【摘要】：隨著全球經(jīng)濟(jì)規(guī)模不斷擴(kuò)大,各行各業(yè)對(duì)能源的需求不斷提高,無(wú)論是制造業(yè)、建筑業(yè)、紡織業(yè)還是交通運(yùn)輸行業(yè)等,都需要有能源的支持才能夠大力發(fā)展。雖然現(xiàn)在涌現(xiàn)出各種新能源技術(shù),但是傳統(tǒng)的石油行業(yè)仍然占據(jù)著能源行業(yè)的半壁江山,是世界上最重要的能源供給來(lái)源。為了能夠在產(chǎn)量和質(zhì)量上都有所超越,我國(guó)的煉油行業(yè)致力于建立智能煉廠,希望通過(guò)自動(dòng)化手段,例如全流程一體化優(yōu)化平臺(tái)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化、裝置操作系統(tǒng)化等技術(shù)手段來(lái)大大提高煉廠的效益。為了建立自動(dòng)化優(yōu)化平臺(tái),需要對(duì)煉油裝置進(jìn)行優(yōu)化控制,而煉油廠的安全性和復(fù)雜性決定了優(yōu)化控制無(wú)法直接在實(shí)際裝置上進(jìn)行驗(yàn)證,因此,必須要有一個(gè)較為準(zhǔn)確的模型來(lái)模擬實(shí)際工廠的運(yùn)行,并能夠進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬仿真。而催化裂化反應(yīng)再生系統(tǒng)是煉油流程中最重要的二次加工裝置,本文針對(duì)該裝置進(jìn)行了建模與仿真。首先,本文針對(duì)實(shí)際工業(yè)催化裂化反應(yīng)再生系統(tǒng)進(jìn)行了建模。通過(guò)分析實(shí)際工業(yè)裝置的運(yùn)行狀態(tài)和結(jié)構(gòu),分別建立了再生器和反應(yīng)器的機(jī)理模型。建立兩段串聯(lián)高效燒焦再生器,將燒焦罐近似為平推流反應(yīng)器,二密相區(qū)近似為CSTR連續(xù)攪拌釜模型,并將氫燃燒反應(yīng)考慮在反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中。本文的反應(yīng)器對(duì)象為MIP-CGP反應(yīng)器。在建立反應(yīng)器模型時(shí),考慮到過(guò)于復(fù)雜的模型不利于優(yōu)化控制算法的設(shè)計(jì),并且過(guò)多的反應(yīng)過(guò)程需要大量的實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)得反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中的化學(xué)反應(yīng)速率系數(shù),這在工業(yè)裝置中是難以實(shí)現(xiàn)的。因此本文選擇五集總反應(yīng)網(wǎng)絡(luò),建立兩段式平推流串聯(lián)模型,將產(chǎn)品之間的反應(yīng)看做是擬穩(wěn)態(tài)過(guò)程,溫度變化看作慢時(shí)變過(guò)程。其次,本文對(duì)于所建立的機(jī)理模型中的未知參數(shù)進(jìn)行了辨識(shí)。對(duì)于不同的裝置和催化劑類(lèi)型,反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中的反應(yīng)速率常數(shù)也不相同,因此需要采集本文研究的實(shí)際工廠裝置數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)辨識(shí)。由于機(jī)理模型由一系列偏微分方程組成,辨識(shí)未知參數(shù)的優(yōu)化問(wèn)題為非線(xiàn)性非凸優(yōu)化問(wèn)題。本文在傳統(tǒng)的LM算法上提出了一種基于隨機(jī)阻尼因子的改進(jìn)LM算法,在LM算法中引入隨機(jī)因子,使得LM算法能夠有幾率跳出當(dāng)前局部最優(yōu)解。另外,針對(duì)于參數(shù)較多的辨識(shí)問(wèn)題,本文提出了一種先將模型降維進(jìn)行預(yù)辨識(shí),之后結(jié)合隨機(jī)阻尼因子的LM算法進(jìn)行再辨識(shí)的流程。最終分別得到再生器和反應(yīng)器的參數(shù),并用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)穩(wěn)態(tài)模型進(jìn)行了驗(yàn)證和仿真。最后,本文在過(guò)程仿真平臺(tái)gPROMS上分別搭建了催化裂化反應(yīng)器和再生器模型,根據(jù)工廠的實(shí)際的操作變量要求,改變主要的模型輸入,進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真,結(jié)合實(shí)際反應(yīng)情況分析動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)變化趨勢(shì)的原因,驗(yàn)證了模型的有效性,可以作為優(yōu)化控制的模擬平臺(tái)。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TE96
【圖文】：

炭、分餾塔分離不同組分[43](圖2 2)。圖 2 2 催化裂化裝置Fig. 2 2 Fluid catalytic cracking unit煉油裝置的進(jìn)料原油來(lái)源于世界各地，這些原油 先會(huì)進(jìn) 常減壓裝置進(jìn) 蒸餾，通常常減壓所能得到的輕質(zhì)油含量較少， 想要得到更多的汽油、柴油等有價(jià)值的輕質(zhì)油，剩下的重油作為催化裂化的 油分，在催化裂化中進(jìn) 反應(yīng)，因此催化裂化是重要的 次加 裝置�！� 13 —

5.3 gPROMS 仿真與結(jié)果通過(guò)在 gPOMRS 中分別建 反應(yīng)器和再 器模型，可以在運(yùn) 之后， 動(dòng)輸 模型的輸 值，如圖5 5(a)中所 ，圖中左側(cè)列表中的變量為再 器模型所需要進(jìn) 賦值的變量，這些輸 值也可以通過(guò) MATLAB 的接 動(dòng)傳 并進(jìn) 計(jì)算；模型輸出如圖5 5(b)所 ，由于再 器燒焦罐為 PFR 平推流模型，溫度延管長(zhǎng)分布，因此左側(cè)列表中的 Regenerator.T 變量有多個(gè)值，分別代表著從 到出 處溫度的值。由于在進(jìn) 參(a) 再 器模型輸 參數(shù) (b) 再 器模型輸出參數(shù)圖 5 5 再 器模型輸 輸出界面Fig. 5 5 Input and output interface for regenerator model數(shù)辨識(shí)時(shí)，需要在裝置穩(wěn)態(tài) 況運(yùn) 的條件下進(jìn) ，因此第四章中只分別給出了再 器和提升管反應(yīng)器的穩(wěn)態(tài)模型仿真與分析

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前8條

1 熊凱;盧春喜;;催化裂化(裂解)集總反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型研究進(jìn)展[J];石油學(xué)報(bào)(石油加工);2015年02期

2 許友好;;我國(guó)催化裂化工藝技術(shù)進(jìn)展[J];中國(guó)科學(xué):化學(xué);2014年01期

3 高飛;王秀繪;崔俊峰;王文清;赫明成;李慶文;馬俊;張兵;;重油催化裂化提高汽油辛烷值的措施探討[J];現(xiàn)代化工;2011年02期

4 段良偉;薛高平;翁惠新;;催化裂化集總反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型研究進(jìn)展[J];化工進(jìn)展;2010年S2期

5 陳玉石;江青茵;曹志凱;;催化裂化提升管反應(yīng)器建模研究[J];化工時(shí)刊;2007年08期

6 王洪斌,徐春明,高金森,郭印誠(chéng),王希麟;渣油催化裂化提升管反應(yīng)器氣固兩相流動(dòng)、傳熱、反應(yīng)模型的建立[J];石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1998年06期

7 羅雄麟,袁璞,林世雄;催化裂化裝置動(dòng)態(tài)機(jī)理模型 Ⅱ.再生器部分[J];石油學(xué)報(bào)(石油加工);1998年02期

8 羅雄麟,袁璞,林世雄;催化裂化裝置動(dòng)態(tài)機(jī)理模型 Ⅰ.反應(yīng)器部分[J];石油學(xué)報(bào)(石油加工);1998年01期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 段良偉;MIP-CGP反應(yīng)過(guò)程數(shù)學(xué)模型研究[D];華東理工大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2742512