【摘要】：隨著社會(huì)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(duì)如何優(yōu)化輸入變量以降低生產(chǎn)過(guò)程中的能耗投了越來(lái)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(wú)法體現(xiàn)能量“質(zhì)”的高低,因而不能對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的能量的利用情況做出全面的評(píng)判。因此,如何采用更合理的方式評(píng)價(jià)能量利用狀況并通過(guò)優(yōu)化可控輸入來(lái)減少能量損失,是一個(gè)有待研究和解決的問(wèn)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。可以認(rèn)為有效能才是化工生產(chǎn)過(guò)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(huì)存在有效能的消耗。通過(guò)設(shè)定基于減小生產(chǎn)過(guò)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(jìn)而減少有效能消耗提高經(jīng)濟(jì)效益,是本文研究的重點(diǎn)。首先,依托九江石化FCCU分餾系統(tǒng)主分餾塔為實(shí)際研究背景,本文構(gòu)造了主分餾塔機(jī)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(shí)通過(guò)能量守恒考慮塔板溫度分布對(duì)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(guò)仿真驗(yàn)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(duì)運(yùn)行過(guò)程中的有效能進(jìn)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(mén)開(kāi)度等)的最優(yōu)設(shè)定值。結(jié)合實(shí)際運(yùn)行中,因FCC主分餾塔的進(jìn)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(duì)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(wèn)題進(jìn)行了仿真,對(duì)比分析后得出優(yōu)化前后節(jié)約的有效能,驗(yàn)證了優(yōu)化控制策略的優(yōu)越性。最后,針對(duì)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(diǎn)發(fā)生轉(zhuǎn)移的情況,設(shè)置模型預(yù)測(cè)控制器(MPC),求解最優(yōu)控制序列,以實(shí)現(xiàn)FCC主分餾塔的動(dòng)態(tài)跟蹤控制。并形成RTO-MPC雙層結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)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(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)移的參考設(shè)定值。并通過(guò)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(yùn)行及動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)移過(guò)程的有效能損失總和,通過(guò)對(duì)比分析說(shuō)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TE962
【圖文】：

用非常廣泛的一項(xiàng)重要生產(chǎn)過(guò)度，將各組分進(jìn)行分離以提取屬于對(duì)各種油品組分進(jìn)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(diǎn)。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(gè)循環(huán)回流[2]，從合理控制精餾產(chǎn)品的質(zhì)量[1]。F相對(duì)平穩(wěn)。本文的研究對(duì)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(duì)最優(yōu)制學(xué)的研究也都未著的能量，即有效能來(lái)置分餾系統(tǒng)為實(shí)際背 FCCU 主分餾塔的原

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2726522