發(fā)布時間：2020-07-22 22:26

【摘要】：催化裂化作為一種重要的石油煉制方法,在石油化工廠中有著舉足輕重的地位。其中,提升管反應器是發(fā)生催化裂化反應的主要設備,是催化裂化裝置(Fluid Catalytic Cracking Unit,FCCU)的核心組成部分。提升管反應器的反應溫度對反應速度和產(chǎn)品性質都有著巨大影響。反應溫度變化,反應速度和生成的產(chǎn)物也隨之改變。但是,提升管上的熱電偶數(shù)量往往有限,只能反映個別測點的溫度,無法體現(xiàn)反應全過程的狀況和特性。為了實時監(jiān)控每一處的反應深度、保證生產(chǎn)工藝的安全可靠運行,需要準確地估計沿提升管軸向的溫度分布。本文聚焦于FCCU提升管的溫度分布,通過設計滾動時域估計器,根據(jù)已知測點溫度估計提升管整體的溫度分布,并在估計器的基礎上進一步設計模型預測控制器,從而實現(xiàn)對提升管溫度分布的估計與控制。首先,本文對FCCU提升管反應器進行建模。由于FCCU提升管的反應體系十分復雜,本文將眾多反應物質劃分為五個虛擬組分,分別對每個組分的濃度和反應溫度建立動力學模型,建立了提升管的動態(tài)模型。接著,為了后續(xù)優(yōu)化和控制,對分布參數(shù)(偏微分方程)描述的模型進行有限差分處理,將其變?yōu)槲⒎执鷶?shù)形式的模型。最后,實驗驗證了模型的準確性和可靠性。其次,本文提出基于鄰域優(yōu)化的分布式滾動時域估計算法,用于估計提升管的溫度分布。首先將提升管劃分為若干個子系統(tǒng),分別設計各子系統(tǒng)的滾動時域估計器�？紤]到子系統(tǒng)之間具有較強的耦合關系,為了提高整體的估計性能,每個子系統(tǒng)估計器在優(yōu)化時同時考慮到鄰居子系統(tǒng)的估計性能,形成了基于鄰域優(yōu)化的分布式滾動時域估計算法。該算法不僅具有較好的整體估計性能,而且計算速度較快。最終,將提出的算法應用于在線估計九江石化FCCU提升管的溫度分布,驗證了算法的有效性。最后,根據(jù)估計的溫度分布,本文提出基于反應熱修正的模型預測控制算法來控制提升管溫度分布,其中溫度分布能更全面地體現(xiàn)反應的全過程信息,反應熱能體現(xiàn)反應轉化率。相比于傳統(tǒng)的控制提升管出口溫度的方法,控制溫度分布是對反應全過程的控制,可以對整個反應過程控制的更為精細。同時,反應熱是體現(xiàn)反應轉換率的關鍵工藝量,在控制器的優(yōu)化指標中加入反應熱可以對溫度分布進行修正,減小外部干擾的影響,保證產(chǎn)品轉化率。所形成的基于反應熱修正的模型預測控制算法能夠提高產(chǎn)率控制精度,并且該算法可以縮短控制時域,提高算法的實時性。最終,仿真驗證了算法的有效性。
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TE96
【圖文】：

由提升管反應器、再生器和分離器組成，如圖1-1 所示。預熱后的原料油從提升管的下方進入，與來自再生器的高溫催化劑一起，經(jīng)由提升管底部送入的預提升蒸汽向上帶動，不斷地進行劇烈的催化裂化反應[1]。反應器出口的產(chǎn)品以及失活的待生催化劑進入旋風分離器進行分離，分離后的催化劑從待生滑閥進入再生器燒掉其表面的焦炭，并再次進入提升管，分離后的油氣則進入后續(xù)裝置進— 1 —

【參考文獻】

相關期刊論文 前3條

1 許鋒;羅雄麟;;催化裂化裝置催化劑循環(huán)量的在線觀測[J];石油學報(石油加工);2012年04期

2 郭錦標;MPC在重油催化裂化過程控制中的應用[J];煉油設計;2000年02期

3 盧治財,張玉潤,周春暉;催化裂化優(yōu)化控制國內(nèi)外概況[J];石油煉制與化工;1997年02期

本文編號：2766446