【摘要】：隨著社會和科技的日益發(fā)展,以石化煉廠為代表的現(xiàn)代化工制造業(yè),不僅僅追求產(chǎn)品的產(chǎn)量與質(zhì)量,更對如何優(yōu)化輸入變量以降低生產(chǎn)過程中的能耗投了越來越多的關(guān)注。傳統(tǒng)的基于熱力學(xué)第一定律的能量衡算僅是能量“量”的度量,而無法體現(xiàn)能量“質(zhì)”的高低,因而不能對生產(chǎn)過程的能量的利用情況做出全面的評判。因此,如何采用更合理的方式評價能量利用狀況并通過優(yōu)化可控輸入來減少能量損失,是一個有待研究和解決的問題。有效能(（火用）)定義為,在一定基準(zhǔn)條件下能量中能夠被完全轉(zhuǎn)化為功的那部分能量�？梢哉J(rèn)為有效能才是化工生產(chǎn)過程中真正可被利用的“有用”能量。在九江石化催化裂化裝置(Fluidized Catalytic Cracker Unit,FCCU)分餾系統(tǒng)主分餾塔中,各塔板上的汽化液化反應(yīng)、各循環(huán)回流取熱、再沸器冷凝器換熱等都會存在有效能的消耗。通過設(shè)定基于減小生產(chǎn)過程中有效能損失的目標(biāo)函數(shù),優(yōu)化求解得到主分餾塔可控輸入的優(yōu)化設(shè)定值以及輸出變量值,進而減少有效能消耗提高經(jīng)濟效益,是本文研究的重點。首先,依托九江石化FCCU分餾系統(tǒng)主分餾塔為實際研究背景,本文構(gòu)造了主分餾塔機理模型。為了提高模型的準(zhǔn)確性,本文在建模中加入循環(huán)回流、側(cè)線抽出等影響因素;同時通過能量守恒考慮塔板溫度分布對模型的影響。得出的主分餾塔各塔板溫度也為后面的有效能擬合提供了支持。并通過仿真驗證了所建立模型的有效性。其次,本文設(shè)定了基于減小有效能損失的穩(wěn)態(tài)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù),在保證FCC主分餾塔各產(chǎn)品滿足其生產(chǎn)指標(biāo)的前提下,對運行過程中的有效能進行優(yōu)化,使有效能損失量(目標(biāo)函數(shù)值)盡可能最小。求解得到該工況下各控制輸入量(循環(huán)回流返塔溫度、閥門開度等)的最優(yōu)設(shè)定值。結(jié)合實際運行中,因FCC主分餾塔的進料流量和組成可能隨原料批次不同而變化的多種操作條件,本文對多工況切換情況下,基于有效能分析的FCC主分餾塔穩(wěn)態(tài)優(yōu)化問題進行了仿真,對比分析后得出優(yōu)化前后節(jié)約的有效能,驗證了優(yōu)化控制策略的優(yōu)越性。最后,針對九江石化FCC主分餾塔在工況切換條件下,控制變量穩(wěn)態(tài)最優(yōu)點發(fā)生轉(zhuǎn)移的情況,設(shè)置模型預(yù)測控制器(MPC),求解最優(yōu)控制序列,以實現(xiàn)FCC主分餾塔的動態(tài)跟蹤控制。并形成RTO-MPC雙層結(jié)構(gòu)預(yù)測控制,將上層基于有效能優(yōu)化分析得到的系統(tǒng)輸出變量的穩(wěn)態(tài)值傳遞給下層MPC控制層作為輸出變量動態(tài)轉(zhuǎn)移的參考設(shè)定值。并通過仿真,得出連續(xù)多操作條件切換下,控制優(yōu)化后的九江石化FCCU主分餾塔穩(wěn)態(tài)運行及動態(tài)轉(zhuǎn)移過程的有效能損失總和,通過對比分析說明了控制策略的有效性。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TE962
【圖文】：

用非常廣泛的一項重要生產(chǎn)過度，將各組分進行分離以提取屬于對各種油品組分進行分離的同溫位能量的綜合利用，優(yōu)化 能耗產(chǎn)生較大影響[26]，因此針?biāo)哂腥缦绿攸c。FCC 主分餾裂化反應(yīng)油氣，其組分復(fù)雜，為收余熱量，因此系統(tǒng)涵蓋了塔、油漿循環(huán)這四個循環(huán)回流[2]，從合理控制精餾產(chǎn)品的質(zhì)量[1]。F相對平穩(wěn)。本文的研究對象九江示。

2 工業(yè)大系統(tǒng)分 遞階控hical Control Structure of I論文結(jié)構(gòu)的 FCC 主分餾塔優(yōu)化，大多都集中在從工控制策略上針對最優(yōu)制學(xué)的研究也都未著的能量，即有效能來置分餾系統(tǒng)為實際背 FCCU 主分餾塔的原

【參考文獻】

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本文編號：2726522