化工工程碩士論文范文10篇

來源: www.126151.tw 發布時間:2018-12-18 論文字數:38592字
論文編號: sb2018121621440324101 論文語言:中文 論文類型:碩士畢業論文
本文是一篇化工工程論文,化工工程系統地掌握化學工程與工藝的基礎理論與專業知識,能夠結合化工生產的社會經濟目標,從事研究、開發、設計、生產與企業管理等工作。
本文是一篇化工工程論文,化工工程系統地掌握化學工程與工藝的基礎理論與專業知識,能夠結合化工生產的社會經濟目標,從事研究、開發、設計、生產與企業管理等工作。(以上內容來自百度百科)今天為大家推薦一篇化工工程論文,供大家參考。
 

化工工程碩士論文范文篇一

 
第1章石油概述
 
1.1石油的元素組成
石油又稱為原油,是由沸點相近的烴類和含有氧、硫、氮及某些金屬雜原子的高分子烴類化合物組成的復雜液體混合物[1]。石油經過分館和裂化等加工過程后可得到石油氣、汽油、煤油、柴油、潤滑油等等一系列產品。不同地區的原油性質各不相同,可是它們的元素組成基本都是由碳、氯、硫、氮、氧五種元素構成,其中以碳和氧兩種元素為主,它們在原油中占95%以上。原油的碳氧質量比或者碳氧原子比是反映原油化學組成的一個重要參數。對于烴類化合物來說,碳氧比與它們的化學結構差異以及分子量大小相關,當石油以及加工的相關產品中的有機化合物的環狀結構增加時,碳氧比就會降低,特別當芳香環結構增加時,其碳氧比明顯減小。硫、氮、氧是以碳氧化合物為主的石油的雜原子,它們在原油中的含量只有百分之幾,但是含有這些雜原子的非烴化合物的含量卻比較高,占原油的百分之幾十。同世界上大多數原油相比,我國除新疆和勝利原油之外主要原油的硫含量一般都小于1.0%,而氮含量卻相對較高。除碳、氫、硫、氮、氧外,原油中還含有微量的金屬和非金屬元素,其中含量較多的是鎮、機、鐵、銅等。
 
1.2原油的分類
原油中的有機硫在煉制生產過程中會轉化成硫化氧,而硫化氧對煉制裝置腐蝕性較強,而按照原油中硫含量的高低對其分類,為石油煉制采取相應的生產工藝有著重要意義。通常分類有如下三種:低硫原油(硫含量低于0.5%);含硫原油(硫含量在0.5?2.0%之間);高硫原油(硫含量高于2.0%)。此外,原油也可以按照相對密度來進行分類。通常將相對密度不大于0.8654g/cm的原油稱為輕質原油;將相對密度介于0.8654-.9340 g/cm3之間的稱為中質原油;將相對密度介于0.9340?1.0000 g/cm3之間的稱為重質原油;將相對密度大于等于1.0000 g/cm3的原油稱為特重原油。另外,按照原油中的錯含量也可把原油分為三類。低錯原油的錯含量通常低于2.5%,含蠟原油的錯含量在2.5?10.0%之間,而高蠟原油的蠟含量一般高于10.0%。
 
1.3石油的非烴化合物
石油中的含硫、氮、氧化合物和膠狀瀝青狀物質等物質屬于非經化合物⑴。這些非烴化合物在石油中的含量比較大,尤其在石油重質傾分和減壓澄油中的含量更高。非烴化合物的存在對于石油的加工工藝以及石油產品的使用性能都有很大的影響。
 
1.3.1石油中硫含量
石油館分中的硫的分布與石油館分的沸點有關,一般隨著其沸點的升高而增加,漁油和重館分油中集中了大部分的硫。其中元素硫、硫化氧、硫醇、硫醚、二硫化物、噻盼等類型的有機含硫化合物是石油中應經確定的留的存在形式。由這些硫化物的性質可將其分為兩大類,即活性硫化物和非活性硫化物。對金屬設備具有較強的腐蝕作用的H2S、S以及RSH等屬于主要的活性硫化物,而硫酸、二硫化物和噻盼等非活性硫化物硫化物對生產裝置無腐蝕作用,一些非活性硫化物受熱分解后會變成活性硫化物。原油和石油的產品中除了元素硫和硫化氧外均以有機硫化物的形態存在。硫醇在輕質館分中存在多些,原油中含量較少[2]。
 
第2章石油化工的廢氣
 
2. 1石油化工的廢氣產生
石油煉制主要包括催化裂化、常減壓蒸館、焼基化等過程加氧裂化、常減壓蒸館、催化裂化、催化重整、加氧精制、芳經分離、焼基化、延遲焦化、氣體分館、減粘裂化、氧化瀝青、脫硫、制硫、制氧等是其比較常用的裝置⑷。石油化工廢氣是指在加工過程中由于物料在特定條件下經過化學反應產生的含污染物質的有毒有害氣體。
 
2. 1. 1來自常減壓蒸溜的加熱爐
常減壓蒸館是常壓蒸懐與減壓蒸館的組合,在常壓蒸館中把汽油、航空煤油及柴油組分分離出來,然后將高沸點組分在減壓條件(降低組分的沸點以防止熱分解)下分離出石蠟和潤滑油組分及減壓渣油[5]。常減壓裝置的頂氣主要來自常壓塔頂、減壓塔頂。由于頂氣可以通入加熱爐進行回收燃燒,不用直接排入大氣。因此,廢氣主要來自加熱爐煙氣。
 
2. 1.2來自催化裂化裝置
催化裂化是將常減壓澄油在桂酸紹催化劑的作用下,把大分子烴類斷裂成C3以上的小分子焼烴的過程。催化裂化反應的產物可分割為高辛焼值的汽油、柴油等館分。這種工藝裝置廢氣主要來源于再生器及原料加熱爐煙氣,特別是催化劑再牛.燒焦過程所排出的煙氣中含有大量的一氧化碳氣體,約占煙氣總體積的8%?10%。這種煙氣過去一般在一氧化碳鍋爐中燒掉,同時回收產生的熱量,以防止空氣污染。近年來,國內外絕大多數催化裂化裝置采用一氧化碳助燃劑,將再生煙氣的一氧化碳燒掉,使煙氣中的一氧化碳量降至2%-.2%。
 
第3章硫化物和氮化物的危害及防治........ 8
3.1硫化物污染的危害及防治........  8
3.1.1硫化物的危害........  8
3.1.2硫氧化物的來源與防治........  8
3.1.3國內外煙氣脫硫發展及現狀........  12
3.1.4治理S02的先進技術........ 12
3.2氮化物污染的危害及治理........  14
3.2.1氮化物的危害........  14
3.2.2氮化物治理方法........  15
3.3硫化物和氮化物的聯合治理方法........  18
第4章石化企業硫化物和氮化物........ 29
4.1國內石化企業硫氮化物的治理........  29 
4.2東北某石化公司硫氮化物的治理狀況........  29
 
結論
 
隨著我國石油化工產業的發展,國產原油已經無法滿足需求,我國已成為原油凈進口大國,其中進口的原油大多數為高含硫的中東油、南美油及中亞油,因而沿海、沿江承接原油卸載的石化企業,將大量加工高含硫原油。這就要求煉油廠改進和提高生產裝置耐腐蝕性,以滿足煉制進口原油的要求。如引進先進高效的聯合脫硫脫氮設備,它既能滿足大氣環保的要求,又能節省大量的土地資源。
為了減少石化廢氣中硫化物和氮化物對大氣的污染,在改進燃燒技術、抑制其生成的同時,還要加強對煙氣中的硫化物和氮化物的凈化治理。目前,國內外已開發了多種聯合脫硫脫氮的工藝,但是評價各種工藝應從硫化物和氮化物凈化率、裝置成本、運行費用以及副產物處理和二次污染等多方面綜合評價。因此,針對文中提到的東北某石化公司而言,活性炭法或SNOX (WSA-SNOX)工藝是處理該公司煙氣中硫化物和氮化物的比較理想的方法。此外,燃燒前脫硫脫氮也是控制硫化物和氮化物排放的有效方法之一。
 
參考文獻
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化工工程碩士論文范文篇二

 
1緒論
 
1.1引言
能源是人類社會發展的基礎與動力,今天的文明和繁榮是建立在對煤炭、石油等化石燃料的巨大消耗之上。而且,隨著世界人口的不斷增加以及人們對物質生活水平要求的不斷提高,人類社會對能源的需求量仍將持續增加。然而,化石燃料作為不可再生能源,終有枯竭的一天。與此同時,化石燃料的大量消耗也為人類社會帶來了大量的環境問題。因此,尋求可以替代化石燃料的綠色、高效能源成為人類社會的必然選擇。能源問題是關乎國計民生甚至國家發展的重大問題,因此我國也在積極開展新能源方面的研究。在各國都在積極尋求新能源的背景下,諸如太陽能、風能、潮沙能、地熱和生物能均取得了一系列的進展⑴。從18世紀英國科學家卡文迪許發現氫氣開始,就有將氫氣作為燃料的想法⑴。氫氣一直被認為是一種清潔和高效的能源,有望代替化石燃料成為人類社會的重要能源[2][3]。在氧能應用的研究中,燃料電池是一個研究熱點。燃料電池是一種將化學能直接轉化為電能的能源轉換裝置。與傳統化學電池相比,燃料電池產生電能所需的燃料和氧化刻并非存儲在電池內部,而是通過外部設備提供給燃料電池[4]。因此,燃料電池只決定電池輸出功率的大小,而不限制燃料電池所能提供的總能量。燃料電池最突出的優點是其能量轉化效率非常高,在實際應用中燃料電池效率可以達到普通內燃機的兩倍以上⑴。
目前,氫能及燃料電池忮術已經成為全球能源和交通領域的一個研究熱點[5]。世界許多國家都將氫能開發視為國家的一個戰略,同時,許多跨國公司也投入了大量的人力、物力積極開展氫能和燃料電池技術的研發[6]。其中,一些頂尖汽車制造商紛紛相繼推出了以氫能源為動力的汽車⑴我國自20世紀90年代也逐步開展了氧能源技術的研究,并且取得了一定的成果。隨著燃料電池技術的發展,氧源技術巳經成為限制燃料電池產業化的關鍵技術。目前,為燃料電池提供氫氣的方式主要有兩種:一種是燃料電池直接攜帶氫氣;另一種是通過液體原料重整反應現場制取氫氣。燃料電池攜帶氫氣是一種很直觀的供氫方式。由于其密度非常小,所以氫氣的存儲需要通過液化、吸附等方式來進行[3]。然而,氫氣是一種難溶于水和難以液化的氣體。同時,氫氣的分子非常小,可以通過極其微小的間隙,因此氣氣非常容易泄露,這也使得一般材料的容器難以存儲氧氣。氫氣的這些特點為氧氣的存儲和運輸帶來了許多困難和高額的成本問題。除此以外,氫氣是一種易燃氣體,具有較大范圍的爆炸極限⑴。加之氫氣極易泄露,而且引燃氧氣只需要很少的能量,甚至普通電子設備的摩擦都可以引燃氧氣[3]。綜合考慮存儲、運輸和安全性等各方面問題,燃料電池直接攜帶氫氣并不是一個非常好的選擇。因此,科研人員積極尋求可以通過重整反應現場制取氧氣的液體原料。液相的烴類和醇類因其能量密度高,能量轉換效率高,易于存儲和運輸,安全性等優勢,成為現場制氧的合適原料。雖然研究表明,在同等的性能下,直接攜帶氫氣的燃料電池比通過液體原料現場制氫的燃料電池,具有效率更高、成本更低和設計更為簡單等優點。但綜合考慮,通過液體原料重整反應現場制取氧氣仍然比燃料電池直接攜帶氧氣更具有可行性。在眾多液相烴類和醇類中,曱醇因其自身的許多性質,被廣泛認為是一種非常適合通過重整反應制取氫氣的原料。
 
1.2研究內容
從結構特征上看,重整反應裝置主要包括列管式重整裝置、板式重整裝置和微通道重整裝置。傳統重整裝置主要為列管式,其制氧能力強,但是體積大,制造和安裝成本高19]。板式重整裝置將放熱反應和吸熱反應進行了耦合[32],其傳熱能力得到了加強,結構更為緊湊,體積也較小[33]。微通道重整裝置運用了微反應技術,通過徵通道的精合來完成熱量交換,具有體積小、效率高和響應速度快等優點,但目前其設計和制造的成本有待降低[9]。大型重整裝置因其體積龐大和復雜性,使其主要在工業生產中使用,限制了其在生活中的應用。隨著燃料電池技術的日益成熟,運用燃料電池取代內燃機成為交通工具的動力來源以及燃料電池的移動應用都具有非常好的前景。為解決燃料電池的氫源問題,微小型重整反應裝置越來越受到關注,制造出重整效率高、能量密度大、響應速度快和變負荷能力強的微小型重整反應裝置成為目標。隨著徵反應技術的發展,其在重整裝置中也得到了應用,重整裝置中開始使用微反應器和徵換熱器。由于重整反應裝置尺度的大幅減小,反應過程中所需的監測點也相應地減少,降低了系統的復雜度。加之微反應器可以提高反應效率、轉化率、易于改變操作條件和生產能力,這使得重整效率高、能量密度大、響應速度快和變負荷能力強的微小型重整反應裝置成為可能。此外,微反應器的高安全性也有效地緩解了安全隱患的問題。這些因素均為重整制氫技術在生活中的應用提供了極大的便利。本研究中重整反應裝置即為運用了徵反應技術的組合重整裝置,因此本研究也主要針對此裝置制氫過程的控制。
 
2甲醇重整制氫微化工實驗平臺
 
本章摘要:作者參與搭建了一套甲醇重整制氧微化工實驗平臺,本章先介紹了系統的制氧原理,然后對系統的軟硬件結構進行了介紹。最后對甲醇重整制氧過程進行了系統辨識,系統辨識的結果表明曱醇重整制氫過程的模型參數具有不確定性。
 
2.1引言
隨著微反應技術的發展,許多大型化工裝置都體現出了小型化甚至徵型化的趨勢,甲醇重整制氫裝置也是其中之一。微小型甲醇重整制氧裝置不僅明顯提高了反應效率和安全性,還使得甲醇重整制氧技術有了更廣闊的應用空間。雖然,已經有對甲醇重盤制氫系統的研究,但其中很多還停留在仿真上。由于實際系統可能受到干擾和噪聲的影響,加之系統尚有未知因素,在實際應用中可能會出現無法預知的問題。為了使控制算法得到更有力的驗證和推動曱醇重整制氣技術的應用,作者參與搭建了一套微型甲醇重整制氧微化工實驗平臺。為了給后續的自動控制研究提供基礎,還對微型甲醇重整制氧過程進行建模。
 
3甲醇重整制氫過程的滑摸控制....... 21
3.1 引言....... 21
3.2滑??刂?...... 21
3.3李雅普諾夫穩定性理論....... 23
3.4滑??刂破?...... 24 
3.5狀態觀測器....... 34
3.5.1高增益觀測....... 34
3.5.2觀測器設計....... 36
3.5.3仿真結果....... 36
3.6滑??刂破鞯母蓴_補償....... 38
3.6.1干擾補償設計....... 38
3.6.2滑??刂破?...... 41
3.7本章小結....... 43
4甲跨重整制氫過程的自適應控制....... 45
4.1引言....... 45
4.2 自適應....... 45
4.3神經網絡....... 46
4.4自適應控制器....... 46
4.4.1控制器設計....... 47
4.4.2控制器分析....... 57
4.5仿真結果....... 58
4.6本章小結....... 61
5甲醇重整制氫過程的總體控制....... 63
5.1 引言....... 63
5.2比值控制系統.......63
5.3甲醇重整制氫過程的總體控制....... 64
5.4實驗結果....... 67
5.5本章小結....... 69
 
結論
 
氫氣一直被廣泛認為是一種清潔和高效的能源,有著廣闊的應用前景。燃料電池技術的發展也推動了氫能源的開發。氧氣雖然非常適合作為燃料電池的燃料,但是氧氣密度小、分子小和易燃易爆等性質,使其在存儲、運輸和加注等方面存在一系列棘手的問題,進而使燃料電池的氫氣來源成為限制燃料電池應用的主要因素之一。于是,研究人員開始尋求通過液體原料重整反應現場制取氧氣的方案。在眾多液相的烴類和醇類中,甲醇因其來源充足、氫碳比高、重整溫度適中等諸多優點,使其適合作為通過重整反應現場制取気氣的原料。因此,甲醇重整制気成為一個研究熱點,甲醇重整制氫復雜過程的先進控制是該技術在應用中一個亟待解決的重要問題。在甲醇重整制氧過程的控制方面,本文主要進行了以下工作:
(1)參與搭建了一套甲醇重整制氫微化工實驗平臺,用于對甲醇重整制氫進行更深入的研究,也可以對控制算法進行有效驗證。由于機理建模的復雜性和難以直接用于控制,因此目前主要通過系統辨識來獲得甲醇重整制氫過程的模型。系統辨識的結果表明甲醇重整制氫過程的模型參數具有不確定性,模型的參數會因工況、催化劍活性等因素變化而發生改變。
(2)設計了一種可以適應模型參數不確定性的滑??刂破?。在控制器設計中,通過結合逐項優超法與自適應控制的思想來設計變結構控制,以此減少變結構控制中切換的數量,這對削弱抖振是有益的。同時,控制器通過設計系統輸入的導數也有效地削弱了抖振。由于控制器不依賴于系統的精確模型,因而控制器可以在因工況、催化劍活性改變帶來的摸型失配時依然取得良好的控制效果?;?刂破饕誀顟B反饋為基礎,由于系統中存在難以測量的狀態變量,因此本文通過高增益觀測器對系統的狀態進行估計,進而實現反饋控制。針對實際系統中存在干擾,本文對滑??刂破鬟M行了干擾補償設計,有效地提升了系統的抗干擾能力。
(3)對Sunan Huang等設計的自適應控制器進行了改進,使系統在誤差有界的基礎上,在一定條件下可以迖到漸近穩定;并將控制器參數推廣到更一般的形式,使參數的選擇更加靈活;還考慮了干擾的影響,表明了控制器在有一定干擾的情況下依然有效。同時,控制器也通過設計輸入的導數來平滑控制作用,抑制了控制作用高頻振蕩甚至為負值的情況。因此,自適應控制器在模型失配和存在一定干擾的情況下依然可以保證控制效果。
(4)基于甲醇重整制氫過程中各輸入之間的配比關系,設計了一個曱醇重整制氫過程的總體控制策略。甲醇重整制氫過程的輸入有甲醇流量,水流量和重整空氣流量。除了系統的氫氣產量以外,重整溫度同樣也是一個被控變量??傮w控制策略使用本文設計的滑??刂破骰蜃赃m應控制器來控制曱醇流量,由于水流量和甲醇流量的比例是固定的,因此也就得到了水流量。然后,使用一個重整溫度約束的變比值控制器實現對重整空氣流量的控制。最后,將該控制策略應用到甲醇重整制氫微化工實驗平臺上,對控制策略的可行性進行了驗證,實驗結杲表明該控制策略具備可行性。
 
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化工工程碩士論文范文篇三

 
第1章緒論
 
1.1 引言
工程技術與科學研宄中的許多問題的本質實際上是優化問題,是一個尋找最優解的問題,研宄出能準確、快速找到最優解的方法具有重要的實際意義。然而伴隨著科學技術進步帶來的現代化生產發展,實際生產過程中出現的問題往往更加的復雜,模型建立也越來越困難,同時越來越多的非線性、多極值的優化問題產生,用傳統方法求解這些問題難度極高而且難以獲得最優解,于是科研人員將目光投向智能進化算法,尋找用其解決復雜優化問題的方法。進化算法來源于自然界,是依據生物體的進化過程和機制演化與提煉出來的人工智能技術。生物進化是一個從低級到高級、從簡單到復雜的過程⑴,由于環境的不斷變化導致每一代都需要通過優勝劣汰以及遺傳變異,從而才能適應并生存下去,只有這樣,進化才有意義。而進化算法就是根據這種思想產生的,它根據問題的條件選定初始解,在迭代中通過類似于自然選擇的方式來修正初始解,最終獲得最優解。迄今為止,科研人員己經獲得了許多根據生物進化的機制而產生的方法,并用在了復雜優化問題上,諸如遺傳算法進化規劃[4]、進化策略遺傳編程等。然而傳統的進化算法并不完美,總是有一些缺陷,對于種群的個體經驗只能提供有限的知識表示和保存的機制,甚至有時候這種機制是完全隱性存在,如果有一種顯性的機制可以保存種群的進化時產生的知識以及經驗,那么對于優化復雜問題的解決有著很好的幫助。文化算法正是基于人類文化進化的思想,它具備一種顯性機制,可以用來提取、存儲和融合微觀群體在進化過程中出現的問題的知識和經驗,并將這些知識和經驗用于指導種群的進化的一種新型進化算法。
眾所周知,任何智能算法的產生其根本原因是因為實際生產過程的需要,其最終目的是要解決實際工程問題,因此,它被應用到工業生產的許多領域。在化學工業過程中,大型石油化工設備的故障診斷一直是關鍵問題,智能算法的一大實際應用就是在故障診斷上。故障診斷方法的作用就是對生產過程中已出現的故障迅速診斷,確定故障類型,迅速發出警報,第一時間作出反應,并為決策提供依據,從而保證生產過程快速的恢復正常安全的運行。而對于生產過程的控制來說,依靠某種手段,諸如計算機系統的監測,找出故障、判斷類型、發現源頭,這是控制所要達到的目標。經過幾十年的發展,研究人員不斷的提出新的故障診斷方法,故障診斷技術亦取得了長足的進步,它從早先的對簡單機械或設備進行故障診斷開始,逐步發展為今天的對工業過程中巨型生產裝置的故障診斷。但面對高度發展的工業生產,龐大的規模和復雜的過程,傳統的故障診斷方法己遠遠不能適應現代工業生產的需求基于智能算法的故障診斷技術的產生,對于系統安全穩定的運行具有重要的意義。
 
1.2文化算法概述
 
1.2.1進化算法
進化算法(Evolutionary Algorithms, EA)的產生其思想的靈感來源于大自然界,它是由生物體進化的過程和機制中演化形成的,用以求解優化問題的高級人工智能方法,其主要概念是適者生存,它利用一群個體,在每一個世代,相互競爭,繁殖子代,只有具有最強生存能力的子代才有最大機會繁殖。在給定初始解的基礎上,在迭代的過程中,通過評價解的性能再到選定解進行基因操作,這些操作包括交叉、變異、選擇,最終得到滿足要求的新解,稱之為最優解。與傳統的優化方法比較,它存在兩點獨特的地方:
 
(1) 并行性
進化算法的這種性質主要表現為:(a)不同進化算法之間,可以進行大規模的并行,這一特點使得不同進化算法的結合成為可能;(b)從進化算法自身來看,也具有并行性,通過種群的方式進行搜索,因此具備了對解空間多個區域進行搜索的能力,并且每個區域亦可互相交流。
 
(2) 智能性
進化算法可以進行自適應、自組織、自學習,只要確定了編碼方案、適應度函數以及算法算子,進化算法就可以自行進行搜索最優解,并且可以自行發現環境的特性和能力。目前,己經產生并且發展的比較成熟的進化算法主要有:遺傳算法、進化規劃、進化策略、遺傳編程、差分進化文化進化協同進化等。進化計算目前己經有了大量的實際應用,包括故障診斷、數據挖掘、組合優化、分類聚類等。
 
第2章免疫文化算法
 
因為沒有依賴具體問題的需要,而且對求解問題需要的知識量也沒有很高的要求,因此各種優化問題都開始大量使用進化算法。同時在實際的生產過程中,許多領域也運用到了進化算法,并且取得良好的實用價值。目前應用較多的四大進化算法:遺傳算法、進化規劃、進化策略、遺傳編碼,它們的共有的局限處在于知識的表示與保存規則,這種規則只能供給有限的或者隱性的種群個體經驗,而對于隱藏信息則無法獲得。而研宄人員對其研究也僅集中在生物自然選擇或者是對某一自然現象的模仿層面上。因此如何尋找到一種顯性機制來提取進化過程中的隱含信息,同時加以利用,成為了目前的研宄熱點。
 
2.1文化算法的基本理論
 
2.1.1文化算法思想的產生
上一章已經說過,文化實際上是信息的載體,其存在目的是為人類社會每一代的發展提供信息,并指導他們適應環境,沒有文化的存在,人類社會的進化與自然界其他進化無異,文化就是人類社會進化發展優越性的體現。如果將這些思想運用到智能進化計算中,必定可以減少進化耗時,提高進化效率。受到這種思想的啟發,1994年,Reynolds于底特律提出了文化算法(Cultural Algorithms)。他通過這種算法闡述了這樣的思想,建立一個知識庫,用來儲存信息,當種群進化的時候,從知識庫中提取信息,用于指導迭代進化,同時將進化過程中產生的新的知識儲存到知識庫,從而實現知識庫的更新。通過這樣的方法就可以提高種群進化的性能。
 
第3章基于免疫文化算法的故障......... 26
3.1 支持向量機概述......... 26
3.2 TE過程概述......... 28
3.3基于免疫文化算法的支持向量機參數......... 31
3.3.1 參數優化方法......... 31
3.3.2免疫文化算法在TE過程故障診斷......... 32
3.4基于免疫文化算法的故障特征選擇方法......... 38
3.4.1 特征選擇方法概述......... 38
3.4.2基于免疫文化算法的特征選擇......... 39
3.4.3 仿真實驗與結果分析......... 40
3.5 本章小結......... 45
第4章免疫文化算法在乙烯裂解爐......... 46
4.1引言......... 46
4.2 乙烯裂解爐生產工藝......... 46
4.3 乙烯裂解爐故障診斷......... 48
4.3.1進行乙烯裂解爐故障診斷......... 48
4.3.2數據采集與預處理......... 48
4.3.3 故障特征選擇......... 50
4.3.4故障診斷及結果分析 .........51
4.4 本章小結......... 54
第5章總結與展望......... 55
5.1 工作總結......... 55
5.2 研究展望......... 56
 
結論
 
本文主要研宄的是化工工業的故障診斷方法,由于隨著化工工業系統發展的越來越大型、復雜、智能、,系統一旦出現故障必將給企業、社會、人員帶來巨大損失,因此無論是從科學的角度還是從現實的意義上說,對化工工業故障診斷的研宄都是十分必要且很有價值的。而另一方面,新型的智能優化算法的提出以及諸如神經網絡、樸素貝葉斯、支持向量機等一系列模型方法的提出給化工工業故障診斷方法的更新與改進提供了可能。新一代的故障診斷方法不斷的被研宄出來,種類繁多,層出不窮。在這樣一個大環境下,本文重點研宄了新型智能優化算法一一克隆選擇算法與文化算法,根據文化算法種群空間可以納入任何智能進化算法的特點,創造性的將免疫克隆選擇算法融合到了文化算法的種群框架中,提出了新型免疫文化算法,并對文化算法的信念空間及影響函數做了相應的改進,并研宄了基于該免疫文化算法的故障特征選擇方法以及支持向量機參數優化方法,將這些方法應用到了TE過程和乙烯裂解爐故障診斷中,通過實例驗證了這些故障診斷方法的性能。本文所做的主要工作如下:
(1) 通過對大量文獻資料的閱讀,本文對文化算法、故障診斷方法、支持向量機以及特征選擇方法進行了詳盡的概述,介紹了文化算法的原理、發展歷程與研宄展望;同時詳細描述了故障診斷方法的分類,并對每一類的故障診斷方法進行了一定的介紹;對于支持向量機,概述了其理論形成的過程,并且簡要介紹了目前所發展的幾種支持向量機算法;同樣的對于特征選擇方法,本文介紹了特征選擇方法的分類與發展,通過這些概述,對所要研究的內容有個明確具體的了解,而本文主要研究的就是文化算法、特征選擇方法以及支持向量機在故障診斷中的應用。
(2)由于文化算法的特點是可以對種群空間進行任意改進,不同的智能進化算法都可以使用在其中,本文將免疫克隆選擇算法納入到文化算法框架中,同時根據克隆選擇算法的記憶細胞原理提出新的歷史知識,并且改進了接受函數,給出了免疫文化算法的流程圖。通過9種函數對于該算法的測試,并與兩種不同算法一一免疫算法和差分進化文化算法進行比較,通過對達優率、收斂時間、最優解的比較,證明免疫文化算法的優良性能。
(3)將免疫文化算法運用到支持向量機的參數優化上去。通過對支持向量機原理的介紹,指出核函數的選取并不是決定支持向量機性能的決定因素,而是核函數的參數,分析了支持向量機需要參數優化的原因,以及將進行參數優化的支持向量機運用到TE過程的故障診斷中,通過與用免疫算法以及傳統的交叉驗證方法優化過的支持向量機故障診斷結果比較,免疫文化算法的優化效果更好,性能更優,并將其應用到多分類問題上,構造多類支持向量分類器,通過仿真實驗得出結論,對于多分類高緯度龐大數據量問題,免疫文化算法能準確的找到最優參數,其故障診斷準確率高,顯示其良好的效果。
 
參考文獻
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化工工程碩士論文范文篇四

 
引言
 
(一) 研究背景與意義 
吉林化工產業集群由“一五”期間的化工基地演化而來,發展成為包括石油化工、合成材料、精細化工和生物化工在內的完整產業體系,其中化學原料及化學制品制造業和化學纖維制造業兩大產業擁有較高的專業化程度,成為本文的主要研究對象。吉林市化工產業集群主要包括中國石油吉林石化公司(以下簡稱吉化公司)、吉林化纖集團有限責任公司(以下簡稱吉林化纖)等大型企業在內的規模以上的化工企業 132 戶,總產品品種超過 1000 余種,覆蓋基礎有機化工原料、合成材料、化肥、精細化學品、生物化工產品等多個領域,其中生產規模較大、在國內外市場占有一定份額的產品 60 余種,獲得了規模效應和地區品牌及競爭優勢,成為吉林市的支柱產業之一。 
本文選題的意義主要表現在實踐方面,是著眼于吉林市化工產業集群的具體問題?;ぎa業是國民經濟中的重要基礎產業。在市場經濟的不斷發展和 WTO給我國化工產業帶來的各種機遇和挑戰的大背景下,吉林市化工產業也面臨著產業轉型、產業升級等重要問題。國際油價的攀升、外資進駐我國化工領域、國際化工巨頭陶氏等企業深度專業化的強大競爭優勢、東部沿海依托市場和便利的運輸條件獲得了國內化工產業領頭羊的地位等等,這些因素不斷擠壓著吉林市化工的市場空間、危害著原料供應,倒逼著這個建國之初老牌國家化工基地的發展轉型。一是上述激烈的市場競爭狀況、二是自身污染和供需條件,“十二五”規劃中淘汰落后產能的要求,以及從現實生活中納入公眾視野的若干對化工企業進駐的抵制和污染事件的頻發,這些都對化工企業的發展提出了新的命題。此外,集群發展作為當今時代普遍認可的發展方式,正以其專業化的生產方式、勞動力和公共品的共享、上下游的密切配套帶來的高效運作成為經濟發展的引擎,一直是產業發展的方向,而就吉林市的化工產業集群來講,盡管其基礎雄厚,規模龐大,在全國化工領域也擁有較高地位,但其集群的專業化發展還有很多不足,比如配套協作方面、體制機制方面等。 面對激烈的競爭,如何培養更強勢的集群競爭力從“產品同質產能過剩”的背景下脫穎而出、如何擴大內需壯大市場空間等,都成為吉林市化工產業集群發展面臨的亟待解決的問題。
 
(二) 研究內容與方法 
本文運用區域經濟的理論、方法,對吉林市化工產業集群進行研究,通過測量集聚度,以及用馬歇爾的三要素進行集群形成原因分析和問題分析,提出相關影響因素,來針對影響因素和問題對集群發展提出相應對策建議。 我們分析了集群上下游產品的配套、市場狀況、集群企業自身體制狀況、企業融資情況、環保和安全生產約束等問題,來找出集群不足之處,以提出適應國家振興東北老工業基地和長吉圖一體化政策的集群競爭力提高的相應對策。在發展循環經濟的框架下,充分發揮自身優勢、調整和優化產業結構產品結構、克服計劃經濟下的體制帶來的困擾,改革融資體系,促進知識流動和創新,深化產業鏈,發展優勢項目,提高集群競爭力。
 
一、相關理論與文獻綜述
 
(一)相關概念
(1)產業集群的概念 
產業集群的概念由產業的地理集中(geographic  concentration)、產業集聚(Industrial agglomeration)等演化而來,產業的地理集中是指產業經濟活動在某個地區范圍內集聚的經濟現象(魏后凱等,2008)。產業集聚學者們沒有一個較為統一的定義。這里我們區分產業的地理集中(產業經濟活動空間聚集)和產業集中的概念(一個行業的市場集中度),以及辨別產業的地理集中和產業集聚的關系。產業地理集中的概念包含產業集聚,集聚則另強調了行業間的聯系和集中的較高密度。由波特(1998)提出的產業集群定義為,一個主導產業帶動下的大量聯系密集的企業及支撐機構的地理集中,形成強勢競爭優勢。這些支撐機構提供著原料、特殊基礎建設,或者是政府、大學等這些教育、資訊、技術等的提供者。而產業集聚相比產業集群,概念涵蓋范圍廣,產業集聚不一定能發展成具有密切聯系的產業集群的程度。
 
(2)產業集群的分類 
產業集群按照不同標準則有不同的分類,Piore 和 Sabel(1984)的研究強調了合作與競爭、信任與制度以及網絡的重要性。他們將產業集群分為三種類型,一是以意大利為典型的區域性產業集群,二是以日本為典型的家族式企業產業集群,三是以美國德國常見的有明顯等級的產業集群。Peter Knorringa 和 J g Meyer (1998)將發展中國家的產業集群劃為三種類型:意大利式、衛星式、輪軸式,這也是最普遍的分類方式。意大利式通常是由一系列相互聯系密切的小企業組成,而衛星式通常依賴于外部大企業,而輪軸式集群內則有著明顯的等級結構。Lynn Mytelka 和 Fulvia  Farinelli(2000)則采取了另外的分類方法,基于產業集群內企業相關關系他把產業集群分為三類:非正式集群、有組織的產業集群、創新型集群。仇保興(1999)根據集群的結構狀況的分類是  “市場型集群”、“椎形”集群和“混合網絡型”集群。此外,魏后凱(2003)從集群的產業性質的分類:一是紡織、鞋帽等傳統勞動密集型產業集群,二是軟件、醫藥等高新技術產業集群,三是技術和資本密集型的化工、機械等產業集群。3Gordon & McCann(2000)還從產業集聚的功能角度,劃分地域綜合體、社會網絡模式和傳統的純集聚模式三類,將產業集聚的內涵加以深化總結。
 
三、吉林化工產業集群的定量分析 ........33
(一)吉林市化工產業集聚水平及動態變化......... 33
(二)全國化工產業集聚水平及動態變化..... 34
(三)小結....... 39
四、吉林化工產業集群存在的問題及成因 ........40
(一)主要問題......... 40
(二)問題的成因....... 43
五、結論和對策建議 ........46
(一)加強人力資本培育....... 46
(二)采取循環經濟的發展模式... 47
(三)改革融資體制..... 48
(四)加強法律法規建設....... 49
 
結論
 
市場經濟背景下,更需要政府這個看得見的手來對集群發展把關,需要制定相關法律法規來保障市場秩序和政府行為。當前政府對于服務中小企業意識比較濃,通過頒布支持中小企業發展的地方性法規來培育當地市場。法律法規是規范集群發展的制度保障,建立法律法規,一是來保障規劃和產業政策的良好實施——政府已經制定了吉林化工產業集群的“十二五”發展規劃和相關產業支持政策,我們用制定地方法律法規的形式確保政策的穩定性;二是來調整集群發展秩序——建立法律法規來調節集群企業利益分享和利益糾紛,彌補市場失靈的弊端,對于財產權利的保護、契約責任的認定等方面制定相關法規法則、促進市場良性競爭;三是來保護中小企業發展,培育吉林化工產業集群的當地市場,保護中小企業家合法經營;四是來保護環境,實現吉林化工產業集群的可持續發展。 通過制定和完善中小企業基本法、環境保護法、固體廢物污染環境防治法、清潔生產法、產權保護法等,進一步保障中小企業發展、集群發展和環境保護。
 
參考文獻  
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化工工程碩士論文范文篇五

 
第一章緒論
 
1.1課題背景及意義
隨著化石資源的大量消耗,能源短缺問題日益突出。此外,化石燃料的利用過程將大量有害物質排放到環境中,極大地威脅著人類的生存空間。保持能源、國民經濟與環境的協調發展,是我國21世紀經濟發展戰略[5]。我國是煤多油少的國家,隨著經濟的發展,石油供需矛盾日益突出,而煤炭儲量相對豐富。在未來幾十年內,煤炭在我國能源結構中的主導地位不會發生根本性改變陣6]。因此,如何高效、清潔地利用我國現有的煤炭資源,是實現我國國民經濟可持續發展的關鍵所在,也成為能源、環境科學技術發展的重要科學問題。中國目前所利用的能源主要是化石能源,主要包括煤炭、石油、天然氣。2008年我國石油(包括成品油)進口己超過2億噸,石油消費對外依存度逼近50%。據估計,到2020年,我國石油進口依存度將升至60%一70%。大量的石油進口不僅要花費大量的外匯,而且使國內經濟易受國際石油市場波動的影響,對石油的下游產品市場造成沖擊,影響經濟的穩定發展。由于我國石油戰略儲備體系尚不健全,這種與經濟發展極不協調的石油供需狀況,勢必造成我國石油供給的安全隱患。石油短缺己成為限制我國經濟發展、威脅我國能源安全的嚴峻問題。鑒于我國實際國情,長期大量進口石油難以為繼,必須開發基于我國資源特征的石油替代燃料。
未來對能源的基本要求是:l)可獲得性,即能保障可靠供應;2)經濟性,即有成本競爭力;3)清潔性,即本身潔凈或可潔凈利用。我國的煤炭資源恰恰具備了這三點要求:煤炭資源探明儲量占我國化石能源的90%以上,是保障安全供應的最可靠能源,同時也是目前最廉價的可利用能源;煤炭本身不是污染物,可以通過技術進步實現潔凈轉化和利用。能源利用技術的發展己產生出若干種可替代石油的車用燃料制備技術,但在未來幾十年內,就量級考慮,唯有基于煤炭的車用燃料制備技術能夠滿足我國對石油的需求。目前,化工生產、電力系統與環境保護等各學科之間相互獨立,各自發展[8]。例如,我國煤炭的利用就存在著兩種主要的利用方式,且相互獨立發展。一種利用方式為直接燃燒,提供我國發電、供熱、冶金、化工等行業的主要熱源。其中,發電用煤占到煤炭消耗總量的50%左右。
化工、動力學科領域之間相互獨立、各自發展的傳統模式,難以應對資源短缺、能源結構不合理與環境污染的多重壓力。21世紀,人們將越來越關注不同領域交叉科學的發展與應用,領域的滲透與綜合成為現代科學發展的基本特征和主要趨勢。事實上,能源科學、化工科學共同牽涉到資源的合理利用、能源的高效轉化與污染物的減排等問題,在處理這些問題上,二者各有優勢與不足,既有區別,又存在著緊密的聯系。兩領域的綜合滲透與學科交叉將同時為解決能源問題與化工產業問題提供突破口,化工動力多聯產的概念就是在這一大背景下產生的?;恿Χ嗦摦a系統是一個多功能、多目標綜合的能源利用系統。它通過系統集成把化工生產過程和動力系統有機地禍合在一起,在完成發電、供熱等目標的同時,生產替代燃料或化工產品,從而同時滿足能源的高效利用、化工生產以及環境保護等多重目標。
 
第二章基于化學能與物理能梯級利用原理的多聯產系統集成機理
 
熱力循環是能源環境科學研究的重點之一,吳仲華先生在20世紀80年代提出的物理能梯級利用原理“溫度對口,梯級利用”,為熱力循環由傳統蒸汽循環向聯合循環轉變提供了理論依據,并為燃氣輪機總能系統的集成奠定了理論基礎。本世紀初,金紅光等人將能源動力系統中物理能梯級利用原理拓展到燃料化學能的轉化,以及化學能向物理能轉化的過程,提出了化學能與物理能綜合梯級利用新原理,并基于化學鏈燃燒、甲烷重整和甲醇裂解的間接燃燒過程,提出了一個能量釋放新機理,即燃燒反應品位降低與熱能品位提升之間的藕合機理。本章將化學能物理能梯級利用新原理應用到多聯產系統中,闡明了多聯產系統中的化學能物理能梯級利用機制和方法。首先,從宏觀上分析多聯產系統節能的潛力和優勢,并闡述多聯產系統系統集成的原則和依據。繼而,基于能的品位概念,研究分產化工生產過程中化學能與物理能的能量品位關系,建立分產系統以及多聯產系統的擁平衡關系式,并在此基礎上分析聯產系統化學能梯級利用的節能機理。發現化工生產過程中產品的傭耗隨著轉化率的提高,存在著單位產品擁耗最小的點。然后,采用比較法分析聯產系統相對于分產系統節能的本質原因,即原料的適度轉化。最后,分析動力島熱擁收益與化工島擁損失減少的藕合關系。本部分的分析結論將提出對多聯產系統的能量釋放機理的新認識,并為其系統集成提供理論支持與依據。
 
第三章 焦炭電力聯產系統....................51-80 
    3.1 典型分產系統-煉焦工藝與改進................. 51-56 
    3.2 采用新型煉焦工藝的并聯型焦電聯產系統................. 56-68 
        3.2.1 并聯型焦電聯產系統的集成 .................57-59 
        3.2.2 并聯產焦電聯產系統的性能特性................. 59-62 
        3.2.3 并聯型焦電聯產系統的(火用)分析.................62-68 
    3.3 串聯型焦電聯產系統 .................68-78 
    3.4 本章小結................. 78-80 
第四章 雙氣頭甲醇電力聯產系統................. 80-100 
    4.1 典型分產系統分析................. 80-82 
    4.2 雙氣頭整合的甲醇電力聯產系統................. 82-92 
    4.3 回收CO_2的雙氣頭甲醇電力聯產系統................. 92-98 
    4.4 小結................. 98-100 
第五章 焦炭、化工與電力多功能系統 .................100-131 
    5.1 焦炭、氫與電力多功能系統................. 100-116 
        5.1.1 焦炭、氫與電力多功能系統的集成................. 100-103 
        5.1.2 多功能系統的熱力性能................. 103-106 
        5.1.3 EUD分析及節能機理................. 106-113 
        5.1.4 經濟性及溫室氣體的減排................. 113-116 
    5.2 焦炭、甲醇與動力多功能系統................. 116-130 
5.3 小結 .................130-131
 
結論
 
本學位論文依托國家重要科研項目,研究焦爐煤氣與合成煤氣共制合成氣的多聯產系統。首先,研究多聯產系統中化學能與物理能梯級利用機制,揭示了利用化工產品擁耗與轉化率之間的非線性關系。然后以焦爐煤氣與合成煤氣共制合成氣的雙氣頭多聯產系統為典型實例,進行系統集成與開拓研究。根據氣頭之一焦爐煤氣的生產特點和利用現狀,提出新型的燃煤焦爐工藝,以生產出更多的焦爐煤氣,并集成新型焦炭動力聯產系統;對太原理工大學提出的雙氣頭多聯產系統進行系統分析研究與優化,集成出無重整的雙氣頭多聯產系統,旨在更好地高效利用焦爐煤氣。最后,結合新型煉焦系統和焦爐煤氣富氫的特點,綜合考慮焦爐煤氣的生產特點和利用現狀,提出了焦炭、氫與電的多功能系統和焦炭、甲醇與電的多功能系統。主要研究進展和成果如下:
 
(1)多聯產系統中化學能、物理能綜合梯級利用
機理與集成原則首先,從宏觀上分析多聯產系統節能的潛力和優勢,并闡述多聯產系統系統集成的原則和依據。然后,基于能的品位概念,研究分產化工和動力系統化學能與物理能的能量品位關系,建立分產系統以及多聯產系統的煙平衡關系式。并在此基礎上分析聯產系統化學能梯級利用的節能機理,發現了在化工生產過程中,產品的擁耗隨著轉化率的提高,呈非線性增加。對單位產品的傭耗分析表明隨著轉化率的變化存在著單位產品擁耗最小的點。隨后,采用比較法闡述聯產系統相對于分產系統節能的本質原因,即原料的適度轉化。最后,揭示了動力島熱擁收益與化工島煙損失減少的禍合關系。本部分的分析結論闡明了多聯產系統中化學能的梯級利用理,并為多聯產系統的集成提供理論依據。
 
(2)煉焦工藝的改進與焦電聯產系統的提出
針對傳統煉焦工藝采用直接將煉焦過程副產的焦爐煤氣的一半左右回爐燃燒,并將炭化所需的高溫熱量通過爐墻傳遞給炭化室中的煉焦煤,提出采用燃煤替代焦爐煤氣燃燒獲得煉焦熱的新型燃煤焦爐。焦爐煤氣是富氫(體積含量50%一60%)的高品質原料,采用新型煉焦工藝,可以節省更多的焦爐煤氣,為后繼的系統提供甲多的合成氣。針對焦爐生產過程中,由于煙氣與空氣的固有特性使得排煙溫度過高的現象,提出了并聯型焦電聯產系統,利用動力單元的工質水進一步回收焦爐排煙的廢熱,并采用高效的聯合循環使氣體燃料焦爐煤氣得到充分高效的利用。最后,還集成了利用燃氣輪機排氣作為焦爐助燃空氣的串聯型多聯產系統,并對其進行了熱力性能與特性分析。
 
(3)焦爐煤氣與氣化煤氣互補的雙氣頭多聯產系統集成與優化
針對焦爐煤氣富氫、氣化煤氣富炭的特點,太原理工大學提出了采用焦爐煤氣與氣化煤氣互補制得合成氣的雙氣頭多聯產系統,該系統取消了調整單元,取得了較好的節能效果。本論文從系統整體性能的角度對雙氣頭多聯產系統進行分析,分析結果表明重整過程可以提高有效成分的含量,提高合成氣的轉化率,但由于重整過程需要消耗巨大的能量,使得系統整體性能提升幅度不大。根據上述分析結果,本研究對雙氣頭甲醇電力多聯產系統進行優化,集成了無重整的雙氣頭多聯產系統。對新系統進行的熱力性能及特性規律分析表明其具有優良的熱力性能,并采用擁分析的方法進一步揭示了重整過程的取消使得聯產系統取得了更好的節能效果。最后,在此系統的基礎上,集成了帶CO:回收的多聯產系統,該系統在回收排放尾氣中90%CO:的情況下,熱效率約562%,仍可以比具有相同輸入的傳統的無回收系統多產出約40%的電力,而甲醇產量基本不變。
 
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化工工程碩士論文范文篇六

 
1緒論
 
1.1化工園區及其安全生產形勢
石油和化工產業適合建立化工園區,因為石油和化工產業的突出特點是形成產業鏈,產品的上下游關系緊密,因此,相互關聯的裝置集中在一起,通過管道進行原料或產品互送,以產業鏈的形式將上下游產品之間環環相扣,使上游企業的產品成為下游企業的原料,實現原料、中間產品和副產品的綜合利用,甚至上游企業生產的廢物也能成為下游企業的原料,進而實現變廢為寶的目的,形成生產過程的一體化和成本的集約化。我國對化工產品的需求不斷增長,推動了各地化工園區的興起、建設和發展,據不完全統計,到2006年我國相繼建立的各類化工園區千余家,其中省級以上人民政府批準建設的化工園區592家[2]?;@區建設已經成為我國現在與未來化學工業的發展方向,成為化工發展的主流模式[3][4][51?;@區的不斷建設和發展,對于促進我國產業結構調整、資源優化配置、引進國外先進技術、提升生產技術水平、改善投資環境、吸引外資、發展區域經濟以及促進化工行業的可持續發展,起到了積極的示范、帶動和輻射作用[6][7]。隨著化工園區的建設規模和生產儲存裝置不斷擴大,化工企業內大量使用易燃易爆、有毒有害化學品,同時企業之間密集布局,使得化工園區事故隱患日益增多,重特大事故時有發生[8]。2006年7月18日,浙江省杭州灣精細化工園區浙江宏達化學制品有限公司的1個儲存倉庫發生爆炸事故,大約l000m“的鋼棚倉庫被大火燒焦,頂棚坍塌,倉庫內大量貨物被燒毀,此次火災爆炸事故損失在4億元人民幣左右。2008年3月11日,浙江省舟山市海洋化工園區浙海油污水處理有限公司一油罐爆炸起火,所幸事故救援及時,未引起罐區其他7只油罐(約4000m3柴油)連鎖燃燒爆炸,此次事故造成2名員工當場死亡。面對當前化工園區開發建設過程中面臨的突出問題,研究如何對化工園區實行科學、合理、高效的化工安全監管,具有十分重要的戰略意義。
 
1.2化工園區的安全生產形勢
生物化工、精細化工類產品的。因此,具有以下的生產特點:
(1)生產與儲存的物料絕大多數具有一定的危險性?;@區內企業生產使用的原料、中間體和產品絕大多數具有易燃易爆、有毒有害、腐蝕等特性。物質的這些潛在危險性決定了在生產、使用、儲存和運輸等過程中稍有不慎就會釀成事故。
(2)生產過程較為復雜,工序繁多?;@區中企業的生產從原料到產品,一般都需要經過許多工序和復雜的加工單元,通過多次反應或分離才能完成。例如,生產醋醉的工藝主要包括裂解、弱酸回收和精餾等單元,裂解反應是在高溫條件下進行的,在反應過程中需要不停地移除反應熱,如果冷卻不到位而引起反應失控,則可能會導致反應器的熱爆炸。同時,中間產物中的乙烯酮具有自聚能力,一旦溫度壓力控制不當,也可能導致自聚放熱,同樣可能引起火災、爆炸事故。
(3)生產規模大型化,生產過程連續性較強。例如,我國的煉油裝置最大規模已達到年產千萬噸,乙烯裝置己建成年生產能力100多萬噸,并即將擴建到年產260萬噸左右的更大規模。裝置的大型化有效地提高了生產效率,但規模越大,儲存的危險物料量越多,潛在的危險能量也越大。同時,企業的生產從原料輸入到產品輸出具有高度的連續性,前后單元息息相關,相互制約,某一環節發生故障常常會影響到整個工廠的正常生產。如某廠年產30萬噸乙烯裝置含有裂解爐、加熱爐、反應器、換熱器等設備共500多臺件,管道上千根,還有各種控制和檢測儀表,這些設備如維修保養不良很易引起事故的發生。
(4)生產過程自動化程度高。由于裝置大型化、連續化、工藝程序復雜化和工藝參數要求苛刻,因而現代化工生產過程用人工操作己不能適應其需要,必須采用自動化程度較高的控制系統。近年來隨著計算機技術的發展,化工生產中普遍采用了DCS集散型控制系統,對生產過程的各種參數及開停車實行監視、控制、管理,從而有效地提高了控制的可靠性。但是控制系統和儀器儀表維護不好,性能下降,也可能因檢測或控制失效而發生事故。
(5)周邊環境復雜、影響面大。大部分化工園區分布在沿江沿海水資源豐富及有深水碼頭一帶,長江流域正在建設或規劃的化工園區有20多個。一旦發生危險化學品事故,化學品很可能流入長江,造成嚴重的環境污染。
 
2化工園區的風險評價與分級理論
 
化工園區的生產所用的原料,以及產品不但種類繁多,而且其中大多具有較大的風險性,且園區內風險呈現出種類多,后果嚴重,難定量等特點。這就要求我們必須提出一個合理有效的化工園區的風險評價理論來評價園區的風險[20]。
 
2.1風險評價的目的及意義
(1)系統地從計劃、設計、制造、運行等全過程中考慮化工園區的工藝,找出生產過程中固有的或潛在的危險因素;
(2)對危險有害因素所導致的事故而引起的個體風險與社會風險進行定性、定量研究,區分園區內各個系統的危險等級;
(3)促進化工園區安全管理系統化,安全生產設施健全化的實現;
(4)為實現合理有效的園區風險監管體系的研究提供依據
 
2.1.2評價意義
隨著我國經濟的飛速發展,作為國家重要產業的化工園區也在不斷的壯大,其所使用的原料和生產的產品越來越繁雜,而導致事故發生的可能性也隨之增大,為了能使企業確實取得更大的經濟效益,保障人民的生命財產,在國民經濟建設和科研工作中,就應通過安全評價,增加防范措施,提高企業對災害事故的應變能力,提高其安全性,盡量減少事故發生特別是重大惡性事故發生,因此,風險評價具有非常重要的現實意義。
 
3 化工園區安全監管體系的研究............ 49-57 
    3.1 監管環境........... 50-51 
    3.2 監管主體 ...........51-53 
        3.2.1 企業的職責........... 51-52 
        3.2.2 政府的職責........... 52-53 
    3.3 監管技術 ...........53-54 
    3.4 監管制度........... 54-57 
4 安全監督管理體系的構建........... 57-70 
    4.1 建立全面監管體制........... 57-61 
    4.2 “四位一體”監管體系的建立........... 61-70 
        4.2.1 監管法律體系........... 61-63 
        4.2.2 技術保障體系........... 63-65 
        4.2.3 教育培訓體系........... 65-67 
        4.2.4 監督體系 ...........67-70 
5 滄州渤海新區安全監管體系構建........... 70-79 
    5.1 企業風險等級和監察頻次的確定........... 70-71 
        5.1.1 滄州渤海新區?;贩旨?.......... 70-71 
        5.1.2 企業分級及監察頻次確定........... 71 
    5.2 監督檢查的內容........... 71-75 
    5.3 監督檢查的基本方式及程序........... 75-76 
    5.4 監督檢查結果的處理和工作要求........... 76-77 
        5.4.1 結果處理 ...........76 
        5.4.2 工作要求 ...........76-77 
5.5 安全監管體系適用范圍和實施原則........... 77-79
 
結論
 
化工園區是一個存在大量危險有害因素的生產場所,一旦發生危險事故,其后果可能會十分嚴重,本文在充分研究了國內最新研究成果的基礎上,通過建立適當的模型對園區風險進行了分級,并在此基礎上,建立了園區風險監管理論體系。
(1)基于笛卡爾坐標系將二位空間的評價區域用等步長劃分為相同大小的正方形網格,即將連續區域進行散化。網格法簡化了處理具有多危險源,多目標等特點的區域風險評價過程。
(2)信息擴散法較為適合宏觀的區域風險評價事故發生的概率,區域性的風險評價是對整個區域的風險性進行宏觀的評價,對于引發各種事故的原因不進行過多的分析。信息擴散法正是建立在事故觀測樣本基礎上的一種計算方法,準確性提高的同時簡化了計算工程。
(3)通過計算中毒、火災、爆炸事故的后果,與個體風險與社會風險進行了結合,通過個體風險和社會風險的概率值來反映事故后果的嚴重程度。
(4)風險可接受標準是衡量“多安全才足夠安全”的問題,是對計算出的風險值進行可接受與否的一個衡量尺度。風險可接受標準的最終決策在政府部門,并應得到社會的公認。本文在參考了相關文獻后,提出了適合化工園區事故風險的可接受標準。
(5)在風險分級研究的基礎上,文中對化工園區進行了安全監督管理體系的構建,提出了以監督法律體系、技術保障體系、教育培訓體系和監督體系為內容的“四位一體”監管理論。
(6)在分級理論研究和監管體系的構建中結合了滄州渤海新區化工企業的實際情況,通過對實際情況的分析,具體構建了適合該區域的分級方法和監管體制。
 
參考文獻
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化工工程碩士論文范文篇七

 
第 1 章 緒 論
 
1.1 課題研究背景
工程承包模式首先經歷了工業革命前的原始的設計與施工相結合的階段,由施工方承擔所有的設計與施工工作;工業革命以后,業主對工程的要求逐步多樣化,使得設計和施工技術復雜起來,出現了設計和施工分離為兩個獨立的階段,由設計方進行設計和費用估算,通過招投標確定施工承包商簽定合同進行施工;隨著工程項目的復雜性進一步增加,工期過長、設計變更頻繁、責任劃分不清等不足便顯現出來,上世紀七十年代出現了 CM 承包模式,業主與 CM 經理簽定合同,由 CM 經理負責組織和管理工程的規劃、設計和施工,可以分階段設計,分階段施工縮短了一定的工期,但并未從本質上改變傳統的設計方與施工方相分離的狀態;二十世紀九十年代,進入了設計和施工一體化階段,包括設計一建造總包模式和 EPC 總承包模式??梢钥闯?EPC 總承包模式的出現是國際建筑市場經過長期的探索與發展的結果。1999 年國際咨詢工程師聯合會(FIDIC)編寫并推出了《設計采購施工(EPC)/交鑰匙工程合同條件》,該合同條件是根據專家、學者和相關各方面的意見和建議以及多年來在實踐中取得的經驗,在原有 FIDIC 合同條件的基礎上進行了重新修改而編制完成的。這種模式的主要特點是:業主將大部分風險轉移給承包商,由承包商承擔項目設計、采購、施工的全部責任,項目合同價款為固定總價,要求的工期具有確定性。
我國發展工程總承包起源于基本建設管理體制改革。1984 年國務院頒發的《關于改革建筑業和基本建設管理體制若干問題的暫行規定》(國發[1984]123 號)文件中首次提出建立工程總承包企業。1997 年,我國頒布的《建筑法》明確提倡建筑工程進行總承包,確立了工程總承包的法律地位。2003 年 2 月,建設部發出了《關于培育發展工程總承包和工程項目管理企業的指導意見》,開始在全國范圍內推廣工程總承包和工程項目管理。由專門的公司對建設項目試行總承包制,從項目可研、立項開始,到設計、采購、施工,直至交付使用全過程實行固定價格總承包。我國在水電、建筑、石化、石油等行業相繼采用了 EPC 總承包模式。通過實施,在管理上采用一些國際先進的管理模式和方法,取得了一定的成效。但我國的工程總承包公司,一般情況下是由設計單位改建而成的,與國外一流的工程總承包公司相比,在組織機構、人員素質、管理方法和管理水平上還存在一定差距,因此為了提高我國工程總承包的水平,努力培育高水平、具有競爭力的工程公司和項目管理公司,培養一批高素質的項目管理人員,是我國建設管理部門的一項重要工作。
 
1.2 研究 EPC 總承包模式的意義
EPC 是英文 Engineering Procurement Construction 的縮寫形式。EPC 總承包模式,是指業主選擇一家總承包商負責整個工程項目的設計、采購、施工以及試運行的全過程、全方位的總承包任務。由于石油化工項目具有投資額度大、風險高、建設周期長、技術復雜、涉及專業多、質量要求高等特點,在工程建設中采用傳統的設計、采購、施工分離的項目管理模式已不能很好的滿足工程的需要,EPC 工程總承包管理模式的出現,正好適應了石油化工項目的管理。采用 EPC 總承包模式的優勢在于:
(1)可以進行整體優化。業主和EPC承包商密切合作,完成項目的設計、采購、施工等工作,承包商對整個工程項目實行整體構思、全面安排,協調解決設計和施工的矛盾;
(2)有利于保證工程質量。在選定承包商時,把設計方案的優劣作為評價因素,保證業主得到高質量的工程建設項目;
(3)有效縮短工期。根據設計進度,采用分段發包,分段施工,使設計和施工緊密的連接,不僅縮短了工期,也為業主節約投資;
(4)承包商承擔大部分責任和風險。有利于在設計階段預先考慮施工方案和可行性,從而減少了由于設計對施工的考慮不周而引起的變更。近年來,中國石油、中國石化發展迅速,在石油化工項目管理上取得較大進步,在工程項目管理模式上均采用了EPC總承包模式。通過EPC總承包模式,達到了確保工程安全、提高工程質量、優化工程組織、減少投資費用、加快工程進度的目的,使石油化工項目實現了又好又快的建設目標。
 
1.3 EPC 總承包模式的研究現狀
 
1.3.1 國外研究現狀
EPC 總承包模式是一種在實踐中發展起來的承包模式。在國外,理論界對其進行了深入的研究,發表專門的論文有很多篇。1999 年,國際咨詢工程師聯合會 (FIDIC)認識到這種模式具有廣泛的應用前景,根據專家、學者及相關各方面的意見和建議以及多年來在實踐中取得的經驗,在原有 FIDIC 合同條件的基礎上,將原來的《設計/建造和交鑰匙合同條件》劃分為《工程設備和設計/建造合同條件》及《EPC/交鑰匙項目合同條件》兩本合同條件,從而確立了 EPC/交鑰匙模式的獨立地位。近幾年,隨著 EPC 總承包模式在世界各國的大型項目中的廣泛應用,美國和英國的一些大學和行業協會對 EPC 模式下的招投標管理、合同管理和信息管理等進行了深入的研究。國外的大型國際工程公司也撥出專門資金進行 EPC 各項內容的研究,包括對 EPC模式下項目的融資、設計、采購、施工進度、安全、質量等方面進行研究,以維持其優勢地位,同時有多篇文章在國際會議上發表[27]。
 
第 2 章 工程項目總承包概述
 
2.1 工程項目的概念及特點
項目是指在一定的約束條件下,為完成某一獨特的產品或服務所做的一次性努力。項目是一個過程,不是項目產品本身;項目完成的可以是一個產品,也可以是一項服務;項目具有單件性,項目過程具有一次性;項目從開始到結束具有生命周期;項目具有一定的約束條件,主要是限定的資源、限定的時間、限定的質量要求等。
 
2.1.2 工程項目的概念
工程項目是項目中重要一類,項目的產品是工程,以形成固定資產為其特定的目標,需要遵循必要的建設程序和經過特定的建設過程,項目實施主體具有多元化,通常由多個分項目組成統一完整的項目;項目管理模式具有多樣性,如 E、P、C 分別承包的模式,EPC 總承包的模式,PC 承包的模式等。
 
2.1.3 工程項目的特點
(1)建設目標明確。工程項目的建設目標,包括宏觀目標和微觀目標。
(2)具有一定的約束性。主要包括時間約束、資源約束、質量約束、空間約束 。
(3)具有一次性、不可逆。建設地點是確定的,設計、施工是一次性的,施工過程是不可逆的,一旦建成,很難改變。
(4)具有建設周期長,投資回收期長,工程質量好壞影響面大的特點。
(5)投資具有一定的風險。
(6)管理協調的復雜性。由于工程項目建設的參建方較多,各方的管理界面的劃定較復雜,問題的溝通、協調困難,也是工程實施中容易出現事故和質量問題的地方。
 
第3章 石油化工項目EPC 總承包模式.......... 20-27 
    3.1 我國石油化工項目 EPC 總承包.......... 20-21 
    3.2 EPC 總承包模式存在的問題 ..........21-23 
        3.2.1 外部環境存在的問題.......... 21-22 
        3.2.2 企業內部存在的問題.......... 22-23 
    3.3 提出解決對策 ..........23-27 
第4章 石油化工項目中EPC 總承包模式.......... 27-40 
    4.1 EPC 總承包模式在新疆獨山子100 萬噸.......... 27-37 
        4.1.1 項目概況 ..........27-28 
        4.1.2 該項目 EPC 總承包管理情況.......... 28-37 
    4.2 EPC 項目管理的綜合效果.......... 37 
    4.3 EPC 總承包項目管理中存在的不足.......... 37-40 
第5章 對大慶石化乙烯改擴建工程EPC 總承包管理.......... 40-45 
    5.1 大慶石化120 萬噸/年乙烯改擴建工程.......... 40-41 
        5.1.1 項目概況 ..........40 
        5.1.2 工程進展情況.......... 40-41 
    5.2 對該項目 EPC 總承包管理提出建議 ..........41-45
 
結論
 
EPC總承包模式以其建設項目投資省、工期短、質量高、業主承擔風險小等優勢,逐步在我國石油化工項目中得到廣泛地應用。本文在對國內外工程項目EPC總承包模式的主要差異分析的基礎上,對我國石油化工項目EPC總承包模式存在的問題進行了深入研究;結合EPC總承包模式在新疆獨山子100萬噸/年乙烯項目中的應用情況,分析了EPC總承包模式項目管理存在的不足;對在建的大慶石化120萬噸/年乙烯改擴建工程EPC總承包管理提出建議。通過本論文的分析研究,現得出如下結論:
(1)EPC 總承包模式具有系統性和整體性,能夠實現設計、采購、施工進度的深度交叉,有利于保證工程質量,能實現對工程造價的控制,能減少業主對設計與施工單位的協調工作量,減少信息傳遞的途徑等優點。
(2)我國石油化工項目 EPC 總承包模式存在的主要問題是外部環境存在業主缺乏工程總承包意識 、缺乏與工程總承包相適應的政策性法律法規和指導性規定、市場準入管理不規范等問題;EPC 總承包企業存在缺少具有國際競爭力的綜合性工程總承包企業、內部組織管理體系不健全、融資能力不足、缺少高素質的項目管理人才等問題。
(3)新疆獨山子 100 萬噸/年乙烯項目中 EPC 總承包管理存在的不足主要有工程總承包合同內容不全面、不規范,合同談判時間較長;管理層次多,管理界面交叉,工作協調難度大;EPC 總承包商管理力量不足;總承包單位對分包單位的管理還需加強。
(4)對在建的大慶石化120萬噸/年乙烯改擴建工程EPC總承包模式管理提出的建議為優選EPC工程總承包商,嚴格合同文本審核,充分發揮設計主導作用,加強對分包單位管理。
實踐證明, EPC總承包管理模式是較好的項目管理模式,已在國內許多石油化工項目上得到廣泛應用。隨著我國經濟的發展和工程管理水平的提高,國內工程項目管理模式將會不斷地改進,逐步與國際先進的管理模式接軌。
 
參 考 文 獻
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化工工程碩士論文范文篇八

 
第一章 緒論
 
1.1 水資源現狀
一般來說,含鹽廢水包括含鹽工業廢水和含鹽生活污水。其主要來源有兩方面[9,10]:一是:海水直接利用過程中排放出來的廢水。近年來,為緩解淡水資源日益緊缺的局面,許多城市開始推行海水直接利用,海水可以直接應用于很多方面:(1)作冷卻水,廣泛用于電力;鋼鐵、化工、機械、紡織、儀器等行業;(2)作為建材、印染、化工等行業的生產用水。(3)作為農業灌溉用水:開發能夠用海水灌溉的農作物,一直是沿海缺水地區努力的方向,現已發現既可用海水灌溉又可作糧食的天然農作物。(4)作為城市生活用水,主要用于沖洗道路和器具、廁所、消防、游泳等方面,其中以海水沖廁應用最廣,用水量最大。(5)其它用水:如作為電廠沖灰水,近年來的研究表明,海水用作煙氣洗滌水,可以經濟有效地實現煙氣脫硫除塵,既節約淡水資源,又消除了煙塵和SO2對大氣環境的污染,同時還可副產硫酸鹽。無論海水直接用于哪一方面,最終都將進入城市污水處理廠,其含鹽量一般在 25~35g/L[11],以 Cl-和 Na+為主。二是:有些工業行業生產過程中排放出的高鹽廢水。如印染、造紙、化工、食品和制藥行業等排放出大量的高鹽度廢水,另外石油和天然氣加工回收工業也產生大量含鹽廢水[12]。這類廢水具有鹽度高,有機負荷高等特點,有的還含有大量的有毒難生化降解、溶解性的有機物,如苯環類化合物和烴類等,屬于高含鹽有毒工業廢水。它們污染嚴重,必須經過嚴格處理才能排放。其含鹽量一般>35g/L[9,11,12],大多也以 Cl-和 Na+為主。
高鹽有機廢水中除了含有有機污染物外,還含有大量的無機鹽,如 Cl-、SO42-、Na+、Ca2+等離子,這些鹽的存在對生物活性有明顯的抑制作用。當鹽(NaCl)質量分數大于 1%時會造成質壁分離或細胞失活,嚴重影響廢水處理效果和出水水質[13],許多研究結果表明,當廢水含鹽質量分數在 3%以上時,廢水的生物處理效率明顯下降[14,15]。盡管許多研究表明,高鹽度廢水不能用常規生化法處理,但也有不少研究證明,只要系統經過一定時間的馴化期或給系統投加篩選得到的耐鹽菌或嗜鹽菌,生化法也可以處理高鹽度有機廢水。
 
1.2含鹽廢水國內外研究現狀
 
1.2.1 含鹽廢水的物化處理
由于生化法受鹽度的限制,在生化處理之前國外通常用物化法來處理含鹽廢水,物化法主要有熱技術(蒸發)、絮凝沉淀、離子交換及膜技術。熱技術 暴曬蒸發是一種低成本的技術,通過濃縮含鹽廢水中的鹽份和有機物來達到減小廢水體積的目的,然而,由于所得到的固體鹽純度不高,因而不能被重復利用。還有一種技術是多效蒸發,使含鹽廢水在一系列的容器內沸騰,每個容器都比前一個容器的壓力低,因為壓力低沸點自然也低,一個容器出來的蒸汽可以用來加熱另一個,這樣只需要給第一個容器加熱就可以了。鑒于這種方法耗能低,經濟分析學家認為此法比其他脫鹽技術更有競爭力,特別適合港灣國家[16,17]。絮凝沉淀 絮凝沉淀技術被用來對含鹽廢水進行前處理,以去除廢水中的膠體物或懸浮物,盡管其效率不是很高。通常投加各種化學藥劑或絮凝劑使廢水中的膠體或懸浮物沉淀下來,在一定程度上能降低廢水的渾濁度和 CODcr。離子交換 離子交換是用來軟化水質的一種常用方法。離子交換樹脂包含固定的陽離子和陰離子,一旦它們與溶液中帶相反電子的可移動離子相接觸,就會相互交換電子。在鹽份去除過程中,這兩種交換都是必需的。廢水首先要經過一個離子交換器,在那里,帶電陽離子被氫離子所取代,然后廢水再經過陰離子交換器,陰離子被氫氧根離子所取代。這樣,鹽份就從水分子中被氫離子和氫氧根離子取代了。之后,還有一個再生循環過程,用過的樹脂要被反洗,以去除上面殘留的固體,避免影響下次的使用。采用離子交換法來處理廢水的一個主要問題是廢水中的懸浮固體濃度太高,會堵塞樹脂,從而導致處理效果下降,另一個問題是離子交換器的再生費用較高。膜技術 膜技術就是被選擇分子在濃度梯度、壓力梯度或電場的作用下發生遷移。劉梅紅[18]等采用納濾膜,對高鹽度、高色度、高 CODcr的染料廢水進行了處理,研究結果表明,實驗用的納濾膜可 100%去除水中的色度,而對 CODcr的去除與膜的孔徑有關,孔徑越小,廢水中有機物的去除率越高,對 CODcr的脫除性越好。膜分離法存在廢水中的懸浮物和有機物對膜的堵塞問題,實際應用中受到限制。用于除鹽的膜技術還包括電滲析和反滲透。物化方法由于處理費用高,甚至會帶來二次污染,因此應用范圍有限,而常被用在廢水預處理階段。
 
第二章 中試材料及研究方法
 
2.1 中試材料
中試實驗地點在某化學工業有限公司內,試驗用水根據公司生產和排污情況,將MC 洗滌廢水、CMC 酒精回收蒸餾廢水、EC 溶劑回收蒸餾殘液、HEC 溶劑回收蒸餾殘液、硝化棉溶劑回收蒸餾廢水、雙基球扁藥成球、鈍感廢水集中收集后作為廢水處理中試廢水。各股廢水的排放情況如下表:考慮到進水濃度高,在厭氧池設置內循環泵,回流稀釋。廢水經厭氧菌分解后自流入沉淀池一,經沉淀去除懸浮物后,通過提升泵泵入好氧池一,通好氧微生物的新陳代謝作用,分解水中的大多數的有機污染物。在好氧池一,設置內循環泵,調節進水的濃度,以提高處理效率。經好氧一處理后的污水自流進入強氧化系統,通過強氧化作用,使廢水中不能為好氧微生物分解的難降解類大分子有機物分解為小分子有機物,經中和混凝后的污水自流入沉淀池二,進行泥水分離。泥水分離后的污水通過提升泵泵入好氧池二,進一步去除被強氧化所分解成的小分子有機污染物。經好氧二處理后的污水自流入吸附反應池,通過投加吸附劑,吸附未能被分解的有機物,混合液自流入沉淀池三,泥水分離后的污水各項指標即可達到排放標準,排入清水池,達標排放。
 
第三章 中試設備設計及實驗計劃擬定........... 34-42 
    3.1 中試設備設計參數 ...........34-37 
    3.2 中試試驗準備工作........... 37-38 
    3.3 中試實驗步驟擬定......... 38-42 
第四章 中試數據分析......... 42-67 
    4.1 原水水質分析試驗數據與分......... 42-48 
    4.2 混凝劑的選擇和投加量試驗數據......... 48-52 
    4.3 強氧化工藝選擇試驗數據與分析......... 52-55 
    4.4 生化處理試驗數據與分析.........55-62 
    4.5 活性炭吸附試驗數據與分析.........62-66 
    4.6 中試運行費用分析......... 66-67 
中試結論及建議......... 67-70 
    1)中試運行效果......... 67-68 
    2)中試結論.........68-69 
3)工程建議 .........69-70
 
結論
 
1)原水的含鹽量高,如不進行脫鹽或稀釋處理,直接進入生化系統,將抑制生物膜的新陳代謝作用,出水不能達到排放標準。通過中試驗證了提出的“物化預處理→厭氧→強氧化→好氧”工藝,并在中試過程中修改了工藝參數給予工程設計提供有利的支持。用此工藝處理此類高氯鹽廢水(Cl-<5000mg/L)是能達到排放標準。
2)經中試試驗和運行,好氧一出水采用臭氧氧化工藝以改變廢水的可生化性是經濟可行的?;旌蠌U水 B/C 約在 0.4 左右,屬可生化性較好的一類。通過中試試驗,此廢水(Cl-<5000mg/L)如果直接通過“厭氧+好氧+好氧”工藝處理,出水 CODcr在 150~300mg/l 之間,不能達到排放標準。分析認為,主要是廢水中存在不可生物降解的有機物,當廢水經過厭氧、好氧一后,可生化的物質已經降解,但不可生化降解的有機物仍停在水里面,因此出水 CODcr不能達標。為改變經厭氧、好氧一處理后的廢水的可生化性,在好氧一出水端進行臭氧氧化處理,可以提高廢水的可生化性。
3)車間排水的 pH 變化較大,波動的范圍在 4~12 之間。中試系統通過在調配池進行 pH 調節后便入生化處理。通過中試的物化試驗可知,中和混凝沉淀可去除 15%的CODcr。在工程設計中可考慮增加前處理工藝,通過中和、混凝沉淀工藝,以達到調節pH 和物化去除部分有機污染物的目的,同時降低生化處理的負荷,使工程運行更加穩定。
4)原水的氮、磷含量低,在工程設計和今后運行中需要加入生活污水或增加碳源和氮磷營養物,以利于微生物的增殖和繁衍,引入生活污水可減少其他營養鹽的投加量,降低運行成本。
5)使用活性炭粉進行吸附去除 CODcr,工藝技術上是可行的,但運行成本過高,經濟性太差。
 
參考文獻
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化工工程碩士論文范文篇九

 
1緒論
 
1.1課題的背景及意義
化工容器主要由筒體和封頭組成,由于筒體是通過鋼板卷制后焊接而成的,而筒體與封頭的連接通常也是通過焊接完成的,所以化工容器本身是一種具有典型幾何形狀的焊接結構件。當化工容器長期在低溫、高溫、高壓、高真空或強腐蝕條件下操作時,其材料存在脆斷、劣化、蠕變開裂和蠕變疲勞斷裂的可能性,加上容器原有缺陷的擴展將會導致容器失效,并產生危害。按照我國有關規程規定,要定期對化工容器內、外壁面的安全性能進行檢測,其外部檢驗周期最長為1年,內部檢驗周期最長為6年?,F階段如何檢驗和監測危險性缺陷,了解設備的運行狀態,以判斷容器能否繼續使用,是保證化工容器與管道安全運行的關鍵問題?,F行的在役化工容器定期檢驗多在設備停止運行時由人工借助無損探傷手段完成。由于設備必須處在停機狀態進行檢測,會造成企業生產過程的不連續性,從而降低企業的生產效益;同時受工作條件及環境限制,工人工作量繁雜,并且存在不安全因素;對大中型化工容器來說,很多焊縫無法靠近,給化工生產帶來了極大的安全隱患。因此,開發研制滿足于現場條件的在線無損檢測系統代替人工進行檢測操作具有十分重要的現實意義。
機器人作為一種新型的生產工具,是一個復雜的機電一體化系統,它可以通過自身的動力和控制能力來實現各種功能以及運動過程,以其代替人類從事各種單調、繁重、危險的工作是社會發展的一個趨勢。在役化工容器壁面檢測機器人是將爬壁機器人技術與在線無損檢測技術相融合而產生的,它可以充分滿足檢測需要,釋放勞動力。而目前國內、外在役化工容器壁面檢測機器人技術還不成熟,結構復雜,安全性和實用性尚不能滿足實際的工作要求,并且一定程度上還需要人工輔助,因此不能完全代替人工進行檢測。針對以上情況,在青島利一技計劃局的支持下,本課題開展了“在役化工容器在線無損檢測系統”的研究,課題來源于青島市公共領域科技支撐計劃項目(項目編號本論文作為課題的主要組成部分,其理論意義表現在:(l)運用仿生學原理,結合現代設計方法,將四足與履帶這種復合行走機構運用到爬壁機器人上,為爬壁機器人機構的研究提供了新的設計思路與方法。(2)采用虛擬樣機技術與仿真分析相結合的方法,為結構設計和控制系統設計的優化提供了可靠的依據。
 
1.2壁面檢測機器人的發展現狀
 
1.2.1國外壁面檢測機器人的研究發展現狀
壁面檢測機器人作為一種可代替人工進行檢測操作的檢測系統備受人們關注,各工業發達國家都投入了大量人力物力,積極地進行理論和技術研究,研制出了一些各具特色的壁面檢測機器人實驗樣機。1%6年,日本大阪府立大學講師西亮,利用電風扇進氣側低壓空氣產生的負壓作為吸附力,制作了世界上第一臺垂直壁面移動的機器人樣機,被看作是壁面檢測機器人研究的開端[3]。此后幾十年里,壁面檢測機器人技術在世界范圍內迅速發展,在這一領域,日本取得的成績最為突出,美國、法國、英國、西班牙、澳大利亞、意大利等國也在進行深入研究。其中最具代表性的有:日本鋼管株式會社研制的“車輪式磁吸附壁面移動機器人”,如圖1.1所示,可吸附在各種大型油罐、球形煤氣罐、船舶等壁面,代替人工進行檢查或維修。其中,左右兩組車輪單元分別由一臺直流電機驅動,柔性手臂可用來夾持檢測探頭或清掃、噴涂器械等作業工具,整個機器人靠磁性車輪產生的吸附力貼附于壁面。其主要特征是:行走速度快,最高可達到9耐min,適用于各種形狀的壁面,且不會對壁面涂層帶來損壞。但是,機器人越障特別是做大交角的壁面過渡非常困難,并且車輪與壁面接觸面積很小,負載能力較差。2005年,香港城市大學和英國多個大學的多名學者合作開發了多足式壁面移動機器人,如圖1.2所示,它是一種真空吸附的足式壁面移動機器人。該機器人腳部較為靈活,有較高自由度,智能性高,并且具有自動尋跡功能,能夠在各種危險性和復雜性較高的環境下進行工作。機器人可以通過腿部的交替運動以及吸盤的開合實現其在墻壁上的自由移動,并能完成從地面到墻壁、從墻壁到屋頂的自由跨越和跨越樓梯等多種障礙。
日本日立制作所內藤紳司等人研制開發了“履帶式爬壁機器人”[6],如圖1.3(a)所示,他們將鏈條上鑲上永磁體,形成磁性履帶,靠履帶吸附于壁面并進行移動;此后,為避免行走過程中出現載荷集中的現象,又在履帶上加上一根剛性導桿,變鉸鏈聯接為剛性聯接,如圖1.3(b),使載荷均勻在各永磁體上分布,該機器人可跨越13~的突起焊縫,最大移動速度可達10m/min;但是,剛性導桿僅局限于平面的運動,在曲面上的不能保證足夠的接觸面積,后來,又開發了適用于曲面的負荷分散機構,即采用多個導桿用連桿多級聯接,如圖1.3(c),為使機構對稱,讓重心始終處于中心位置,導桿的個數為2的冪次方,該機器人可跨越平面上13mm的突起和半徑為Zm的曲面外側面上10mm的突起。
 
1.2.2國內壁面檢測機器人的研究發展現狀
相比而一言,我國的壁面檢測機器人研究起步較晚,但發展很快,如哈爾濱工業大學、北京航空航天大學、上海交通大學等在壁面移動機器人這一領域處于國內領先地位。哈爾濱工業大學機器人研究所設計并研制我國第一臺用于檢查核廢液儲罐壁厚及焊縫的“壁而遙控檢查機器人”,填補了國內壁面檢測機器人技術的空白。隨后,又相繼研制出“單吸盤輪式壁面檢測機器人” “永磁鐵吸附履帶式壁面檢測機器人”。其中,“單吸盤輪式壁面檢測機器人”,如圖1.6所示,由吸附機構和移動機構兩大部分組成,吸附機構中采用真空吸附的形式,對壁面的的適應性較好;“履帶式壁面檢測機器人”,如圖1.7所示,采用雙履帶永磁吸附一結構,在履帶外圈上安裝有數十個永磁吸附塊,其中利用與壁面接觸的永磁鐵塊緊緊地吸附在壁面上,并形成一定的吸附力,通過磁性履帶(由鏈條和永磁塊組成)使機器人貼附在壁面上并實現壁面的行走,其運動較為靈活,但不適合在凹凸壁面上運動。
上海大學研制成功了“球形壁面移動機器人”[22,23],如圖1.8所示,該機器人采用腿足式的移動方式,根據偶數數量的足更容易產生有效步態的原理,選定為六足結構,在足端連接真空吸盤。每個足都由兩個關節組成,采用獨立控制,可實現兩個自由度的運動。整個機器人運用縮放機構原理、六足獨立驅動和負壓吸附的移動方案,可用于不同曲率半徑的球形外壁面,并通過足的有效配合,可實現多種步態的運動,使機器人有效的完成的直線移動和原地轉向,但是,機器人體積大,重量大以及足式行走的不穩定性提高了檢測的難度。
 
3 壁面檢測機器人的安全性分析.......... 39-51 
    3.1 影響壁面檢測機器人安全性.......... 39 
    3.2 磁吸附機構的安全性分析 ..........39-42 
    3.3 真空吸附機構的安全性分析.......... 42-45 
    3.4 關鍵零部件的靜力學分析.......... 45-50 
    3.5 本章小結.......... 50-51 
4 壁面檢測機器人運動學分析與仿真.......... 51-72 
    4.1 壁面檢測機器人的運動學分析.......... 51-57 
    4.2 壁面檢測機器人的步態規劃.......... 57-59 
    4.3 壁面檢測機器人虛擬樣機的建.......... 59-61 
    4.4 壁面檢測機器人直線行走時.......... 61-67 
    4.5 壁面檢測機器人轉向時的運動學仿真.......... 67-71 
    4.6 本章小結 ..........71-72 
5 壁面檢測機器人的動力學仿真.......... 72-82 
    5.1 引言.......... 72 
    5.2 載荷施加 ..........72-75 
    5.3 仿真結果分析及優化.......... 75-79 
    5.4 試驗驗證..........79-81 
5.5 本章小結.......... 81-82
 
結論
 
本文在對國內、外壁面檢測機器人的研究現狀進行歸納和總結的基礎上,提出了一種新型壁面檢測機器人結構的設計方案,并且通過理論計算和仿真分析對機器人結構和運動進行了優化,具體研究成果如下:
(l)提出了一種新型壁面檢測機器人的設計方案。設計采用足一履帶式復合行走方式,解決了傳統爬壁機器人行走方式單一帶來的行走可靠性和靈活性不能兼備的弊端。
(2)建立了壁面檢測機器人的虛擬樣機。對壁面檢測機器人的各零、部件進行了具體設計,并在Solidworks環境下建立了機器人虛擬樣機的模型。
(3)對壁面檢測機器人進行可靠性分析。通過受力分析,得到機器人吸附于壁面所需的最小吸附永磁吸附力和真空吸附力,為保障機器人的安全性提供了依據。
(4)對關鍵零、部件進行靜力學分析。通過ANSYS軟件對機器人關鍵零部件如框架,支撐臂等進行靜力學分析,通過改變結構和材料等方法對不合理的零、部件進行優化。
(5)對壁面檢測機器人進行運動學分析。利用D-H表示法推導出機器人的正、逆運動學方程,得到了機器人運動過程中各構件空間位置的表示方法,并對機器人直線行走和轉向兩個運動過程進行了運動規劃。
(6)對壁面檢測機器人進行運動學仿真。探索了多體動力學軟件ADAMS在機器人仿真分析中的應用,利用STEP函數擬合趨于真實的運動過程,并通過仿真得到機器人運動時的距離及速度隨時間變化曲線,驗證了運動規劃的可行性。
(7)對壁面檢測機器人進行動力學仿真。通過施加外力和摩擦,分析機器人行走時所受力的變化,通過仿真結果分析了影響機器人運行穩定性的因素,并對其結構或運動步態進行優化,提出了提高機器人運動穩定性和靈活性的結構改進方案。
(8)搭建試驗臺,加工優化后的試驗樣機,進行在線測試。試驗證明,該機器人基本達到設計要求。
 
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化工工程碩士論文范文篇十

 
第 1 章 引 言
 
化工過程系統工程通過對化工過程各部分的集成與優化,以得到最優的技術和經濟方案。過程工業系統的模型化、系統集成優化技術及算法研究室化工系統工程研究中的基礎和研究熱點。生命周期評價(Life Cycle Assessment,LCA)是一種面向產品、生產工藝和它的活動對環境的影響進行識別而后量化的工具,其目的是評估在其生命周期內能量和物質利用,以及廢物排放對環境的影響,以及尋找改善環境影響的方法和怎樣利用這種機會[2]。LCA 經過多年的發展與改進,逐漸發展為國際公認的環境管理標準。將 LCA應用于系統工程,結合其他系統優化工具,對系統進行改進和評價,已得到眾多學者的關注[3]。生命周期成本評價(Life Cycle Costing, LCC)是產品從開始原料準備和生產費用、使用和保障費用及最后廢棄費用的凈現值總和,LCC 可以在產品設計階段就對產品整個生命周期的成本進行審閱和處理,可作為不同方案選擇的依據[4]。質量功能展開(Quality Function Deployment, QFD)是面向顧客需求的產品及過程設計方法,通過對顧客需求分析,將顧客需求轉化為產品及過程設計的方案[5]。本文運用 QFD 理論,將顧客需求與現有流程進行比較,得出方案的質量指標。生產環境友好,成本低廉,質量優秀的化工產品是企業提高自身競爭力的要求,更是可持續發展的要求。多屬性決策方法理論是用來解決多目標決策問題的方法,是在方案具有多個相互沖突、不可公度的屬性情況下,從已有的有限方案中選擇最優方案的決策。本文在深入研究分析 LCA、LCC 與 QFD 理論方法基礎上,對三種理論方法所得評價數據的量化方法也進行了討論與研究,探索通過這個三個屬性的集成評價結果,采用多屬性決策方法來判定生產過程優劣的方法,建立了基于多屬性決策的化工過程優選模型。通過該模型對某地區尿素生產工藝進行比較,建立優選模型,并得出了最優方案。為決策者提供了有力的決策支持工具。
 
第 2 章 文獻綜述
 
2.1 生命周期評價的應用進展
生命周期評價是一種評價產品、工藝或活動在其生命周期階段(包括原材料采集、生產、使用和廢棄)環境影響的過程。LCA 是目前國際公認的環境管理方法與標準[1]。國際環境毒理學和化學學會(SETAC)首先意識到 LAC 的發展前景。國際標準化組織(ISO)隨后設定了 ISO 14000 系列作為環境評價標準,制定了 LCA 的原理及實施步驟的規范和準則。LCA 是利用能量和質量守恒定律,對產品生命周期各階段中的物質及能量的使用和消耗進行平衡計算[6]。
 
2.1.1 LCA 軟件介紹
在實施生命周期評估過程中,往往需要大量的數據以及繁瑣的運算才能完成,目前國外的產品生命周期評價多采用計算機分析軟件為輔助,目前 LCA 軟件開發機構歐洲國家為主,Rice 等[8]對目前歐洲的 LCA 軟件進行了介紹與比較。下面介紹 SimPro、EcoPro、GaBi三套目前常用的生命周期評估軟件。SimaPro 是由荷蘭 Leiden 大學的 CML 中心所研究的,其目的主要在于可以簡化流程和數據的量化,由于各環節的評估過程與結果都可以用系統流量來表示,進而達到保護環境的目的。該軟件于 1990年完成,現在已經發展到第七代。綜合而言,該軟件特色包括:(1)可使用不同流程組合;(2)可將產品的生產流程模塊化分解;(3)產品的生產流程以樹型圖形表示,并以類似溫度計的指針的形式體現產品生命周期各階段中的環境負荷。其附屬數據庫有方法數據庫、流程數據庫、處理半分比數據庫、物質數據庫、單位數據庫等五類。Ecopro 可在微軟視窗下操作,其數據庫由瑞士環境、森林和景觀局(SwissAgency for Environment, Forests and Landscape)所研發,并有三種沖擊評估模式(臨界體積、效益導向模式和生態乏值)可供選擇。以乙烯(原油-石蠟-乙烯)的制取流程為例,若生產 1 公斤乙烯需石蠟 1.48 公斤,需原油 1.94 公斤,則環境負荷或污染排放影響的分配系數(乙烯:石蠟:原油)為 1.00:1.48:1.94。
Gabi 由德國 IKP 大學所發展,其數據庫主要由 BUWAL 與 APME發展而得,Gabi 的模塊結構可分為:以面向客戶的模塊與考慮包括產品原料、生產、使用和廢棄的模塊。Gabi 的操作界面主要是微軟視窗,選單式的指令與交換式的對話框,界面直接、大方。該軟件的特色總結如下:(1)運用質量守恒定律處理數據,軟件管理與使用較為嚴謹;(2)以流程與輸入輸出概念整合研究分析與影響評估;(3)含有多種評價模型;(4)闡述階段可進行敏感度分析等。
 
2.1.2 LCA 在化工中的應用進展
由于可持續發展與環境保護已得到的到社會普遍重視,在 ISO 推出相關環境管理標準后,LCA 應用也越來越廣泛,我國在應用 LCA方面幾乎涵蓋了所有行業。LCA 在化工上的應用也取得了重大進展。目前,LCA 在化工上的應用主要有產品評估與化工系統工程兩個方向。孟祥鍵[12]根據LCA理論方法,建立了針對精細化工的LCA模型。為了進一步的該模型的可行性,作者以一種精細化工品的合成過程為研究對象,研究了怎樣更深入的運用 LCA 來優化精細化工企業的生產過程和公司管理,從而降低精細化工企業的環境負荷。通過對該企業產品的 LCA 研究,建立合成過程的環境優劣比較體系,對該企業清潔生產給出了可持續發展的建議。馬骕等[13]對化工紡織品進行了生命周期評價,得出在化工紡織品的加工制造階段,噪聲、酸化和富營養化影響最大。為企業內部產品及其制造過程的生態設計;改進生態環境及其后續改進方向;支持建立采購程序及規格;環境監察及廢棄物減量提供依據。
Erwan 等[20]對鉻酸陽極氧化過程進行了 LCA 評價,評價的結果作為優化鉻酸陽極氧化過程的理論依據。在評價方法上,作者運用了簡要生命周期評價(Simplified LCA )方法,只考慮了工業管理部門要求的環境影響類型,很大程度的減少了數據需求量,也減少了評價的難度。Seungdo 等[21]利用 LCA 方法對玉米發酵制取聚丁酸工藝的能量消耗和溫室氣體排放進行了評估,研究表明,由農作物中獲取聚丁酸的環境友好性、能量消耗、溫室氣體排放明顯優于用石化產品生產聚合物的情況,除此之外,聚丁酸還起到了溫室氣體儲存的作用,玉米種植技術的改進還可以進一步減少聚丁酸工藝的環境影響。Kian等[22]對以棕櫚為原料制生物柴油進行了生命周期評價。評估的內容為工藝過程的能量消耗和溫室氣體排放。研究結果表明,與油菜籽制取生物柴油以及石油制取柴油相比,棕櫚制取生物柴油在技術經濟性和環境可行性方面都有較大的優勢。
 
第3章 集成環境、成本和質量評價........... 27-43 
    3.1 集成環境、成本和質量評價........... 27-29 
    3.2 方案的多屬性評價 ...........29-42 
        3.2.1 環境影響評價模型........... 29-36 
        3.2.2 生命周期成本評價模型........... 36-38 
        3.2.3 質量評價模型...........38-40 
        3.2.4 產品生命周期評........... 40-42 
    3.3 本章小結...........42-43 
第4章 案例分析........... 43-55 
    4.1 尿素生產的生命周期評價...........44-49 
        4.1.1 尿素生產環境影響范圍界定........... 44-45 
        4.1.2 尿素生產系統邊界...........45-47 
        4.1.3 尿素生產環境影響評價........... 47-48 
        4.1.4 尿素生產的環境評價指標........... 48-49 
    4.2 尿素生產的成本評價指標........... 49-50 
    4.3 尿素生產的質量評價指標...........50-53 
    4.4 尿素生產方案的優選........... 53-54 
    4.5 本章小結 ...........54-55 
第5章 結論及其建議...........55-57 
    5.1 結論........... 55-56 
5.2 對后續工作的建議........... 56-57
 
結論
 
化學工業在國民經濟中占重要地位,但作為自然資源消耗大、環境污染嚴重的行業,也對自然環境造成了極大的破壞。目前,各國政府及消費者個人對環境保護的意識不斷增強,各種環境法規,綠色貿易壁壘的出現,促使企業不得不轉變觀念,在產品及過程選擇上加強對環境因素的考慮,同時,經濟全球化使得行業競爭更加激烈,顧客對產品質量的要求越來越高。本文在查閱國內外文獻基礎上,較為全面的分析和總結了生命周期評價、生命周期成本分析、質量功能展開和多屬性決策等理論和方法。在深入研究各項內容的基礎上,從化工產品的環境、成本和質量三個屬性切入,對化工產品整個生命周期的多角度評價的理論方法進行了探索性的研究,建立了化工過程集成評價和優選模型。主要結論包括以下幾個方面:
(1)根據生命周期評價、生命周期成本分析和質量功能展開方法,對化工過程進行了環境影響、成本和顧客滿意度上的評價。建立了化工產品的生命周期評價指標體系。在此基礎上詳細分析環境數據的特征化方法,成本的估算方法。建立適合化工過程的評價模型。特別的,將顧客對產品質量的滿意度指標轉化為化工過程單元的質量評價,以此作為產品的質量屬性的優先度。
(2)建立了化工過程的多屬性集成評價模型。先獨立對化工產品生命周期進行環境、成本和質量評價,建立化工產品生命周期評價模型,化工產品生命周期成本模型,化工產品質量功能展開模型。再運用多屬性決策方法對化工產品生命周期過程中環境影響、成本和產品質量進行了集成評價,得出產品的綜合指標,為決策者提供了有力的決策依據。
(3)研究討論了生命周期評價、生命周期成本分析和質量功能展開所得評價數據的量化方法。運用層次分析法確定了環境影響類型和顧客滿意度調查中調查項目的權重,利用歸一化方法量化方案間的同類型的環境影響數據。利用線性變換法規范化了環境評價指標,成本評價指標和質量評價指標。
 
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