间歇过程
带有热储罐的间歇过程换热网络综合
带有热储罐的间歇过程换热网络综合都健;杨坡;刘琳琳;李继龙;陈静;陈鹏鹏【摘要】间歇过程流股对时间的依赖性增加了其换热网络综合的难度.提出了一种采用间接换热进行换热网络综合的方法,且考虑了直接换热,同时提出了合并热储罐的方法,并利用热储罐的特点合并间接换热中的换热器,用以减少设备费用,以热储罐中介质的温度为变量以年度总费用最小为目标函数建立非线性规划数学模型,确定热储罐内介质温度,最后将该方法应用于实例中证明此方法的有效性.【期刊名称】《化工学报》【年(卷),期】2013(064)012【总页数】5页(P4325-4329)【关键词】系统工程;优化设计;间歇过程;热储罐;换热网络;数学模拟【作者】都健;杨坡;刘琳琳;李继龙;陈静;陈鹏鹏【作者单位】大连理工大学化工系统工程研究所,辽宁大连116024;大连理工大学化工系统工程研究所,辽宁大连116024;大连理工大学化工系统工程研究所,辽宁大连116024;大连理工大学化工系统工程研究所,辽宁大连116024;大连理工大学化工系统工程研究所,辽宁大连116024;大连理工大学化工系统工程研究所,辽宁大连116024【正文语种】中文【中图分类】TQ028.1引言间歇过程不同于连续过程，进行换热网络综合时必须考虑时间上的限制。
1986年Vaselenak等[1]发表了一篇有关间歇过程热集成的文章。
Kemp等[2]提出了时间段模型，将间歇过程分为几个时间间隔，在每个时间间隔内用夹点法进行换热网络综合。
随后Kemp等[3－4]介绍了间歇换热网络设计和流股重排的可能性等问题。
Liu等[5]在时间段模型的基础上用虚拟温度代替传统夹点法里面的单一最小传热温差，进行间歇过程换热网络的综合。
Foo等[6]将间歇传质网络中最小单元数及网络优化技术应用到间歇过程换热网络中。
都健等[7]在时间段模型的基础上对间歇过程换热网络进行了结构优化。
Polley等[8]提出在间歇过程中引入热储罐并直接换热更灵活。
操作规程和间歇过程HAZOP分析(第7章)
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明确HAZOP分析的工作范围； 将工艺系统划分为若干子系统（通常按照 功能划分，也可称为“节点”）； 列出各个子系统的主要生产操作步骤； 选择其中一个操作步骤，运用引导词分析 存在的危害； 重复步骤4，完成所有子系统的分析； 形成正式的分析报告。
间歇过程 HAZOP分析步骤
1. 确定规程HAZOP分析主要任务； （1）步骤出现跳越（或遗漏）会发生什么？ （2）步骤执行得不正确（虽然没有跳越）会发生什么？ 2. 操作规程分级和任务分解； （1）确定哪些部分属于极为危险的关键任务需要分析。 （2）把待分析的关键任务分解成独立的“行动”。 每一步骤只有一个执行者，完成一个行动，并且只作 用于一个目标。 3. 确定操作偏离引导词； 4. 应用引导词对操作规程的每一个步骤进行HAZOP分析
19
1. 间歇生产过程中，每个操作阶段、操作步骤的起止时间 和操作 顺序通常“需要操作人员 按照操作规 程来完成” 。若由于操作人员的失误，导致操作起止时间和操作顺 序发生错误，则极易引发工艺危险。这样的危险被称为 是由于设备误操作引起的。 2. 间歇生产过程HAZOP分析必须包括提示执行顺序和时 间的引导词，如：无/不、伴随、以及、比…早/过早、比… 晚（迟）/过晚等。 3. 还 需要考 虑 人 为误 操作 导 致的偏差。提示人 为误 操作 的引导词包括：多、少、更多、更少等。
危险与可操作性分析 （HAZOP）应用指南
主讲人：黄云松 中石油寰球工程公司
HAZOP培训
1、操作规程HAZOP分析简介 2、间歇流程HAZOP分析简介
常用的操作规程格式有8种： • • • • • • • • 记叙格式； 分段格式； 概要格式； 剧本格式； 双列表格式； 多列表格式； 流图格式； 检查表格式
间歇反应过程的工艺特点
间歇反应过程的工艺特点
间歇反应过程是一种化学工艺，其特点是反应物不连续进入反应釜中进行反应，而是经过一个定期的间歇时间，再次注入反应釜中。
这种工艺在生产过程中广泛应用，具有以下几个特点：
1. 可控性强：间歇反应过程能够在反应过程中实现对反应时间、反应物添加量、产品产率等参数的精确控制，从而保证产品质量的稳定性和一致性。
2. 适应性广：间歇反应过程可以适应不同反应物的需求，使得在反应技术选择和优化上更加灵活。
3. 稳定性好：间歇反应过程在每次反应完成后可以对反应釜进行清洗和维护，避免上一次反应的残留物对下一次反应的影响，从而确保产品质量的稳定性和一致性。
4. 设备装置简单：间歇反应过程不需要进行连续自动调节，使得设备装置相对简单，维护成本低，对生产成本控制有一定的优势。
综上所述，间歇反应过程的工艺特点主要包括可控性强、适应性广、稳定性好和设备装置相对简单等方面。
间歇生产过程安全控制分析(新编版)
( 安全管理 )单位：_________________________姓名：_________________________日期：_________________________精品文档 / Word文档 / 文字可改间歇生产过程安全控制分析(新编版)Safety management is an important part of production management. Safety and production are inthe implementation process间歇生产过程安全控制分析(新编版)一、控制条件分析在工业控制方面，间歇生产过程同连续生产过程相同都要满足：①安全生产；②设备工艺指标和产品质量指标；③环保法规；④经济指标等基本要求。
在生产过程中，间歇过程也同样要求有对参数的调节控制功能。
特别是在诸如反应器的平稳反应阶段，精馏操作中某单一组分平稳馏出阶段，间歇过程的控制要求同连续生产过程相同，即采用保持一组给定的相对稳定的操作条件而保证生产的稳定运行。
但是，不同于连续过程，由间歇过程的按配方操作批量生产、生产中整体工艺条件(参数)是动态的等特性，间歇过程要求其控制系统具备更加完善和特殊控制功能。
其控制要求可概括如下。
(1)顺序控制间歇生产过程是顺序执行配方规定的生产操作的批量生产过程。
所以要求间歇控制系统具有的一项功能就是驱动生产过程一步一步地顺序执行不同的生产操作。
工业上称这种控制模式为顺序(程序)控制。
操作中的顺序错误可能导致危险物的生成甚至直接就会发生事故。
根据各步间的转换条件，顺序控制又可分为时间驱动、事件驱动和混合驱动三种顺序控制方式。
第一种是根据操作配方规定的时间段、时间点转换操作步骤，如产品的保温固化时间等。
第二种是根据被控对象的操作状态或偶发事件等转换操作步骤，如反应器加(卸)料结束、间歇式精馏的二馏出组分转换的判断等。
而更多的是第三种驱动方式，即同时依据时间和操作状态做出判断，如反应中二次反应的加料、反应中止剂的投放等。
间歇反应的工艺流程概述、工艺控制说明
第六章间歇反应一、工艺流程简介间歇反应过程在精细化工、制药、催化剂制备、染料中间体等行业应用广泛。
本间歇反应的物料特性差异大；多硫化钠需要通过反应制备；反应属放热过程，由于二硫化碳的饱和蒸汽压随温度上升而迅猛上升，冷却操作不当会发生剧烈爆炸；反应过程中有主副反应的竞争，必须设法抑制副反应，然而主反应的活化能较高，又期望较高的反应温度。
如此多种因素交织在一起，使本间歇反应具有典型代表意义。
在叙述工艺过程之前必须说明，选择某公司有机厂的硫化促进剂间歇反应岗位为参照，目的在于使本仿真培训软件更具有工业背景，但并不拘泥于该流程的全部真实情况。
为了使软件通用性更强，对某些细节作了适当的变通处理和简化。
有机厂缩合反应的产物是橡胶硫化促进剂DM的中间产品。
它本身也是一种硫化促进剂，称为M，但活性不如DM。
DM是各种橡胶制品的硫化促进剂，它能大大加快橡胶硫化的速度。
硫化作用能使橡胶的高分子结构变成网状，从而使橡胶的抗拉断力、抗氧化性、耐磨性等加强。
它和促进剂D合用适用于棕色橡胶的硫化，与促进剂M合用适用于浅色橡胶硫化。
本间歇反应岗位包括了备料工序和缩合工序。
基本原料为四种：硫化钠（Na2S）、硫磺（S）、邻硝基氯苯（C6H4ClNO2）及二硫化碳（CS2）。
备料工序包括多硫化钠制备与沉淀，二硫化碳计量，邻氯苯计量。
1．多硫化钠制备反应此反应是将硫磺（S）、硫化钠（Na2S ）和水混合，以蒸汽加热、搅拌，在常压开口容器中反应，得到多硫化钠溶液。
反应时有副反应发生,此副反应在加热接近沸腾时才会有显著的反应速度。
因此，多硫化钠制备温度不得超过85℃。
多硫化钠的含硫量以指数n表示。
实验表明，硫指数较高时，促进剂的缩合反应产率提高。
但当n增加至4时，产率趋于定值。
此外，当硫指数过高时，缩合反应中析出游离硫的量增加，容易在蛇管和夹套传热面上结晶而影响传热，使反应过程中压力难于控制。
所以硫指数应取适中值。
2．二硫化碳计量二硫化碳易燃易爆，不溶于水，密度大于水。
基于二维主元分析的间歇过程故障诊断
（ 沈 阳化工大学 信息工程学院， 沈阳 ｌ １ ０ １ ４ ２ ） （ 通信作者电子邮箱 ｃ ｘ ｚ Ｉ １ ９ ＠ｓ ｏ ｈ ｕ ． ｃ ｏ ｎ ｆ １ ）
摘
要： 传统的多向主元分析 （ ＭＰ Ｃ Ａ） 已广泛应用于监视 多变量 间歇过程 。在 ＭＰ Ｃ Ａ算 法中， 三维的 间歇过 程数
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｃ ｏ ｍｐ ｕ ｔ ｅ ｒ Ａｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ
Ｉ ＳＳ Ｎ １ ０ ０１ ． ９ ０８１
２ ０ｌ ３一 Ｏ２— ０ｌ
计算机应用， ２ ０ １ ３ ， ３ ３ （ ２ ） ： ３ ５ ０— ３ ５ ２
文 章编 号 ： １ ０ ０ １ — ９ ０ ８ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２— ０ ３ ５ ０— ０ ３
值 来进 行 建 模 ， 能 够 更加 准确 地 反 映 出 不 同 类 型 的 故 障 ， 在 一 定 程 度 上 增 强 了故 障诊 断 的 准 确 性 。半 导 体 工 业 实 例
的监 视 结果 说 明 ， ２ Ｄ Ｐ Ｃ Ａ 方 法优 于 Ｍ Ｐ Ｃ Ａ。
关键词 ： 间歇过程 ； 故障诊 断 ； 主元分析 ； 多向主元分析 ； 二 维主元分析
ｓ ｔ ｏ ｒ ａ ｇ ｅ ｓ ｐａ ｃ ｅ ａ ｎｄ ｌ ｏｓ ｓ ｏ ｆ ｉ ｍｐｏ ｒ ｔ ａ ｎ ｔ ｉ ｎ ｆ ｏ ｍ ａ ｒ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎｅ ｖｉ ｔ ａ ｂ ｌ ｙ ． Ａ ｎ ｅ ｗ ｂａ ｔ ｃ ｈ ｐｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｆ ａ ｕ ｌ ｔ ｄ ｉ ａ ｇ ｎｏ ｓ ｉ ｓ ｍｅ ｔ ｈｏ ｄ ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈｅ
ｓ ｅ ｃ ｏ ｎ ｄ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｖ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ ，ｏ ｒ ａ ｍａ ｔ ｉ ｒ ｘ ．Ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｃ ａ ｓ ｅ ，２ Ｄ Ｐ Ｃ Ａ ｃ ｏ ｕ ｌ ｄ ｂ ｅ ｕ ｓ ｅ ｄ ｔ ｏ ｄ ｅ ａ ｌ ｗ ｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｔ ｗｏ — ｄ ｉ ｍｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｂ ａ ｔ ｃ ｈ ｄ ａ ｔ ａ ｍａ ｔ ｒ ｉ ｘ ｄ ｉ ｒ ｅ ｃ ｔ ｌ ｙ ｉ ｎ ｓ ｔ ｅ ａ ｄ ｏ ｆ ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｍｉ ｒ ｎ ｇ ｖ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ ｉ ｚ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｄ ｕ ｒ ｅ ｗ ｉ ｔ ｈ ｌ ｏ ｗ ｍｅ ｍｏ ￣ ａ ｎ ｄ ｓ ｔ ｏ ｒ ａ ｇ ｅ ｒ ｅ ｑ ｕ ｉ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ．Ｉ ｎ ａ ｄ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ，２ Ｄ Ｐ Ｃ Ａ ｗ ａ ｓ ｕ ｓ ｅ ｄ ｔ Ｏ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｖ ａ ｒ ｉ ａ ｎ ｃ ｅ ａ ｖ ｅ ｒ ａ ｇ ｅ ｏ ｆ ａ ｌ ｌ ｔ ｈ ｅ ｂ ａ ｔ ｃ ｈ ｅ ｓ ． ｗｈ ｉ ｃ ｈ ａ ｃ ｃ ｕ ｒ ａ ｔ ｅ ｌ ｙ ｒ ｅ ｌ ｆ ｅ ｃ ｔ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｆ ａ ｕ ｌ ｔ ｓ ａ ｎ ｄ ｅ ｎ ｈ ａ ｎ ｃ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ａ ｃ ｃ ｕ ｒ ａ ｃ ｙ ｏ ｆ ｆ ａ ｕ ｌ ｔ ｄ ｉ ａ ｇ ｎ ｏ ｓ ｉ ｓ ｔ ｏ ａ ｃ ｅ ｒ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｘ ｔ ｅ ｎ ｔ ．Ｔ ｈ ｅ ｍｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｒ ｉ ｎ ｇ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｏ ｆ ａ ｎ ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｉ ａ ｌ ｅ ｘ ａ ｍｐ ｌ ｅ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ２ ＤＰ Ｃ Ａ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｏ ｕ ｔ ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｍｓ ｒ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｎ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ＭＰ Ｃ Ａ．
化工工艺过程中间歇与连续过程的比较
化工工艺过程中间歇与连续过程的比较发布时间：2021-05-12T02:59:30.794Z 来源：《中国科技人才》2021年第8期作者：刘欣鹤[导读] 在连续过程中，原料连续不断地通过一组专门设备，每台设备处于稳态操作并且只执行一个特定的加工任务，产品以连续流动的方式输出。
黑龙江昊华化工有限公司黑龙江齐齐哈尔 161000摘要：在连续过程中，原料连续不断地通过一组专门设备，每台设备处于稳态操作并且只执行一个特定的加工任务，产品以连续流动的方式输出。
在间歇过程中，原料按规定的加工顺序和操作条件进行加工，产品以有限量方式输出。
习惯上称非连续化工过程为间歇化工过程。
关键词：连续；间歇；化工工艺；过程特点；流程Comparison of batch and continuous processes in chemical processes，Heilongjiang Haohua Chemical Co.，Liu Xinhe，（Heilongjiang Haohua Chemical Co.，Ltd.，Heilongjiang，Qiqihar 161000）abstract：In a continuous process，raw materials pass continuously through a group of specialized equipment，each device operates in a steady state and performs only one specific processing task. The product is output in a continuous flow mode. In the batch process，the raw materials are processed according to the specified processing sequence and operating conditions，and the products are exported in limited quantities. It is customary to call a discontinuous chemical process an intermittent chemical process.Key words：continuous；Batch；chemical process；process characteristics；process flow在连续过程中，原料连续不断地通过一组专门设备，每台设备处于稳态操作并且只执行一个特定的加工任务，产品以连续流动的方式输出。
6.1 间歇过程与连续过程
限定循环时间（LCT）——从工厂得到两批产品的间隔 （“批间隔”，记为TL）
间歇级 j 的循环时间=TL 则间歇级j为“时间限制级” “瓶 颈”
6 间歇化工过程
6.1 间歇过程与连续过程
6.1.3 间歇过程的基本概念
③ 间歇过程的操作方式
异步操作——从第j-1级来的不同物料，在第j级的mj台相同 设备中，在不同的时间交替加工。该级的循环时间是设备 循环时间的1/ mj。 (节省时间) 同步操作——从第j-1级来的相同物料，分配在第j级的mj台 相同设备中同时加工。该级的批量为该级中一台设备批量 的mj倍。（提高处理量）
SCU1—主要作用设备
SCU2—辅助作用设备
6 间歇化工过程
6.1 间歇过程与连续过程
6.1.3 间歇过程的基本概念 ① 间歇过程的设备
离心机 TBU 反应器1 中间贮罐 SCU2 TBU 反应器2 泵3 泵2 SCU2 产品 SCU1 干燥机
SCU1
原料
SCU2
泵1
6 间歇化工过程
6.1 间歇过程与连续过程
6 间歇化工过程
6.1 间歇过程与连续过程
6.1.3 间歇过程的基本概念 ② 间歇过程的分类（按流程结构分）
单 元 操作1 进料 贮罐 单 元 操作2 单 元 操作3 单 元 操作4 单 元 操作5 单 元 操作6
产品 贮罐
（b）多流程结构
6 间歇化工过程
6.1 间歇过程与连续过程
6.1.3间歇过程与连续过程
6.1.3 间歇过程的基本概念
TR——过程停留时间 TL——限定循环时间
③ 间歇过程的操作方式（Gantt图）
2 间歇级1 8 间歇级2 8 2 2
8
间歇反应过程实验报告
间歇反应过程实验报告探究间歇反应过程中观察报告的编写方法，运用化学实验装置，观察间歇反应过程中物质的转化和能量的释放。
实验原理：间歇反应是指反应开始后一段时间内反应物快速消耗，然后反应速度逐渐降低直到反应结束的一种反应过程。
在间歇反应中，反应物会发生化学变化，生成新的物质。
该实验中，我们将观察间歇反应过程中的物质转化和能量的释放现象。
实验装置与药品：1. 装置：量筒、烧杯、显色管、酸蓝6B试剂、硫酸2. 药品：硫酸铜、金属锌片实验步骤：1. 在烧杯中加入适量的硫酸和一小块锌片。
2. 观察反应过程中锌片的颜色变化和气体的产生情况。
3. 在显色管中加入适量的酸蓝6B试剂。
4. 当反应结束后，将显色管倒置放入量筒中。
5. 观察显色管中溶液的颜色变化情况。
实验结果：在反应开始后，锌片逐渐被硫酸侵蚀，发生了化学变化。
锌片的颜色不断变淡，产生了大量的气体。
反应物硫酸和锌生成了新的物质。
在反应结束后，我们观察到显色管中溶液的颜色变化，由蓝色逐渐变为无色。
实验分析与讨论：在间歇反应过程中，锌片逐渐被硫酸侵蚀，发生了氧化反应，生成了硫酸锌和氢气。
硫酸锌是一种无色溶液，因此反应中锌片的颜色逐渐变淡，最终变为无色。
氢气是一种无色无臭的气体，在反应过程中生成大量的氢气，导致装置中观察到气泡的产生。
反应过程中的能量释放主要来源于化学反应的放热效应。
锌和硫酸之间的反应是一个放热反应，能量会以热量的形式释放出来。
因此，在观察反应过程时，可以感觉到烧杯外壁的温度升高，这是由于化学反应产生的热量传导到容器的结果。
在实验中使用了酸蓝6B试剂来观察反应结束后溶液的颜色变化。
酸蓝6B是一种酸性指示剂，它在酸性溶液中呈现蓝色，在碱性溶液中则变为无色。
实验中，当反应结束时，反应液的酸性已经被中和，所以酸蓝6B由蓝色逐渐变为无色。
实验结论：通过观察间歇反应过程中锌片颜色的变化、气体的产生以及酸蓝6B试剂颜色的变化，我们可以得出以下结论：1. 间歇反应是一种反应开始后速度逐渐减慢的反应过程。
间歇过程
混合1千克A和1千克B，反应4小时生成产物C，产率为40 ％（wt），混合物密度为ρm＝2千克/升。加1千克溶剂D， 然后离心分离1小时得到含95％C的产品，混合物密度为 ρm ＝2.5千克/升。
tA
4
尺寸因子（升/公斤产品）
步骤1
步骤2
2
1.2
2.1
1
tB
4
1000小 时
在每一生产期限内A和B的生产量分别为125,000/6＝20,833 公斤和75,000/6＝12,500公斤。根据每批产品产量相等的 经验规则，以及限制生产时间为992小时，可得以下两个 方程：
20833
例题
单产品间歇生产过程包括四个步骤，分别为： 反应时间4小时， 溶剂混合1小时， 分离2小时， 干燥1小时， 批次处理量1000kg。如何减少覆盖操作的周
期和间歇器尺寸。
方法（1）：增加阶段1，即反应器 的平行设备
第一步 第二步 第三步 第四步
循环周期2小时 4小时
4小时
tA
/8
12500 tB /6
t A tB 992
联立求解可得：tA＝684小时，tB＝308小时。进而可得每 批产品的产量B为244公斤。
两个步骤中每个产品所需间歇设备的尺寸（Vij＝SijB）
设备尺寸Vij（升）
步骤1
步骤2
A
488
293
B
512
244
最后，在每步中选择的最大容量： 其中V1＝512升，V2＝293升
A
B
间歇过程优化与先进控制综述
间歇过程优化与先进控制综述陈治纲,许 超,邵惠鹤(上海交通大学自动化系,上海,200030) 摘要: 总结近年来间歇过程操作优化和设计优化中出现的各种新方法,以及在优化问题求解中使用的各种先进控制策略,反映间歇过程最优化和先进控制的最新研究方向。
重点介绍间歇过程单元的操作优化和控制,兼顾在线稳态优化和动态优化。
对新的研究方法提出展望。
关键词: 间歇过程;优化;先进控制 中图分类号:TP273 文献标识码:A 文章编号:100023932(2003)(03)200012061 引 言间歇过程(Batch Processes )广泛应用于精细化工、生物制品、药品生产、农产品深加工等领域。
近年来,为适应多品种、多规格和高质量的市场要求,间歇过程生产重新受到重视,国外还出现了较大规模的间歇生产,针对间歇过程的优化和先进控制的研究也出现了新的热潮。
在普通工业过程中间歇过程所占的比例如表1所示[1]。
表1 工业生产中采用间歇生产过程与连续生产过程的比例工业部门生产方式间歇生产过程连续生产过程化工45%55%食品和饮料65%35%医药80%20%冶金35%65%玻璃和水泥35%65%造纸15%85% 间歇生产也是一种很古老的生产方式。
当前,特别是国内的大多数间歇生产过程自动化水平普遍较低。
为提高市场竞争力,节约生产成本,并兼顾环保的要求,在间歇生产中推行各种优化方法和先进控制策略成为迫切的需要。
计算机的飞速发展,测量技术的进步和各种非线性优化算法的成熟为间歇过程中先进算法和技术的应用提供了坚实的保障。
现代控制技术的进步和现代化生产对过程优化要求的不断提高,使控制和优化的关系越来越密不可分,对于间歇过程尤其如此。
一方面,由于过程模型的不确定性不可避免和各种干扰的存在,间歇过程的优化问题一般要求在线、实时地进行,而这一“动态”特性可以借助于一些先进的控制方法来实现;另一方面,先进控制算法往往具有基于模型的、含有某种优化性能指标的特点,其实施过程中需要对出现的优化问题进行实时求解。
化工过程分析-间歇过程
添加平行设备的发酵过程
第一步 平行设备
第二步
12
12
12
12
3
3
3
3
循环周期6小时
第一阶段设立异步平行发酵罐，循环周期缩短
添加中间储罐的发酵过程
第一步 第二步
12
12
3 3 3 33 3 33
第二阶段分离设备尺寸所小至250kg， 中间储罐最大存放量750kg。
例题
单产品间歇生产过程包括四个步骤，分别为： ➢ 反应时间4小时， ➢ 溶剂混合1小时， ➢ 分离2小时， ➢ 干燥1小时， 批次处理量1000kg。如何减少覆盖操作的
A
B
1
C
A
B
1
C
A
2
3
4
B
C
（a）流水作业
A
2
3
4
B
C
（b）工件作业
流水作业 ➢生产期限的划分 ➢生产策略：单产品生产策略；混合产品生产 策略 ➢例题－两个产品间歇生产过程时间（小时）
生产阶段
阶段1
阶段2
A
5
2
B
2
4
单产品策略：某一产品的所有批次生产完成后再进 行下一产品的生产，AAABBB
第一步 第二步
1kg 溶 剂
1kg A 1kg B
1.2kg A,B
反应
分离
0.8kg C
0.76 kg C
2.24kg A,B和 溶 剂
尺寸因子
设备j的尺寸因子：生产单位质量（或体积）的最终产品 所需的间歇设备的特征尺寸称为该产品在这个设备单元上 的尺寸因子，用Sj表示，其单位为体积/千克或面积/千克
无限中间储罐（UIS） ：指当物料完成某单元过 程的操作后，物料可以转移到中间储罐内，这里 储罐的体积无限大，而且可以停留无限长时间。
反应釜间歇反应过程温度控制特点
反应釜间歇反应过程温度控制特点反应釜是一种广泛应用于化学、医药、食品、冶金等领域的设备，其采用了间歇反应的方式进行化学反应。
在反应釜内，温度是一个至关重要的控制因素，能够影响到反应的速率、产物的选择和质量，甚至是反应是否能够成功实施。
因此，在间歇反应过程中，温度控制是一个非常重要和特殊的问题。
首先，反应釜间歇反应过程温度控制的特点之一是瞬时性。
由于反应釜是一个封闭的体系，外部热量输入量是不稳定的。
在反应釜内，化学反应会放出大量的热能，进而会导致反应釜内部的温度急剧上升。
因此，必须采取一定的措施，及时地调节反应釜内的温度以保证反应的稳定进行。
其次，反应釜间歇反应过程温度控制的特点之二是持续性。
由于反应釜内的反应是间歇式的，因此每次进行反应之前都需要保持反应釜内部的温度恒定。
当反应开始后，反应釜内的温度会急剧上升，此时需要通过冷却系统来降低温度，以保证反应稳定进行。
一旦反应结束，还需要及时地恢复反应釜内的温度到初始状态，以方便下次反应的开始。
最后，反应釜间歇反应过程温度控制的特点之三是灵活性。
反应釜内的化学反应需要合理选取不同的反应条件，包括反应时间、反应温度、反应物浓度等参数。
因此，温度控制系统需要具备良好的控制灵活性，以便根据反应物和反应条件的不同需要进行调整和优化。
总之，反应釜间歇反应过程温度控制是一个非常关键和特殊的问题，必须采取一定的措施来确保反应的稳定性和成功性。
在使用反应釜进行化学反应时，必须深刻理解温度控制的特点，采取相应的措施，才能够取得优异的反应效果和结果。
间歇过程实时优化
ｐｒ ｐ ｅ ｔ ａ ｅ ｏ ｄ ａ ｉｈ ｔ ｈａ ｅ ｏ ｐｅ ａ ｉ ｏ ｉｉ ｎｄ ｔ ｆｅ ｔｏ ａ ａ ｅ ｅ ｃ ｒ ａ ｎ ｙ ａ ｏ ｏｓ ｄ ｓ ｒ ｔ ｇｙ ｔ ｅ ｌｗ ｔ ｈｅｃ ｎｇ ｆｏ ｒ ｔｎｇ ｃ ｎｄ ｔｏｎ ａ ｈｅｅ ｆ ｃ ｆｐ ｒ ｍ ｔ ｒｕｎ ｅ ｔ ｉ ｔ ｎｄ ａ ｓｇｎｉｉａ ｎｃ ｅ ｓ ｎ ｅ ｆｃｅ ｎ ｕ ｌｔ ｆｔ ｏ ｅ ｓ ｉ ｆｃ ｎｔｉ ｒ ａ ｅ ｉ ｆｉｉ ｎｔａ ｄ ｑ ａ ｉｙ ｏ ｈｅ ｐｒ ｃ ｓ ． Ｋｅ ｒ ： ｂ ｔ ｈ ｐｒ ｃ ｓ ｙ ｗｏ ｄｓ ａ ｃ ｏ ｅ ｓ； ｏ －ｉ ｅ ｓ ｒ ｍ ｅ ； ｒ ａ — ｉ ｅ ｏ ｉ ｉａ ｉ ｎｌ ｎｅ ｍ ａ ｕ ｅ ｎｔ ｅ ｌｔｍ ｐｔｍ ｚ ｔｏｎ； ｐ ｒ ｍ ｅ ｅ ａａ ｔ ｒｕｎｃ ｒ ａｎｔ ｅ ｔｉ ｙ
出一 种 应 用 于 间 歇 生 产 过 程 中 的实 时优 化 策 略 ，其 主 要 构 成 步 骤 包 括 动 态 模 型 建 立 、模 型 降 阶 、动 态 优 化 、在
线 监 测 、模 型更 新 和 在 线 调 整 ，并 以一 个 典 型 可 逆 酯 化 反 应 为 研 究 对 象 进 行 方 法 和 理 论 框 架 的 运 用 ，结 果 表 明 本 文 提 出 的基 于 在 线 测 量 的 实 时 优 化 方 法 能 够 很 好 地 针 对 生 产 过 程 中 的操 作 条 件 变 化 和 不 确 定 性 因 素 的影 响 ， 提 高生 产 效 率 和 产 品 质 量 。 关 键 词 ： 间歇 过 程 ；在 线 测 量 ；实 时 优 化 ；参 数 不 确 定 性
间歇反应过程的工艺特点
间歇反应过程的工艺特点
间歇反应过程是一种常见的化学反应过程，其工艺特点主要包括以下几个方面：
1. 反应物料在反应器中间歇投料，反应结束后进行卸料，整个过程具有一定的生产节奏性。
2. 反应器通常采用批量生产方式，反应结束后需要进行清洗和重新填充反应物料，生产效率较低。
3. 间歇反应过程的反应时间较长，一般需要几个小时到几天不等，需要进行反应监测和控制，以确保反应的高效和安全性。
4. 反应过程中的温度、压力、pH值等操作参数需要进行监测和调整，以保证反应的稳定性和产物质量。
5. 间歇反应过程通常适用于生产小批量、高附加值的化学品，如医药、精细化工等领域。
6. 由于反应器需要进行清洗和重新填充反应物料，因此对操作人员的技能要求较高，需要进行较长时间的培训和技能认证。
综上所述，间歇反应过程具有反应时间长、生产效率低、操作技能要求高等特点，但也适用于生产小批量、高附加值的化学品。
为了提高生产效率和产物质量，可以采用自动化控制和连续反应过程等技术手段来提高生产效率和产物质量。
- 1 -。
过程控制
1、根据过程特性可以将其划分为连续、间歇两种方式。
2、连续过程是指稳太条件下连续完成生产任务的生产过程。
所谓过程，就是采用化学和物理方法将原料加工成产品的过程。
3、过程变量可以划分为：（1）被控量（2）操作量（3）干扰量5、稳定性、快速性、准确性是一个控制系统性能好坏的集中反映。
6、时域控制性能指标（1）衰减比：用它衡量一个震荡过程的衰减比（2）最大动态偏差与超调量：指定值阶段响应中，过渡过程开始后第一个波峰期其新稳态值得幅度，它反映了控制系统的稳定性。
（3）余差：是指过渡过程结束后，被控量稳态值与设定值之间的最终稳态偏差，余差衡量控制系统的稳态准确性。
（4）振荡频率和调节时间：可作为衡量控制系统快速性指标（5）偏离度7、过程控制系统组成（1）检测变送单元：用于检测被控量，并将检测到的信号转换为标准电信号输出。
（2）执行器：用于操作控制量变化，在收到控制器的输出控制信号后，他通过改变执行器节流元件的流通面积来改变控制量。
（3）被控过程：是需要控制的设备、装置或流程。
（4）控制器：根据检测变送单元的输出信号与设定值信号之间的偏差，按一定控制规律计算得到相应的控制信息。
8、按过程控制系统的结构分类（1）反馈控制系统：在于控制生产只与偏差有关，即只有被控量偏离设定值后才会产生校正作用（2）前馈控制系统：扰动作为依据以减少扰动对被控量的影响，无法消除偏差。
（3）前馈——反馈复合控制系统：前馈能及时克服主要扰动的影响，反馈能检查控制结果，提高控制质量。
9、按设定值信号的分类（1）定值控制系统：给定值固定不变，恒温箱控制（2）随动控制系统：给定值随时间变化，被控量要跟踪给定值（3）顺序控制系统：给定预定程序变化，空调预设温度10.自衡的非振荡过程：在阶跃输入信号作用下，输出响应曲线能够没有振荡地从一个稳态趋向另一个稳态。
11、无自衡非振荡过程：在阶跃输入信号作用下，输出响应曲线能够没有振荡地从一个稳态一直上升或下降，不能达到新的稳态。
典型的间歇生产过程例子
典型的间歇生产过程例子
典型的间歇生产过程例子主要有机械、五金和塑胶，也包括大量的汽配行业。
间歇式生产主要是指零件按照特定的加工要求，在不同的加工中心顺序加工，设备通常按照加工功能分组布置，通过不同的加工中心生产过程控制，加工过程可以停顿，形成在制品，并可以存储的生产组织方式。
生产过程控制按照订单计划和排产，按车间生产任务进行发料，按加工工艺进行过程跟踪和控制，采用通用设备、生产提前期长、在制品库存多。
对于各个部门而言，需要按照计划组织生产，生产结束后将实际完成情况汇报给计划部门，同时将完成品送往工序上的下一个生产部门。
上工序无需为下工序负责，生产出产品后按照计划把产品送达后工序即可，总体的生产是一种从工序上最初的生产部门向工序最终生产部门的一个“推动”的过程。
间歇式生产的管理特征：
1、间歇式生产主要适用于多品种小批量的经营模式，将市场需求通过MRP 运算出生产计划，生产计划的产量与实际的产量不同。
2、间歇生产的各个工序之间相互独立，通过必要在制品库存以实现工序间的正常流转，并以一定量的在制品库存使客户的需求得到快速满足。
3、通过间歇生产的车间生产控制体系，可帮助企业确保各生产环节按生产作业计划的要求按时、按质、按量完成任务，确保生产任务顺利完成。
4、在推式生产管理模式中，上工序无需为下工序负责，各工序必须按计划完成生产任务，各工序最关注的是本工序的生产效率，从而有效提高生产水平。
5、在间歇生产的情况下，如何保证生产计划高效运行，保证及时供应物料以满足生产需要，是生产管理中的重要问题。
间歇过程的名词解释
间歇过程的名词解释间歇过程是指一个系统或一个事件在一段时间内表现出来的不连续性或不规律性的特征。
这种特征使得系统或事件的发展呈现出断断续续、起伏不定的状态。
间歇过程在自然界和人类社会中广泛存在，涵盖了许多领域，如自然科学、经济学和心理学等。
本文将对间歇过程进行全面解释，并从不同角度探讨其特征与应用。
一、间歇过程的特征间歇过程的首要特征是不连续性。
在时间上，间歇过程不是持续不断地进行，而是以间断的方式出现。
这种间断可以是短暂的、频繁的或不规律的，取决于具体的系统或事件。
例如，地震活动、心脏跳动和经济周期都是以间歇的方式进行的。
其次，间歇过程具有不规律性。
它的出现不遵循固定的模式或规律。
与周期性过程不同，间歇过程没有明显的重复性或规律性的周期。
这使得预测和控制间歇过程变得更加困难，需要更加细致的观察和分析。
最后，间歇过程在发展过程中呈现出起伏不定的状态。
它可以从一个相对稳定或静止的状态转变为快速、剧烈的变化，然后再次回归到相对稳定的状态。
这种不稳定性使得间歇过程具有潜在的风险和不确定性。
二、间歇过程的应用1. 自然科学领域间歇过程在自然科学领域中得到广泛应用。
在地质学中，地震活动和火山喷发等地球内部过程都是间歇过程，研究它们有助于预测地震和火山活动的发生。
在生物学中，心脏跳动和呼吸等生理过程也是间歇过程，对这些过程的研究可以帮助我们理解人体健康与疾病之间的关系。
2. 经济学领域间歇过程在经济学领域中具有重要的意义。
经济周期是一个典型的间歇过程，它包括了经济的繁荣期、衰退期和复苏期。
研究经济周期可以帮助我们预测和应对经济波动，制定更合理的经济政策。
此外，金融市场中的股票价格、汇率和利率等也是间歇过程，对这些过程进行预测和分析有助于投资者做出更明智的决策。
3. 心理学领域在心理学领域中，人类的思维和情绪过程可以被视为间歇过程。
例如，人的情绪波动和意识状态的变化都体现了间歇性的特征。
对这些过程的研究可以帮助我们更好地理解人类行为和心理健康问题，进而提供更有效的心理治疗和干预方法。
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权衡：每步骤一个单元总设备容积1158 l ，采用异步平行
单元总设备容积（2 V1+V2＝852.2 l）
七、多产品间歇过程设备尺寸设计
间歇过程时间表问 题可用Gantt图，即 时间-时间图描述。
等待进料 清洗
进料 加工处理
等待倒空 倒空
单产品间歇过程
B
反应器
A
A B
C
泵
泵
换热器
D 混合槽
离心分离机 液 体 A,B,D
固体物料C
泵
干燥器 包装
考虑物料转移时间的Gantt 图
第一步 第二步 第三步 第四步
4小 时
物料处理时间
1小 时 2小 时
3
6
A
B
A
42
3
B 42
32
32
无限中间储罐
循环周期9小时
6
3
6
A
B
A
42
32
3 B 42
32
五、平行单元与中间储罐
时间最长的操作步骤控制着生产周期。我 们称之为控制步骤。
如何优化反应过程 方法有二： 1、增加平行单元 2、设置中间贮罐
例题：发酵过程时间表
第一步
12
12
12
间歇操作广泛应用于食品、聚合物、药品、 分子筛、增塑剂、抗氧化剂、染料和涂料 等产品的生产。
间歇化工过程的特点
（1）对小批量生产而言更经济 （2）可灵活调整生产方案与生产速率 （3）用多用途设备生产不同的产品 （4）最适于设备需要定期清洗和消毒的情
况 （5）适用于从实验室直接放大 （6）操作和控制要求较高
第二步
3
3
3
第一阶段发酵12小时，第二阶段分离需3小时。 假定批处理量为1000kg。
添加平行设备的发酵过程
第一步 平行设备
第二步
12
12
12
12
3
3
3
3
循环周期6小时
第一阶段设立异步平行发酵罐，循环周期缩短
添加中间储罐的发酵过程
第一步 第二步
12
12
3 3 3 33 3 33
第二阶段分离设备尺寸所小至250kg， 中间储罐最大存放量750kg。
12500 tB /6
t A tB 992
联立求解可得：tA＝684小时，tB＝308小时。进而可得每 批产品的产量B为244公斤。
两个步骤中每个产品所需间歇设备的尺寸（Vij＝SijB）
设备尺寸Vij（升）
步骤1
步骤2
A
488
293
B
512
244
最后，在每步中选择的最大容量： 其中V1＝512升，V2＝293升
物料转移时间 1小 时
时间
不考虑物料转移时间的Gantt 图
第一步 第二步 第三步 第四步
4小 时
1小 时 2小 时 1小 时
时间
非覆盖式操作
循环周期8小时
第一步
4小 时
M
CT j j 1
4小 时
第二步
1小 时
1小 时
第三步
2小 时
2小 时
第四步
1小 时 总 操 作 时 间 16小 时
1小 时
时间
覆盖式操作
循环周期4小时
CT
max
j 1, M
j
第一步
4小 时
4小 时
第二步 第三步
第四步
总 操 作 时 间 12小 时
三、多产品间歇生产过程
（1）多产品间歇生产过程。用来生产一组 给定的产品，所有产品都循同样的生产途 径。在排序理论中称“流水作业” 。
（2）多目的间歇生产过程。可同时生产两 个或两个以上的产品，这些产品可交叉共 用过程设备。在排序理论中称“工件作 业”。
S1
0.5
l kg
2kg 0.76kg产品
1.316
l kg产品
步骤2所涉及混合物的比容为v＝0.4 l/kg ，因此其尺寸因
子为：
S2
0.4
l kg
3kg 0.76kg产品
1.579
l kg产品
各操作步骤均采用一台单元设备，且生产安排采用覆盖操 作，其循环时间为：4hr ，6000hrs能生产的批次为：
循环周期25小时
5
5
A
5
2
2
2
B
2
2
24
4
4
总操作时间29小时
时间
混合产品策略：按某种特定的顺序生产各种产品 ABABAB
第一步 第二步
循环周期21小时
5
2
5
2
5
2
A
B
A
B
A
B
2
4
2
4
2
4
总操作时间25小时
时间
清洗时间对循环周期的影响
第一步 第二步
清洗时间
5 12 1
A
B
循环周期27小时
51 2 1 5
作业
第六章p199页 第2、3、7题
tA
4
尺寸因子（升/公斤产品）
步骤1
步骤2
2
1.2
2.1
1
tB
4
1000小 时
在每一生产期限内A和B的生产量分别为125,000/6＝20,833 公斤和75,000/6＝12,500公斤。根据每批产品产量相等的 经验规则，以及限制生产时间为992小时，可得以下两个 方程：
20833 tA /8
例题
单产品间歇生产过程包括四个步骤，分别为： ➢ 反应时间4小时， ➢ 溶剂混合1小时， ➢ 分离2小时， ➢ 干燥1小时， 批次处理量1000kg。如何减少覆盖操作的
周期和间歇器尺寸。
方法（1）：增加阶段1，即反应器 的平行设备
第一步 第二步 第三步 第四步
循环周期2小时 4小时
4小时
第五章 间歇过程
一、间歇过程简介 二、单产品间歇过程（覆盖式、非覆盖式操
作） 三、多产品间歇过程（多产品、多目的） 四、物料转移策略（零等待、无中间储罐、
无限中间储罐） 五、平行罐与中间储罐 六、单产品间歇过程设备尺寸设计 七、多产品间歇过程设备尺寸设计
一、间歇过程简介
将有限量的物料，按规定的加工顺序，在 一个或多个设备中加工，以获得有限量的 产品。
no.batches 6000hrs /(4hrs./ batch) 1500batches 产品C的总量为600吨，故每批次需生产的产品量为：
B 600,000/1500 400kg
间歇过程各操作步骤所需间歇设备的容积分别为：
V1 S1B 1.316l / kg * 400 kg 526.4l V2 S2 B 1.579l / kg * 400 kg 631 .6l
生产两产品A和B的间歇过程，每个产品包含2个步骤， A的总产量为：125吨/年，B的产量为75吨/年，总的生产时间为6000hrs， 单一产品生产策略 ：选择一个生产期限长度，1000小时，有效时间992小时 一年中这样的生产将重复6次。
处理时间（hrs）
步骤1
步骤2
A
8
3
B
6
3
清理时间：4hrsA到B，B到A
间歇过程设计与优化
需利用系统工程方法为间歇过程合理设计和 操作的工程决策提供理论基础。
研究工作包括： （1）间歇系统的生产安排和操作事件表。 （2）间歇化工厂的设计,确定单元设备尺寸。
二、单产品间歇过程
生产循环周期（批 间隔）。
时间表问题或称生 产调度问题：是间 歇过程优化的主要 问题。
A
B
A
12 1 B
21
4 1 2 1 4 1 21 4
总操作时间30小时
时间
四、物料转移策略
零等待策略（ZW)：即在生产过程中当某单元过 程完成后，不能在该单元设备内停留，必须马上 将物料转移到下一工序的设备内，即物料在单元 设备内的等待时间是零。
无中间储罐（NIS）：指当物料完成某单元过程 的操作后，可以在该单元设备内停留，但没有中 间储罐。
1小时 1小时 1小时 1小时 2小时 2小时 2小时 2小时 1小时 1小时 1小时 1小时
方法（2）：设置中间储罐
第一步 第二步 第三步 第四步
循环周期4小时 4小时
4小时
1小时 1小时 1小时 1小时 2小时 2小时 2小时 2小时 1小时 1小时 1小时 1小时
六、单产品间歇过程设备尺寸设计
A
B
1
C
A
B
1
C
A
2
3
4
B
C
（a）流水作业
A
2
3
4
B
C
（b）工件作业
流水作业 ➢生产期限的划分 ➢生产策略：单产品生产策略；混合产品生产 策略 ➢例题－两个产品间歇生产过程时间（小时）
生产阶段
阶段1
阶段2
A
5
2
B
2
Hale Waihona Puke 4单产品策略：某一产品的所有批次生产完成后再进 行下一产品的生产，AAABBB
第一步 第二步
1kg 溶 剂
1kg A 1kg B
1.2kg A,B
反应
分离