工行业市场竞争剧烈，要求化工新产品、新工艺开发周期短，用数学模拟可以大大加快筛选进度、减少实验工作、提高工程放大倍数、降低研究开发成本,从而提高竞争能力。 其次，老厂面临愈来愈严酷的竞争，环境保护规定愈来愈严，安全规定及质量要

Kaibel分壁精馏塔分离芳烃的稳态和动态模拟

2015年4月 CIESC Journal April 2015 第66卷 第4期 化 工 学 报 V ol.66 No.4 Kaibel 分壁精馏塔分离芳烃的稳态和动态模拟 蔺锡钰，吴昊，沈本贤，凌昊 （华东理工大学化学工程联合国家重点实验室，上海200237） 摘要：Kaibel 分壁精馏塔（Kaibel divided-wall column ，KDWC ）可在一个塔内实现四组分混合物的高纯度分离。本文以分离苯、甲苯、二甲苯和均三甲苯为研究对象，建立了KDWC 严格稳态模型，获得了优化的塔体结构。通过研究KDWC 分离17组进料组成的基础上，获得了KDWC 的稳态分离的初步规律：实现KDWC 的高纯度分离，既需要通过分液比控制预分馏段顶部馏出气相中的二甲苯含量，又需要通过分气比控制预分馏底部馏出液相中甲苯含量；两个侧线的组成中，重组分杂质的含量要远多于轻组分杂质的含量；中间组分甲苯在预分馏段仍有返混。随后，在Aspen Dynamic 环境下建立了KDWC 的组分控制模型，控制结果表明该模型可以应对±10%的流量和进料组成波动，但二甲苯产品纯度会出现少量偏差。 关键词：Kaibel 分壁精馏塔；芳烃；蒸馏；分离；稳态；动态控制；模拟 DOI ：10.11949/j.issn.0438-1157.20141611 中图分类号：TQ 202 文献标志码：A 文章编号：0438—1157（2015）04—1353—10 Steady-state behavior and control of Kaibel divided-wall column for aromatics separation LIN Xiyu, WU Hao, SHEN Benxian, LING Hao (State Key Laboratory of Chemical Engineering , East China University of Science and Technology , Shanghai 200237, China ) Abstract : Kaibel divided-wall column (KDWC) permits separation of a four-component mixture into four pure fractions in a divided-wall column. This work studied separation of a four-component mixture of benzene, toluene, o -xylene and tri-methyl-benzene in a KDWC. The optimum economic design of the Kaibel divided-wall column was obtained. Then seventeen cases of various feed compositions were investigated for obtaining the steady state behavior of the KDWC. Xylene should be controlled at the top of the prefractionator, while toluene should be controlled at the bottom of the prefractionator; the content of heavy impurities was much larger than that of the light impurities in the two side streams; the intermediate component, toluene re-mixed in the prefractionator. At last, a control structure with five composition control loops was established. Simulation showed that it could handle ±10% disturbances of flow rate and feed composition, but the purity of xylene sometimes had small deviations. Key words : Kaibel divided-wall column; aromatics; distillation; separation; steady-state; dynamic control; simulation 2014-10-27收到初稿，2014-12-31收到修改稿。 联系人：凌昊。第一作者：蔺锡钰（1989—），男，硕士研究生。基金项目：国家自然科学基金项目（21476081)；中央高校基本科研业务费专项资助项目；上海市教育委员会科研创新重点项目（14ZZ058）。 Received date : 2014-10-27. Corresponding author : LING Hao, linghao@https://www.wendangku.net/doc/4115722962.html, Foundation item : supported by the National Natural Science Foundation of China (21476081), the Fundamental Research Funds for the Central Universities of Ministry of China and Shanghai Municipal Education Commission (14ZZ058).

固定床反应器的数学模型..

固定床反应器的数学模型 1、概述 凡是流体通过不动的固体物料所形成的床层而进行反应的装置都称作固定床反应器，其中尤以用气态的反应物料通过由固体催化剂所构成的床层进行反应的气-固相催化反应器占最主要的地位。如炼油工业中的催化重整，异构化，基本化学工业中的氨合成、天然气转化，石油化工中的乙烯氧化制环氧乙烷、乙苯脱氢制苯乙烯等等。此外还有不少非催化的气-固相反应，如水煤气的生产，氮与电石反应生成石灰氮(CaCN2)以及许多矿物的焙烧等，也都采用固定床反应器。固定床反应器之所以成为气固催化反应器的主要形式，是由于具有床内的流体轴向流动可看作为平推流，在完成同样的生产任务时，所需的催化剂用量(或反应器体积)最小；床内流体的停留时间可严格控制，温度分布可适当调节，因而有利于提高化学反应的转化率和选择性；床内催化剂不易磨损，可以在高温高压下操作等优点，但固定床中传热较差，对于热效应大的反应过程，传热与控温问题就成为固定床技术中的难点和关键，为解决这一问题而提出了多种形式的床层结构。 2、固定床反应器的结构形式 固定床反应器类型很多．按换热方式不同可分为：绝热式反应器和换热式反应器。 2.1绝热式反应器 在反应器中的反应区(催化剂层)不与外界换热的称为绝热式反应器。一般来说，反应热效应小；调节进A反应器的物料温度，就可使反应温度不致超出反应允许的温度范围的反应过程等可采用绝热式反应器。绝热式反应器具有结构简单，反应空间利用率高，造价便宜等优点。图1是绝热床反应器的示意图。 如果反应热效应较大，为了减小反应区内轴间温度分布不均，可将绝热反应器改成多段绝热式反应器，在各段之间进行加热或冷却，它可使各段反应区接近适宜温度。图2是多段绝热床反应器的示意图。 总之，不论是吸热或放热的反应，绝热床的应用相当广泛。特别对大型的，高温的或高压的反应器，希望结构简单，同样大小的装置内能容纳尽可能多的催化剂以增加生产能力(少加换热空间)，而绝热床正好能符合这种要求。不过绝热床的温度变化总是比较大的，而温度对反应结果的影响也是举足轻重的，因此如何取舍，要综合分析并根据实际情况来决定。此外还应注意到绝热床的高／径比

稳态模拟和动态模拟

稳态模拟和动态模拟 可能大家用的最多的就是稳态流程模拟，很少有人用多动态流程模拟，首先从算法上来说动态流程模拟比稳态流程模拟难多了，不论是应用序贯模块法还是联立方程法，都需要解大量的偏微分方程组（对时间的偏导数）。 关于算法就不多说了，相信大家一般都是用来模拟，而不是研究编写这些软件的，如果有兴趣可以私下和我交流。 稳态和动态在变量的给定上面是不同，因为稳态没有时间变量，所以稳态模拟的specifications和动态不同，比如说一个容器，稳态的话给流量和压力就可以了，但是动态这些都是变量，都不是设定值，所以需要给出的设备尺寸，比如容器体积，持液量等。还有像边界物流的P/F specifications就可以只确定压力，因为F=f（p）。 下面简单说一下动态模拟的一些设定 Boundary Streams——所有边界物流都需要插入valve 压力specifications——所有边界物流P都是设定值 Valves——需要设定p/f relationship K value——换热器需要设定k值 Pressure gradients——保持合适的压力梯度，可能好多人用valves的时候都输入过deltaP，压力梯度是流体在管路里面流动的推动力，所以也可以说F=f（deltaP） Tray Sizing——精馏塔需要给出几何尺寸 hold-ups——在给出容器尺寸的时候需要注意容器的持液量，以此来给出合适的size 最后要注意在动态运行过程中是不能修改这些specifications的，只有在stop之后才可以更改 还有就是其实软件内部是在解大量的方程组，所以要主要自变量的个数，也就是DOF自由度问题，否则是不可能解出结果的。所以说自由度分析问题也是在流程模拟中至关重要的。稳态模拟作用就不多说了大家一般常用 动态模拟，可以用来ots，也就是操作员培训，逻辑控制联锁设定，开停车工况模拟，and so on 也可以说成稳态是某一时刻，动态是这些时刻的串联 Hysys稳态和动态的区别 区别： 1，稳态模型所描述的单元与时间无关，只解决物料平衡，能量平衡和相平衡。进出单元的物料必须相等。动态模拟引入时间变量，除了解决稳态模型要解决的上述3大平衡的同时，还要解决压力，温度，液位，各相浓度随时间的变化。因此稳态模拟是3大平衡的代数方程描述。动态模拟是系统压力，温度，液位，各相浓度随时间的变化微分方程描述。目前所有动态模拟软件对于单元操作一般采用常微分方程进行描述，只有管道是采用偏微分（Hysys 中的PipeSegment）.比如分离器动态模型，我们假设在分离器内部浓度为均匀分布，这便是常微分方程，若在分离器内部某物质浓度分布不均匀，你必须采用偏微分方程来进行描述。 2，序贯模块技术和联立方程技术都是求解稳态模型的基本方法 学习动态模拟的关键点：