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催化裂化反再系统动态建模与仿真平台开发

作 者: 张惊端
导 师: 邵诚
学 校: 大连理工大学
专 业: 检测技术与自动化装置
关键词: 催化裂化 反再系统 机理建模 仿真平台
分类号: TP391.9
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
下 载: 82次
引 用: 0次
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内容摘要


针对实际工业系统建立准确适用的动态模型及仿真是研究复杂生产过程动态特性和优化控制的基础。催化裂化是以重油为原料,反应生成汽油,柴油及液化气等轻质产品的一项重要炼油工艺。其中的核心装置反应再生系统具有非线性、多变量、强耦合等特点。为此,本论文以某石化企业的反再装置为研究对象,对催化裂化反再系统的建模及仿真平台应用问题进行了研究,主要工作如下:首先,针对催化裂化过程的提升管反应器装置和并列式双器两段再生新工艺,在物料和能量守恒的基础上,用机理建模的方法,建立了由五集总反应动力学模型和并列式双器两段再生器模型构成的反应再生系统动态机理模型;为了解决所建立的催化裂化五集总模型中动力学参数未知的难题,将参数估计问题转化成为了无约束凸二次优化问题,采用Marquardt改进算法,用实际的工业数据完成了动态模型参数优化估计。然后,利用4阶Runge-Kutta法对模型求解,得到了各集总组分分布图及主要变量稳态值,均同实际设计数据相吻合。采用工业数据进一步比较了裂化产品产率的模型计算值和实际产率之间的偏差,结果表明,该模型具有较高的精度。最后讨论了操作条件包括新鲜原料处理量,剂油比、反应温度等对产率和再生器变量的影响,以及一再主风变化时系统的动态响应。最后,利用所建立的动态模型,设计开发了催化裂化反应再生系统的动态仿真平台。平台采用OPC技术实现MATLAB和WinCC组态软件通信,具有流程动态显示、参数设置、趋势显示等功能,界面友好,实用性强,为先进控制和操作优化提供了支持。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
引言  8-9
1 催化裂化建模及其应用介绍  9-17
  1.1 催化裂化反再装置建模理论  9-14
    1.1.1 集总反应动力学模型  9-12
    1.1.2 模型动力学参数的优化估计  12-13
    1.1.3 再生器模型  13-14
  1.2 催化裂化仿真及其应用  14-15
  1.3 论文思路及主要内容  15-17
2 催化裂化过程工艺简述  17-21
  2.1 催化裂化工艺过程  17-20
    2.1.1 催化裂化工艺流程  17-18
    2.1.2 并列式双器两段再生反再系统  18-20
  2.2 常用工艺名词解释  20-21
3 催化裂化反应再生系统动态模型  21-39
  3.1 提升管反应器模型  21-25
    3.1.1 裂化反应动力学  21-22
    3.1.2 五集总反应动力学模型  22-25
  3.2 并列式双器两段再生器建模  25-33
    3.2.1 再生反应动力学  26-27
    3.2.2 并列式双器两段再生器模型  27-33
  3.3 模型中动力学参数优化估计  33-39
4 模型求解和仿真分析  39-54
  4.1 模型求解算法  39-44
    4.1.1 模型求解函数及步骤  39-41
    4.1.2 模型求解数据  41-44
  4.2 提升管反应器部分仿真  44-46
    4.2.1 提升管反应器仿真结果  44-45
    4.2.2 提升管反应器模型验证  45-46
  4.3 两段再生器部分仿真结果及验证  46-48
  4.4 反再系统稳态及动态分析  48-54
    4.4.1 原料流量变化的影响  48-49
    4.4.2 剂油比变化的影响  49-50
    4.4.3 反应温度变化的影响  50-51
    4.4.4 一再主风变化的影响  51-54
5 FCC反再系统动态仿真平台的开发  54-66
  5.1 仿真平台的功能及特点  54
  5.2 仿真平台的设计  54-60
    5.2.1 平台的软件组成  55-56
    5.2.2 OPC实时通信技术  56-60
  5.3 仿真平台的介绍及应用  60-66
结论  66-68
参考文献  68-71
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  71-72
致谢  72-74

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理(信息加工) > 计算机仿真
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