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关键词： 化工过程软测量   化工过程分析   软测量系统开发   数据驱动   智能工业系统  

摘要： 随着智能制造、数字化转型和工业4.0的深入推广,石油化工行业面临发展机遇。作为国民经济的重要支柱,化工行业在数字化转型过程中面临着工艺过程高度复杂和动态变化的严峻挑战,传统测量手段难以满足实时监控和安全稳定生产的要求。软测量技术通过建立模型对关键变量进行预测,为实现工况监测、过程优化和化工过程控制提供解决方案。然而,由于化工过程本身的复杂性,其基于机理的建模方法通常依赖于一定的基本假设,导致模型在实际应用中存在局限性;而基于数据驱动的建模方法,特别是深度学习算法,具有强大的数据拟合能力,但其“黑箱”特性又使得模型解释性不足,难以完全满足化工安全对系统可控性和透明度的要求。 针对上述的挑战,本文提出了一种基于KAN(Kolmogorov-Arnold Network,KAN)模型的化工过程分析和软测量建模方法,首先利用最大相关最小冗余算法对各相关变量进行筛选,通过计算特征与目标变量之间的相关性以及过程变量之间的冗余度,从而确定出最优特征子集,从而有效降低模型复杂度,并为后续的可解释性分析奠定坚实基础。然后利用KAN模型建立相关变量与目标变量之间的预测模型,建模完成后,通过KAN模型的剪枝分析功能对模型内部变量间的关系进行分析,并结合DCS(Distributed Control System,DCS)位号信息及具体工艺流程图,对各变量之间的相互作用深入探讨,从而提升模型的可解释性和稳定性。为验证所提出方法的实际应用效果,本文选取工业裂解炉和低温甲醇洗两个实际工业案例进行应用验证,结果表明,相较于传统深度学习神经网络及统计学习方法,本文所提方法不仅在预测精度上表现更为优异,而且通过剪枝分析揭示出的变量关系显著提升了模型的透明度和可信度,为化工过程安全监控和优化决策提供了有力技术支持。 基于上述的软测量框架,基于前端-后端-算法分离架构,设计开发了一套低温甲醇洗软测量系统,该系统利用主流微服务架构将企业需求细化为多个独立服务模块,实现了数据采集与传输、实时监测以及软测量预测等关键功能,并在生产中稳定运行,通过企业验收。

关键词： Just-in-Time   校企协同育人   化工过程开发与设计   教学改革  

摘要： 化学工业是国民经济的基础产业和支柱产业,而化工过程开发与设计在化工生产中扮演着至关重要的角色,是调整产业结构、优化产业布局、提高自主创新能力及发展循环经济的重要基础和支撑。本文创新性地提出基于准时制“Just-in-Time”动态精准对接产业需求的教学模式,结合环戊烯绿色催化氧化制戊二酸技术开发对化工过程开发与设计课程进行教学改革,并构建了一种高校化工专业课程建设与产业需求精准对接的动态调整机制,寄望为校企协同育人提供参考和借鉴。

关键词： 专业硕士   化工过程开发   教学改革  

摘要： 《化工过程开发》是化工类专业硕士研究生专业选修课程,化工过程开发的基本概念、方法论、控制论、系统论提出的研究方法,对研究生毕业后从事研究创新工作具有一定的指导意义。因此,从教学内容和教学模式等方面进行了教学改革探索,逐步形成和完善了该课程的教学体系,提升了研究生的创新能力和专业素养。

关键词： 化工过程开发   创新思维   培养   重要性  

摘要： 随着社会的发展,化工过程开发人员在具备化工专业技能的基础上还要具备创新思维。因此,我国在化工过程开发人员的培训中,要注重创新思维的培养,来推动化工产业升级转型,增强化工产业在市场中的竞争力。本文首先阐述了化工过程开发人员创新思维培养的重要性,然后分析了化工过程开发人员创新思维培养的对策。

关键词： 化工过程分析与开发   反应器选型   能量集成   产品分离  

摘要： 《化工过程分析与开发》是针对化工类专业开设的一门主干课程。为推动课程内容改革,拟在原有内容基础上增加对化工过程系统分析与综合内容的介绍,使学生能够运用过程系统工程的观点和方法对特定化工过程进行分析与合成,以让过程开发达到系统最优。本文以烃类裂解制乙烯过程为教学案例展开讨论系统分析与综合在化工过程开发中的运用,主要包括反应器选型分析、过程系统的能量集成及产品分离序列的综合。

关键词： 化工过程分析与开发   课程思政   爱国情怀   汗水哲学   绿色工程  

摘要： 化工过程分析与开发是华东理工大学开设的一门具有综合性及应用性特色的化工类专业核心课程。为推动课程内容改革,将思政教育融入课程教学和改革的各环节,实现立德树人,课程教学团队进行了积极探索与深入实践。文中围绕课程教学与爱国情怀教育、汗水哲学教育和绿色工程教育方面的有机结合展开讨论。

关键词： 制药工业   醋酸   废水   萃取精馏   化工流程模拟   化工过程开发  

摘要： 制药工业与人类生命健康息息相关,维生素E作为一种大宗的原料药,其生产过程常伴随着大量的醋酸废水溶液产生,直接排放导致醋酸资源浪费,并且造成严重的环境问题。本文对比研究了当前的醋酸水溶液处理方式,其中萃取精馏法具有产能较大、能耗较低、萃取剂可以反复使用等优点,因而被本文所采用。首先,论文采用Aspen Plus模拟软件,根据醋酸水溶液的特性,并结合前人的文献模拟经验,选择以NRTL-HOC为物性方法,另结合前人关于萃取剂选择的研究成果,选择喹啉作为醋酸水溶液萃取精馏的萃取剂。在此基础上,建立了醋酸水溶液普通精馏和萃取精馏的模拟流程,考察了塔板总数、进料板位置、萃取剂用量、回流比等参数对分离结果的影响,确定了较佳的工艺条件。研究发现,在完成同样分离指标的前提下(醋酸≥98.0%),使用萃取精馏分离4 8.0%的醋酸水溶液比普通精馏节省54.79%的能耗。其次,建立了小试精馏装置,采用间歇精馏的方式进行了小试验证,结果表明,普通精馏难以满足要求,而萃取精馏可以完成任务,醋酸成品含量均在98.0%以上,回收率约为98.0%。研究还发现,套用喹啉中醋酸残留需严格控制在5.0%以下,方可满足生产任务的要求。最后,进行了醋酸水溶液萃取精馏的工业化实践。设计了萃取精馏装置,完成了工艺包开发工作,并进行了工艺的调试和运行。结果表明,装置运行基本稳定,可实现处理12000吨/年醋酸水溶液,同时生产3600-6000吨醋酸,产生效益259.59万元/年,具有良好的经济效益和社会效益,证明了萃取精馏在处理醋酸水溶液上的可行性和经济性。

关键词： 化工过程装备   过程控制   实验平台   DCS  

摘要： 针对目前过程装备与控制工程专业的化工装备测控技术课程实验教学中存在的实验对象简单、与工程实际差距较大等问题,设计开发了化工过程装备控制实验平台。以两种原料混合反应为研究对象,包含了储液罐、换热器、调节阀、仪表等工业过程常见设备,控制系统采用集散控制系统(DCS)。该平台贴近工业现场实际,可进行大量的仪表、控制相关的实验,经过教学实践表明,该平台对强化学生对过程控制的理解,提高实验教学质量,培养集设备、控制、工艺知识为一体的复合型应用型人才具有意义。