【摘要】：作為石油化工行業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè),乙烯工業(yè)的發(fā)展水平?jīng)Q定了企業(yè)乃至國家的工業(yè)發(fā)達(dá)程度。乙烯工業(yè)是高耗能行業(yè),裂解過程是乙烯工業(yè)中能耗最大、生產(chǎn)力最強(qiáng)的核心過程。對裂解爐產(chǎn)率準(zhǔn)確預(yù)測進(jìn)而實施優(yōu)化控制等任務(wù),對節(jié)能減排、提高經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。乙烯裂解爐是一個復(fù)雜的非線性系統(tǒng),變量繁多且相互關(guān)聯(lián),很難對乙烯裂解爐進(jìn)行機(jī)理建模。工業(yè)色譜儀在線測量裂解收率存在運行成本高、測量滯后等問題,因此,目前主要利用離線或在線數(shù)據(jù)建立裂解爐收率模型。但模型只是針對單一工況,模型精度得不到保證。預(yù)測收率后如何優(yōu)化生產(chǎn)操作進(jìn)而實現(xiàn)能效最大關(guān)系到企業(yè)的切身利益。本文在對乙烯裂解爐工作原理分析的基礎(chǔ)上,結(jié)合實際生產(chǎn)和先進(jìn)建模、優(yōu)化控制理論,對乙烯裂解爐收率的軟測量建模和優(yōu)化控制策略進(jìn)行了研究,主要工作如下：(1)對課題研究背景,乙烯工業(yè)的國內(nèi)外發(fā)展情況以及裂解爐建模和優(yōu)化控制的研究現(xiàn)狀等進(jìn)行了概述,闡明了本文的研究意義。簡述裂解爐種類、裂解爐工藝流程及工作原理,并對影響裂解爐收率的因素進(jìn)行了分析。(2)針對單一工況、單一模型無法滿足預(yù)測精度的問題,提出了基于工況劃分的乙烯產(chǎn)率預(yù)測模型。根據(jù)原料特性對生產(chǎn)的影響,選擇進(jìn)料流量、稀釋蒸汽流量、燃料氣流量、汽烴比為工況劃分變量,將乙烯生產(chǎn)過程劃分為三種工況。在數(shù)據(jù)處理過程中,考慮到工作量和數(shù)據(jù)充足性,采用遷移學(xué)習(xí)算法來提高工況劃分精度。工況劃分后,本文選取其中一個典型工況進(jìn)行研究,利用PCA主元分析法對變量篩選處理,基于粒子群算法優(yōu)化的最小二乘支持向量機(jī),提出了以原料進(jìn)料流量、出口溫度、稀釋蒸汽流量、燃料氣流量、裂解爐出口壓力為輸入變量,以乙烯產(chǎn)量為輸出變量的預(yù)測模型。采用現(xiàn)場數(shù)據(jù)對模型進(jìn)行仿真驗證,結(jié)果表明,該模型能夠較為準(zhǔn)確的對乙烯裂解爐收率進(jìn)行預(yù)測。(3)以乙烯和丙烯總產(chǎn)量最大為優(yōu)化目標(biāo),提出采用遺傳算法求解最優(yōu)裂解深度的優(yōu)化控制方法,并結(jié)合現(xiàn)場數(shù)據(jù)對優(yōu)化控制策略進(jìn)行仿真驗證,結(jié)果表明,優(yōu)化后的乙烯和丙烯產(chǎn)量顯著提高,取得了滿意的控制效果。此外,將所提出的軟測量和優(yōu)化控制方案應(yīng)用于某企業(yè)能效評估系統(tǒng)中,為實際生產(chǎn)創(chuàng)造了條件。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ221.211;TQ054

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本文編號：2776852