【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(yīng)器是發(fā)生催化裂化反應(yīng)的主要設(shè)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(yīng)器的反應(yīng)溫度對反應(yīng)速度和產(chǎn)品性質(zhì)都有著巨大影響。反應(yīng)溫度變化,反應(yīng)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(gè)別測點(diǎn)的溫度,無法體現(xiàn)反應(yīng)全過程的狀況和特性。為了實(shí)時(shí)監(jiān)控每一處的反應(yīng)深度、保證生產(chǎn)工藝的安全可靠運(yùn)行,需要準(zhǔn)確地估計(jì)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(shè)計(jì)滾動(dòng)時(shí)域估計(jì)器,根據(jù)已知測點(diǎn)溫度估計(jì)提升管整體的溫度分布,并在估計(jì)器的基礎(chǔ)上進(jìn)一步設(shè)計(jì)模型預(yù)測控制器,從而實(shí)現(xiàn)對提升管溫度分布的估計(jì)與控制。首先,本文對FCCU提升管反應(yīng)器進(jìn)行建模。由于FCCU提升管的反應(yīng)體系十分復(fù)雜,本文將眾多反應(yīng)物質(zhì)劃分為五個(gè)虛擬組分,分別對每個(gè)組分的濃度和反應(yīng)溫度建立動(dòng)力學(xué)模型,建立了提升管的動(dòng)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(jìn)行有限差分處理,將其變?yōu)槲⒎执鷶?shù)形式的模型。最后,實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)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(dòng)時(shí)域估計(jì)算法,用于估計(jì)提升管的溫度分布。首先將提升管劃分為若干個(gè)子系統(tǒng),分別設(shè)計(jì)各子系統(tǒng)的滾動(dòng)時(shí)域估計(jì)器�？紤]到子系統(tǒng)之間具有較強(qiáng)的耦合關(guān)系,為了提高整體的估計(jì)性能,每個(gè)子系統(tǒng)估計(jì)器在優(yōu)化時(shí)同時(shí)考慮到鄰居子系統(tǒng)的估計(jì)性能,形成了基于鄰域優(yōu)化的分布式滾動(dòng)時(shí)域估計(jì)算法。該算法不僅具有較好的整體估計(jì)性能,而且計(jì)算速度較快。最終,將提出的算法應(yīng)用于在線估計(jì)九江石化FCCU提升管的溫度分布,驗(yàn)證了算法的有效性。最后,根據(jù)估計(jì)的溫度分布,本文提出基于反應(yīng)熱修正的模型預(yù)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(yīng)的全過程信息,反應(yīng)熱能體現(xiàn)反應(yīng)轉(zhuǎn)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(yīng)全過程的控制,可以對整個(gè)反應(yīng)過程控制的更為精細(xì)。同時(shí),反應(yīng)熱是體現(xiàn)反應(yīng)轉(zhuǎn)換率的關(guān)鍵工藝量,在控制器的優(yōu)化指標(biāo)中加入反應(yīng)熱可以對溫度分布進(jìn)行修正,減小外部干擾的影響,保證產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率。所形成的基于反應(yīng)熱修正的模型預(yù)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(shí)域,提高算法的實(shí)時(shí)性。最終,仿真驗(yàn)證了算法的有效性。
【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(hào)】：TE96
【圖文】：

由提升管反應(yīng)器、再生器和分離器組成，如圖1-1 所示。預(yù)熱后的原料油從提升管的下方進(jìn)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(yù)提升蒸汽向上帶動(dòng)，不斷地進(jìn)行劇烈的催化裂化反應(yīng)[1]。反應(yīng)器出口的產(chǎn)品以及失活的待生催化劑進(jìn)入旋風(fēng)分離器進(jìn)行分離，分離后的催化劑從待生滑閥進(jìn)入再生器燒掉其表面的焦炭，并再次進(jìn)入提升管，分離后的油氣則進(jìn)入后續(xù)裝置進(jìn)— 1 —

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)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(xué)報(bào)(石油加工);2012年04期

2 郭錦標(biāo);MPC在重油催化裂化過程控制中的應(yīng)用[J];煉油設(shè)計(jì);2000年02期

3 盧治財(cái),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(hào)：2766446